(l)納米Ti02四川大學材料學院以粒度為20—50nm，晶型為銳鈦型的納米Tio2為添加劑來提高鋼結構防火涂料的各項性能。研究了納米Ti02的改性，以及改性后的納米Ti02對鋼結構防火涂料的耐熱極限、防水性能、黏結強度及抗菌性能的影響。
超細微粒凝集力很強，給它在基體中的分散帶來很大難度，因此納米粒子在基體中的分散均勻程度成為影響復合材料性能的關鍵因素。對超細微粉實施表面改性處理是防止其團聚，實現(xiàn)其在基體中良好分散的有效途徑之一。實驗者采用包膜劑對納米Tio2進行了包膜改性，考察了不同的包膜劑對納米Ti02的改性情況，試驗分別選用了硅包膜、鋁包膜、硅鋁復合包膜（“先鋁后硅”和“先硅后鋁”兩種方式）來對納米TiO2進行改性，通過沉降來表征改性納米Tio2的分散效果。分別取1.5g納米Ti02 5份，打漿分散，其中4份加入2. 5%（以Ti02質(zhì)量計）的改性劑，1份不加改性劑作為對照，調(diào)節(jié)pH值至8～11之間，控制反應溫度在80～100℃，保溫2h后調(diào)整pH值到7左右，過濾并在100℃下烘干后在每份試樣中加溶劑定容到lOOml_，攪拌均勻后移人lOOml．量筒中，靜置24h后觀察Tio2的分散情況。實驗結果表明：樣品在包膜前后其分散性能有很大差別，包硅比包鋁的分散性能好，且鋁硅和硅鋁復合包膜的效果比單獨包鋁效果要好，“先鋁后硅”和“先硅后鋁”兩種方式?jīng)]有明顯區(qū)別。
固定A1203和SiO2的比例為1：l，分別采用2%、4%、6%和8%的“先鋁后硅”的硅鋁復合包膜方式對納米Tio2進行改性實驗。24h沉降實驗數(shù)據(jù)表明：隨包膜劑用量酌增加，TiO2的分散性能提高。當包膜劑用量在4%以上時均具有較好的分散效果，靜置24h后都處于較好的分散狀態(tài)，當包膜劑用量在8%以上時，Tio2的分散性不再增加，過多地增加使用量只會增加材料的成本，選用6%的包膜劑對TiO2進行改性較為適宜。
分別添加0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%和1%的改性納米Tio2與防火涂料共混后用超聲波處理2h，并與純防火涂料進行對比，分別測定涂料的耐火極限、耐水極限、黏結強度和抗菌性能等物理指標。測試結果表明：改性納米TiO2的添加極大地提高了涂料的各項性能。未添加納米Ti02的純防火涂料的耐熱極限僅有96min，耐水極限只有28h，黏結強度只有0.45MPa，抗菌率也只有21%。但添加0.9%的改性納米Ti0)后，其耐熱極限提高了16min，達到了112min，耐水極限提高了9h，達到37h以上，黏結強度提高了0.16MPa，達0.61MPa，抗菌率也由21%上升到98%。1．0%的添加量與0.9%的添加量相比，涂料的性能幾乎不變，因此可以選擇改性納米Ti02的添加量為0.9%。
(2)納米Si02納米S102是一種無定形白色粉末材料，由于它的尺寸小、表面積大，將其運用到鋼結構防火涂料中可以有效提高反應面積，增強發(fā)泡層的強度，提高防火性能；納米Sio2表面存在不飽和鍵和不同鍵合狀態(tài)的羥基，同時納米Si02的獨特結構使其表現(xiàn)出一些特殊的光學性能，一些文獻報道了其對紫外線的反射能力，將其添加進涂料可以有效提高涂料的抗老化性能。
北京航空航天大學材料學院采用德國Degussa公司生產(chǎn)的Aerosil 380納米Si02，研究了納米Si02對防火涂料性能的影響。
納米Si2對涂料耐火極限的影響如圖6 l所示。
納米SiO2含量/%圖6-1 涂料耐火極限隨納米Si02含量變化圖可以看出納米S102的添加量對防火涂料的耐火極限有顯著的影響。其中添加量為1.5%時，可以獲得最大的llOmin耐火極限。
納米Si02含量低于1.5%時，耐火極限隨其含量的增加而延長，這是因為涂料在受熱膨脹形成炭質(zhì)層后，基體中的納米Si02可以起到“釘扎”作用，能大大增強燃燒后炭質(zhì)層的強度；同時納米Si02表面還有大量的缺陷態(tài)，不僅具有蓄能作用，而且與基體中的分子間有較強的范德華力作用，這樣燃燒后炭質(zhì)層與基體結合相對較好，不易脫落，從而使耐火極限延長。當納米Si02含量超過巭1.5%后，情況正好相反，隨著其含量的增加涂料耐火極限相應降低，這是因為在納米粒子通過增加分子間作用力來增強炭質(zhì)層強度的同時，過多的添加抑制了涂層的膨脹，使得炭質(zhì)層氣孔大小不均勻，炭質(zhì)層密度增大，熱導率相應增加，從而縮短了鋼結構的耐火極限。
納米Si02對炭質(zhì)層強度增強和對炭質(zhì)層膨脹高度抑制的綜合作用決定了其對涂料耐火極限的最終影響，添加納米Si02將有效提高鋼結構防火涂料的耐火極限，而過多的添加則會起到反作用。
對經(jīng)過紫外光老化150h后的樣板作耐火性能測試，并和老化前的耐火性能對比發(fā)現(xiàn)：未添加納米Si02的耐火極限由102. 5min下降至65min，下降了36.6%；添加1.5%納米Sio2的耐火極限由llOmin下降至85min，下降了22. 7%。同時，實驗中還發(fā)現(xiàn)經(jīng)過老化的涂料燃燒后其炭質(zhì)層較為疏松，容易脫落，這是因為紫外光的長時間照射使涂層中的有機物分解，影響了膨脹炭層與鋼材的附著力，使炭層在燃燒過程申容易脫落從而失去對鋼材的保護。而納米Si02的加入屏蔽了大部分紫外光，很大程度上延緩了涂料的老化進程，使鋼結構防火涂料能夠長時間保持穩(wěn)定的防火性能。
(3)納米Zn0晶須晶須作為一種新型的增強補韌劑，在聚合物復合材料中有著廣泛的應用。四川大學材料科學與工程學院以四角狀納米Zn0晶須為添加劑，研究了納米Zn0晶須對鋼結構防火涂料的各項性能的影響。研究表明：用0.5%的KH560改性后的Zn0晶須具有較好的分散性；與純鋼結構防火涂料相比，Zn0晶須添加量為4%～5%的鋼結構防火涂料的性能有較大的提高，其耐熱極限由96min提高到118min，耐水極限由28h提高到37h，黏結強度由巭0. 45MPa提高到1.12MPa
