本发明涉及涂料技术领域，具体公开一种改性氧化石墨烯、水性防腐涂料及其制备方法。所述改性氧化石墨烯，包括如下质量份数的各组分：氧化石墨烯：0.1份～0.4份，盐酸多巴胺：0.1份～0.2份，三羟甲基氨基甲烷Tris缓冲剂：0.3份～0.6份，硅烷偶联剂：0.05份～0.2份，硝酸锌：0.1份～0.25份，pH调节剂：0.1份～0.3份和去离子水：50份～150份。本发明通过将聚多巴胺接枝在氧化石墨烯上，改善氧化石墨烯的团聚现象，增强其分散性。将所述改性氧化石墨烯用于制备水性防腐涂料，当涂层出现裂痕时锌离子从改性氧化石墨烯中释放出来，在裂痕处形成一层氧化膜，起到自修复作用，减少腐蚀电解质的渗入。