本发明涉及聚脲防腐涂层技术领域，公开了一种改性氧化石墨烯和聚脲防腐涂料组合物以及制备聚脲防腐涂层的方法。该改性氧化石墨烯由异氰酸酯基硅烷对氧化石墨烯进行改性得到。该聚脲防腐涂料组合物含有聚脲防腐涂料组分A和聚脲防腐涂料组分B，所述聚脲防腐涂料组分A由含有脂肪族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、聚醚多元醇、双酚F型环氧树脂、稳定型转锈剂、酯类降粘剂和改性氧化石墨烯的原料制备而成；所述聚脲防腐涂料组分B由含有聚醚多胺、端氨基扩链剂、光稳定剂位阻胺、紫外吸收剂和硅烷偶联剂的原料制备而成。本发明提供的聚脲防腐涂料组合物形成的涂层与金属基材间具有较强的附着力，能够提高对腐蚀性介质的阻隔耐腐蚀能力。