纳米TiO2具有高化学稳定性、热稳定性和抗老化性能,广泛应用于塑料、油漆、涂料以及油墨等领域。将纳米TiO2作为水性聚氨酯涂料的填料,预期可以获得耐腐蚀性能优良的复合涂层。但纳米TiO2颗粒表面活性强,表面能较高,难以在水性涂料中均匀分散。因此,我们分别以十八水硫酸铝、硅烷偶联剂KH550和氧化石墨烯对纳米TiO2进行改性,改善其分散性以及与聚合物基体的相容性。利用共混法制备AKT/水性聚氨酯复合涂层、TG/水性聚氨酯复合涂层和KTNTs/水性聚氨酯复合涂层。考察三种复合涂层的耐水性、热稳定性以及耐腐蚀性能。本论文主要研究内容和结果如下:首先采用十八水硫酸铝和硅烷偶联剂KH550对纳米TiO2进行无机-有机复合改性,AKT纳米粒子的最佳的制备工艺为采用氧化铝添加量为纳米TiO2的4%,KH550添加量为3%,反应温度为80℃,反应pH为9。利用共混法制备了 AKT/水性聚氨酯复合涂层。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）表征了改性前后纳米TiO2的组成和结构,并通过吸水率测试、接触角测试、热重测试（TGA）以及电化学阻抗谱（EIS）测试了复合涂层的耐水性、热稳定性以及耐腐蚀性能。结果表明,KH550和氧化铝都成功连接到纳米TiO2表面,引入AKT纳米粒子使得水性聚氨酯涂层的耐水性,热稳定性和耐腐蚀性都得到改善。当AKT添加量为0.7%时,复合涂层的热稳定性最优,热分解温度相对于纯水性聚氨酯涂层提高了 16℃,水接触角从57°增加到87°。同时复合涂层的耐蚀性能也有很大提升,复合涂层的涂层阻抗值可达到5.05×106 Ω·cm2,腐蚀电流密度为5.21 ×10-9 A·cm-2,比纯水性聚氨酯涂层减少了 2个数量级以上,腐蚀抑制率可达到99.54%。对复合涂层进行长时间浸泡观察发现,复合涂层的高效防腐时间为72 h,浸泡时间超过120 h后涂层的防护效果减弱。采用硅烷偶联剂KH550将纳米TiO2负载在氧化石墨烯表面,制备了 TG复合粒子。利用共混法制备了 TG/水性聚氨酯复合涂层。采用FT-IR、XRD和SEM表征了改性前后纳米TiO2的组成和结构,并通过吸水率测试、接触角测试、TGA以及EIS测试了复合涂层的耐水性、热稳定性以及耐腐蚀性能。结果表明,纳米TiO2成功负载在氧化石墨烯表面。引入TG复合粒子使得水性聚氨酯涂层的耐水性,热稳定性和耐腐蚀性都得到一定程度提高。当TG的添加量为0.9%时,复合涂层的耐水性最优,吸水率相对于纯水性聚氨酯涂层降低了 1.3%,热分解温度从283℃增加到300℃。同时复合涂层的耐蚀性能也有很大的提升,复合涂层的涂层阻抗值可达到7.89×106 Ω·cm2,腐蚀电流密度为2.56×10-9 A·cm-2,腐蚀抑制率可达到99.81%。以金红石型纳米TiO2为原料,利用水热法制备了钛酸纳米管,采用硅烷偶联剂KH550对钛酸纳米管进行改性得到KTNTs纳米管。利用共混法制备了KTNTs/水性聚氨酯复合涂层。采用FT-IR、XRD和SEM表征了改性前后钛酸纳米管的组成和结构,并通过吸水率测试、接触角测试、TGA以及EIS测试了复合涂层的耐水性、热稳定性以及耐腐蚀性能。结果表明,硅烷偶联剂KH550在纳米管表面接枝成功,且纳米管为H2Ti3O7型钛酸。引入KTNTs纳米管使得水性聚氨酯涂层的耐水性,热稳定性和耐腐蚀性都得到显著改善。当KTNTs纳的添加量为0.5%时,复合涂层的热稳定性能最优,复合涂层的最快热分解速率比纯水性聚氨酯涂层提高了 2%/min,水接触角从57°增加到91°。同时复合涂层的耐蚀性能也有很大提升,复合涂层的涂层阻抗值可达到7.58×107Ω·cm2,腐蚀电流密度为3.20×10-9 A·cm-2,腐蚀抑制率可达到99.87%。对复合涂层进行长时间浸泡观察发现,涂层的高效防护时间为120h,浸泡时间超过360h后仍具有良好的防护效果。