随着经济快速发展的当代,大兴土木时代的基础设施都已建设完毕。但在土木建筑、船舶等领域都能够看到腐蚀的影子,由于腐蚀的存在造成了非常严重的后果,而目前传统防腐涂料已经无法满足当代社会发展的要求,面对巨大的防腐压力,亟待需求研发制备高效的、可持续的、绿色的、低成本的新型涂料。本论文采用纳米材料弥补增强环氧树脂基防腐涂料,利用纳米材料的小尺寸效应及特殊的结构性能充分发挥物理阻隔性,优先想到二维纳米片状结构的氧化石墨烯进行涂层防腐,但由于其内在的范德华力,导致其片层间易团聚难剥离。就此难题,本论文采用纳米粒子修复进而高效率地打开单片片层及涂层的微观结构控制设计来彻底解决氧化石墨烯难分散问题。采用纳米粒子氧化锌均匀负载到氧化石墨烯的表面,通过扫描电镜、XRD、傅里叶红外光谱等一系列表征手段,表明纳米粒子氧化锌与氧化石墨烯生成了新的化学键Zn-O-C,并把修复后的纳米复合材料(GO-ZnO)按不同的比例添加到环氧树脂基体中,通过复合溶液静置实验可得在静置80天后,5wt‰GO-ZnO/EP溶液的分散效果最好,没有出现分层现象且具有良好的保水性。利用刮膜法制备涂层薄膜,最后通过电化学及力学性能测试可得5wt‰GO-ZnO/EP薄膜保护下钢基板的阻抗膜值最高,保持在10~4Ω·cm~2左右;同时5wt‰GO-ZnO/EP薄膜的拉伸强度为20.92MPa、拉伸膜量为446.93MPa、断裂收缩率为10.47%。采用微观结构控制设计来解决氧化石墨烯易团聚难分散剥离问题,提出了仿生贝壳结构NBGE体系,采用旋涂法实现环氧树脂层与氧化石墨烯层层交替组装,由于仿贝结构体系的优越性,可以做到强度和韧性的完美结合,进而高效率的提高薄膜本身的力学性能,薄膜最大厚度仅为16.25μm,薄而致密。同时,采用相关的表征手段及中性盐溶液浸泡等实验,得出了仿贝结构体系薄膜微观的均匀性以及致密性,特别是5NBGE(6+5 EP/GO)薄膜,对钢基板的保护效果最明显,从而可以长久起到防腐蚀保护作用。通过电化学等一系列的测试也再一次验证了5NBGE(6+5 EP/GO)薄膜的物理阻隔性最优;最后通过薄膜的力学性能测试可以得出5NBGE(6+5 EP/GO)薄膜具有非常好的性能,例如拉伸强度为69.1MPa、拉伸膜量385.01MPa、断裂收缩率为32.56%;同时通过涂层的附着力测试,5NBGE(6+5 EP/GO)薄膜可以承受的最大拉伸应力高达0.96MPa。本论文为解决氧化石墨烯的分散性问题提供了一个新的思路,同时表明了氧化石墨烯在防腐涂层领域具有重要的应用价值。