在众多的防腐耐磨策略中,最简单、最有效、性价比最高的方法就是通过涂料来进行防护。聚氨酯(PU)由于其优异的性能被广泛应用于腐蚀和磨损防护。随着应用领域和服役环境日益苛刻,需要对聚氨酯涂料进行改性来进一步提升它的防腐耐磨性能。本文基于聚氨酯优异的防腐和耐磨性能,利用石墨烯的高纵横比等特点,通过表面形貌构筑制备了高效防腐耐磨聚氨酯复合涂层,系统考察其防腐耐磨性能,并在微观尺度上分析了复合涂层的防腐和耐磨机制。首先,制备了NCO/OH摩尔比分别为0.5、1.0和2.0的聚氨酯涂层,考察了内部交联状态对聚氨酯涂层的防腐耐磨性能的影响规律。结果发现,聚氨酯的防腐耐磨性能随着NCO/OH摩尔比的增加而提高,其归因于涂层硬度和交联密度的提高;NCO/OH摩尔比为2.0的聚氨酯涂层具有最佳的防腐耐磨效果。其次,通过化学改性和物理分散制备了均一分散且不同含量(0 wt%、0.25wt%、0.5 wt%、0.75 wt%和1.0 wt%)的聚氨酯/石墨烯和聚氨酯/氧化石墨烯复合涂层,考察了填料含量对涂层内部结构及防腐耐磨性能的影响。结果发现,由于石墨烯和氧化石墨烯的阻隔和润滑效应,它们能够有效提高涂层的防腐耐磨性能,其最佳添加范围在0.25 wt%和0.5 wt%之间;另外,石墨烯对涂层防腐性能的提升优于氧化石墨烯,氧化石墨烯对涂层耐磨性能的提升优于石墨烯,原因是氧化石墨烯丰富的官能团一方面提高了分散性,另一方面使其晶格结构受到一定程度的破坏。最后,利用表面微结构疏水和石墨烯界面阻隔协同防腐原理,制备了一系列具有不同织构密度的织构化聚氨酯/石墨烯复合涂层,系统考察了织构参数对涂层的防腐行为的影响。结果发现,由于表面织构和石墨烯的疏水性及阻隔效应,明显延缓了腐蚀的动力学过程,共同提高了涂层的防腐性能;织构密度最大时防腐性能最佳。