膨胀型防火涂料成膜后,常温下与普通涂膜并无区别.但在火焰或高温作用下,涂层会剧烈发泡而形成发泡炭化层,达到抑制燃烧进行的目的.在这一过程中,防火剂的作用原理可描述为以下几个主要步骤:

(1)脱水成炭催化剂受热分解生成酸;

(2)多羟基的炭化剂在酸的催化下脱水分解成炭;

(3)基料中的树脂受热熔融并在发泡剂的作用下膨胀发泡,同时进一步分解形成炭化层.由此可见,要达到涂层膨胀发泡、形成炭化层的目的,防火涂料中基料树脂的软化熔融温度与炭化剂、脱水成炭催化剂和发泡剂的分解温度必须匹配适当.一般来说,基料树脂的软化熔融温度应略低于发泡剂的分解温度,炭化剂的分解温度应高于脱水成炭催化剂的分解温度。

        涂层在防火剂作用下形成的发泡炭化层要比原涂层厚几十至几百倍,它对基材的隔热效果可用热传导方程说明:Q=Aλ(ΔT)/L,其中Q为传递的热量;A为传热面积;λ为导热系数;ΔT为热源与基材的温差;L为传热距离.发泡炭化层形成后,厚度比原涂层增加几十至几百倍,而导热系数却大幅度降低.因此通过发泡炭化层传递给基材的热量Q只有未膨胀涂层的几十分之一至几百分之一,从而有效地阻止了外部热源的作用.发泡炭化层还具有覆盖基材,隔绝空气的作用. 涂层在燃烧过程中的软化、熔融、膨胀发泡的物理变化和聚合物、防火剂发生的脱水、分解等化学变化也能吸收大量的热能. 此外,涂层在燃烧时放出的不燃性气体,一方面能促使涂层形成发泡层,另一方面还能稀释有机物热分解反应产生的可燃性气体的浓度,从而达到抑制燃烧继续进行的目的.