(l)纳米Ti02四川大学材料学院以粒度为20—50nm，晶型为锐钛型的纳米Tio2为添加剂来提高钢结构防火涂料的各项性能。研究了纳米Ti02的改性，以及改性后的纳米Ti02对钢结构防火涂料的耐热极限、防水性能、黏结强度及抗菌性能的影响。
超细微粒凝集力很强，给它在基体中的分散带来很大难度，因此纳米粒子在基体中的分散均匀程度成为影响复合材料性能的关键因素。对超细微粉实施表面改性处理是防止其团聚，实现其在基体中良好分散的有效途径之一。实验者采用包膜剂对纳米Tio2进行了包膜改性，考察了不同的包膜剂对纳米Ti02的改性情况，试验分别选用了硅包膜、铝包膜、硅铝复合包膜（“先铝后硅”和“先硅后铝”两种方式）来对纳米TiO2进行改性，通过沉降来表征改性纳米Tio2的分散效果。分别取1.5g纳米Ti02 5份，打浆分散，其中4份加入2. 5%（以Ti02质量计）的改性剂，1份不加改性剂作为对照，调节pH值至8～11之间，控制反应温度在80～100℃，保温2h后调整pH值到7左右，过滤并在100℃下烘干后在每份试样中加溶剂定容到lOOml_，搅拌均匀后移人lOOml．量筒中，静置24h后观察Tio2的分散情况。实验结果表明：样品在包膜前后其分散性能有很大差别，包硅比包铝的分散性能好，且铝硅和硅铝复合包膜的效果比单独包铝效果要好，“先铝后硅”和“先硅后铝”两种方式没有明显区别。
固定A1203和SiO2的比例为1：l，分别采用2%、4%、6%和8%的“先铝后硅”的硅铝复合包膜方式对纳米Tio2进行改性实验。24h沉降实验数据表明：随包膜剂用量酌增加，TiO2的分散性能提高。当包膜剂用量在4%以上时均具有较好的分散效果，静置24h后都处于较好的分散状态，当包膜剂用量在8%以上时，Tio2的分散性不再增加，过多地增加使用量只会增加材料的成本，选用6%的包膜剂对TiO2进行改性较为适宜。
分别添加0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%和1%的改性纳米Tio2与防火涂料共混后用超声波处理2h，并与纯防火涂料进行对比，分别测定涂料的耐火极限、耐水极限、黏结强度和抗菌性能等物理指标。测试结果表明：改性纳米TiO2的添加极大地提高了涂料的各项性能。未添加纳米Ti02的纯防火涂料的耐热极限仅有96min，耐水极限只有28h，黏结强度只有0.45MPa，抗菌率也只有21%。但添加0.9%的改性纳米Ti0)后，其耐热极限提高了16min，达到了112min，耐水极限提高了9h，达到37h以上，黏结强度提高了0.16MPa，达0.61MPa，抗菌率也由21%上升到98%。1．0%的添加量与0.9%的添加量相比，涂料的性能几乎不变，因此可以选择改性纳米Ti02的添加量为0.9%。
(2)纳米Si02纳米S102是一种无定形白色粉末材料，由于它的尺寸小、表面积大，将其运用到钢结构防火涂料中可以有效提高反应面积，增强发泡层的强度，提高防火性能；纳米Sio2表面存在不饱和键和不同键合状态的羟基，同时纳米Si02的独特结构使其表现出一些特殊的光学性能，一些文献报道了其对紫外线的反射能力，将其添加进涂料可以有效提高涂料的抗老化性能。
北京航空航天大学材料学院采用德国Degussa公司生产的Aerosil 380纳米Si02，研究了纳米Si02对防火涂料性能的影响。
纳米Si2对涂料耐火极限的影响如图6 l所示。
纳米SiO2含量/%图6-1 涂料耐火极限随纳米Si02含量变化图可以看出纳米S102的添加量对防火涂料的耐火极限有显著的影响。其中添加量为1.5%时，可以获得最大的llOmin耐火极限。
纳米Si02含量低于1.5%时，耐火极限随其含量的增加而延长，这是因为涂料在受热膨胀形成炭质层后，基体中的纳米Si02可以起到“钉扎”作用，能大大增强燃烧后炭质层的强度；同时纳米Si02表面还有大量的缺陷态，不仅具有蓄能作用，而且与基体中的分子间有较强的范德华力作用，这样燃烧后炭质层与基体结合相对较好，不易脱落，从而使耐火极限延长。当纳米Si02含量超过巭1.5%后，情况正好相反，随着其含量的增加涂料耐火极限相应降低，这是因为在纳米粒子通过增加分子间作用力来增强炭质层强度的同时，过多的添加抑制了涂层的膨胀，使得炭质层气孔大小不均匀，炭质层密度增大，热导率相应增加，从而缩短了钢结构的耐火极限。
纳米Si02对炭质层强度增强和对炭质层膨胀高度抑制的综合作用决定了其对涂料耐火极限的最终影响，添加纳米Si02将有效提高钢结构防火涂料的耐火极限，而过多的添加则会起到反作用。
对经过紫外光老化150h后的样板作耐火性能测试，并和老化前的耐火性能对比发现：未添加纳米Si02的耐火极限由102. 5min下降至65min，下降了36.6%；添加1.5%纳米Sio2的耐火极限由llOmin下降至85min，下降了22. 7%。同时，实验中还发现经过老化的涂料燃烧后其炭质层较为疏松，容易脱落，这是因为紫外光的长时间照射使涂层中的有机物分解，影响了膨胀炭层与钢材的附着力，使炭层在燃烧过程申容易脱落从而失去对钢材的保护。而纳米Si02的加入屏蔽了大部分紫外光，很大程度上延缓了涂料的老化进程，使钢结构防火涂料能够长时间保持稳定的防火性能。
(3)纳米Zn0晶须晶须作为一种新型的增强补韧剂，在聚合物复合材料中有着广泛的应用。四川大学材料科学与工程学院以四角状纳米Zn0晶须为添加剂，研究了纳米Zn0晶须对钢结构防火涂料的各项性能的影响。研究表明：用0.5%的KH560改性后的Zn0晶须具有较好的分散性；与纯钢结构防火涂料相比，Zn0晶须添加量为4%～5%的钢结构防火涂料的性能有较大的提高，其耐热极限由96min提高到118min，耐水极限由28h提高到37h，黏结强度由巭0. 45MPa提高到1.12MPa
