1 防火涂料的防火隔熱原理
防火涂料的防火隔熱原理是在防火涂料的配方中加入不同物質，以阻止燃燒的進行，主要有以下幾類：
(1) 加入各種無機填料。由于無機填料本身是不燃的，其導熱系數低，可以延滯熱量傳向被保護的基材的速度。
(2) 添加吸熱后可分解的阻燃劑，如鋁的氧化物等。由于這種添加劑具有吸熱后分解的特點，能有效地使體系的溫度降低等。
氫氧化鋁脫水過程吸收一部分燃燒熱，將使體系的溫度降低。再則脫出的水在燃燒溫度下變成水蒸氣也需吸收熱量。另外反應產生的 Al 2 O 3 是無機耐火材料，與燃燒形成的其他碳化物，在材料周圍形成惰性屏障，起到減緩燃燒速度和控制火勢迅速蔓延發展的作用。
(3) 加入在熱的作用下能釋放出活性氣體化合物的阻燃劑如鹵化合物。這些活性化合物通常能對影響火焰形成或增長的自由基產生作用。一般說來，在燃燒時，鏈自由基 OH •以及 H •是引起火焰增長的主要因素，若能將其傳遞步驟加以抑制，主要是對燃燒中自由基的結合和終止起催化作用，即只要能控制自由基 OH •以及 H •的生成或終止掉產生的自由基 OH •以及 H •，就可控制住火焰的增長，這樣使燃燒過程及火焰傳播速度降低，連鎖反應中斷，達到阻燃的目的。燃燒中的氧化反應是一種自由基鏈型反應，例如氧氣消耗步驟主要為下述的反應：
H • + O 2 → O H • + O •
放熱量最大的氧化反應，則是由 OH •（ SbCl 3 或 SbBr 3 ），在火焰中形成氧化物：
SbX 3 + H •→ S b X 2 • + H X
S b X 2 • + H •→ S b X + H X
S b X + H •→ S b • + H X
Sb • +H •→ SbO
SbX 3 除了可以將 H •自由基消耗掉，最后會形成 Sb 2 O 3 的氧化物粒子，可催化自由基的結合而進一步抑制燃燒：
SbO+H •→ SbOH •
S b O H • + H •→ S b O + H 2
所以鹵化銻具有雙重的阻燃活性，鹵化銻消耗 H •時，形成 H X 可再進一步消耗 H •及 O H •自由基：
H • + H X → H 2 + X •
O H • + H X → H 2 O + X •
其次，形成的 SbO 可加速火焰中自由基的結合。
這樣使體系的燃燒過程及火焰傳播速度降低，連鎖反應中斷，達到阻燃的目的。
(4) 選擇加入分解時能釋放出大量隋性氣體的添加劑 [1] 。大量惰性氣體的存在可沖淡氧氣成分，產生氣體屏蔽作用，使氧氣難以助燃，有效提高阻燃效果。
(5) 加入受熱后并不發生化學變化而只釋放出重質蒸氣的添加劑。這種蒸氣可覆蓋住體系分解出來的可燃氣體，影響它與空氣和氧氣的正常交換，避免產生火焰及延燃，進而起阻燃作用，從而控制火勢迅速蔓延。
(6) 有的涂料中還加入了膨脹防火體系的阻燃劑。它們在火災中可膨脹并形成均勻而致密的蜂窩狀或海綿狀的碳質泡沫層，泡沫層不僅隔絕了氧氣，而且因為其質地疏松而具有良好的隔熱性能，可延滯熱量傳向被保護基材的速率，同時避免了火焰和高溫直接進攻被保護基材，起到高效的防火隔熱保護作用。(文章來源環球聚氨酯網)
(7) 有的涂料中還加入了一些低熔點的不會燃燒的材料，如玻璃粉末等，它們會在火焰熱量燒烤下被融化，在著火的物體上流淌開來，形成一層隔熱的防火層，能阻止火勢蔓延。
2 膨脹型防火涂料的膨脹發泡原理
膨脹型防火涂料遇火時能膨脹發泡形成蜂窩狀的炭化層，其膨脹防火體系主要由酸源、碳源、發泡劑等組成。
因而通常制備膨脹型防火涂料需要以下 4 種基本成分：
(1) 形成涂層的成膜劑或粘結劑，如脲醛樹脂類，三聚氰胺—甲醛樹脂類，聚乙烯醇，聚醋酸乙烯類以及聚丙烯酸酯類等；
(2) 酸源。一般為自由酸或加熱時能在一定溫度下放出無機酸的鹽類物質，它是成炭發泡層形成的催化劑或阻燃劑，如磷酸、磷酸鹽和聚磷酸銨等；
(3) 發泡劑。一般為含氮的化合物，如脲、三聚氰胺和雙氰胺等，這類物質在一定溫度下分解產生的 N 2 、NH
3 、 NO x 等氣體起發泡劑的作用；
(4) 碳源——碳化劑。一般為羥基的富碳化合物，它在酸的催化作用下，失 90d 水而炭化，為發泡層提供炭質骨架，使發泡層形成疏松的結構，如季戊四醇、丙三醇、糊精和淀粉等。
拼成膨脹防火體系的酸源、碳源和發泡劑三者是缺一不可的，它們在膨脹發泡和阻火隔熱過程中起著“協合”效應。其膨脹發泡過程的原理是：涂層在受火時軟化和熔融，發泡劑分解放出氣體，氣體的逸出使變軟的涂層鼓泡膨脹，體積增大而產生的厚厚的炭化發泡層成絕熱隔熱層。以氯化石蠟和雙氰胺為發泡劑時，其分解過程如下：
C n +H 2n +2Cl n → HCl
C 2 H 4 N 4 → C + N H 3 + N 2
與此同時，酸源物質也發生分解而放出游離酸類并與多元醇的碳化材料反應，使多元醇脫水而酯化。隨此過程的進行，膨脹發泡層逐漸轉化為炭化物質的隔熱層，例如磷酸氫二銨產生磷酸，磷酸和碳源（以異戊四醇為例）反應生成磷酸酯：
C 5 H 5 （ OH) 4 +H 3 PO 4 → C 5 H 5 （ O H 4 ）• H 3 P O 4
此磷酸酯分解成磷酸、水和炭化層：
C 5 H 5 （ O H ) 4 • H 3 P O 4 → H 2 O + H 3 P O 4 + C
顯然，膨脹發泡層中絕大部分的碳是由所含的炭化材料經酸作用脫水而獲得的。應當指出，要使膨脹防火涂料遇火時膨脹發泡形成高效的防火隔熱膨脹層，需要其配方中的膨脹防火體系在受熱后以適當的秩序發生一系列的化學物理反應，在整個過程中，要求發泡劑分解產生氣體、酸源分解放出酸類物質、碳源材料脫水炭化三個步驟在變化的溫度、時間、速度方面要基本協調一致，才能形成細小的多孔海綿狀炭化層。這就是前面講到的“協合”的一個方面的含義。
