由于石墨烯的高表面积、强范德华力和π-π作用使其易发生团聚，与水、有机溶剂以及聚合物间不能形成稳定的化学键结合，导致其与树脂间的界面结合力微弱，相容性差，易发生相分离，影响涂层的性能。
石墨烯和涂料树脂的融合主要通过共混法和聚合法等来实现。
共混法是将石墨烯直接分散于涂料中，其混合形式可以是溶液或熔融共混。一般采用高速磁力搅拌工艺、剪切乳化工艺、球磨法或砂磨分散工艺，利用剪切力使聚合物链吸附插入石墨烯片层中，应用的基体主要有聚氨酯（PU）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）等。
聚合法
通过原位聚合、乳液聚合或可控自由基聚合等合成方法，将具有特定官能团的活性物质，以共价键的方式接枝到石墨烯表面，实现了对石墨烯表面结构的裁剪，提高了其反应活性，有效改善了石墨烯无机纳米填料在涂料基体中的溶解性、分散性和相容性。
聚合法能够保证聚合物分子链连接、缠绕到石墨烯表面，并且二者间存在强的界面相互作用，可有效解决石墨烯在涂料中的分散性和相容性问题。