膨胀型防火涂料的核心作用是通过‌受热膨胀形成隔热炭化层‌，实现“隔热、抑烟、阻燃”三重防护，其作用机制及效果可从以下四方面解析：

‌一、膨胀隔热：构建致密炭化层阻隔热量传递‌

1. ‌膨胀机制‌：

• ‌酸源分解‌：聚磷酸铵受热释放磷酸，催化碳源脱水炭化；

• ‌气源释放‌：三聚氰胺分解产生氨气（NH₃）和氮气（N₂），使涂层体积膨胀至原厚度的10-50倍；

• ‌炭化层形成‌：炭化后的季戊四醇与磷酸结合，生成多孔蜂窝状炭化层（导热系数≤0.1W/(m·K)）。

• 涂料中的‌酸源（如聚磷酸铵）、碳源（如季戊四醇）、气源（如三聚氰胺）‌在高温下发生协同反应：

2. ‌隔热效果‌：

• 炭化层中封闭大量不燃性气体（如N₂、CO₂），进一步降低热传导效率。

• 1mm厚膨胀型涂料涂层膨胀后，炭化层厚度可达20-50mm，热流密度降低至未涂覆时的1/100；

• 某钢结构厂房实测显示，涂覆膨胀型涂料后，火灾中钢构件升温速度从每分钟10℃降至每分钟0.5℃。

• ‌数据支撑‌：

• ‌结构优势‌：

‌二、抑烟减毒：减少火灾有毒气体释放‌

1. ‌抑烟机制‌：

• 未涂覆涂料时，1m³木材燃烧产生烟雾量约500m³；

• 涂覆膨胀型涂料后，烟雾量降至50m³以下，降幅达90%。

• 炭化层覆盖基材表面，抑制可燃物挥发，减少烟雾生成量；

• ‌数据对比‌：

2. ‌减毒效果‌：

• 某隧道防火涂层试验中，膨胀型涂料使CO浓度从1000ppm降至100ppm以下，符合人员安全疏散标准（≤500ppm）。

• 涂料中的‌抑烟剂（如氢氧化镁、硼酸锌）‌可捕获燃烧产生的自由基（如·OH、·H），中断链式反应，降低一氧化碳（CO）、氰化氢（HCN）等有毒气体浓度；

• ‌案例验证‌：

‌三、阻燃延缓：中断燃烧链式反应‌

1. ‌自由基捕获‌：

• ·OH + H₃PO₄ → H₂O + ·H₂PO₄（中断链式反应）。

• 炭化层中的磷酸盐、硼酸盐等成分可与燃烧产生的自由基反应，生成稳定化合物（如磷酸三苯酯），抑制火焰传播；

• ‌反应示例‌：

2. ‌燃烧速度抑制‌：

• 未涂覆涂料时，木材燃烧速度约0.8mm/min；

• 涂覆膨胀型涂料后，燃烧速度降至0.05mm/min，延缓火势蔓延。

• ‌数据支撑‌：

‌四、结构保护：维持基材力学性能‌

1. ‌温度控制‌：

• ‌案例‌：

• 某高层建筑钢梁涂覆膨胀型涂料后，在标准火灾（1000℃）下保持2.0h耐火极限，钢梁温度仅升至450℃，远低于临界值。

• 炭化层将基材表面温度控制在临界值以下（如钢材需≤540℃，避免强度骤降）：

2. ‌完整性维持‌：

• 非膨胀型涂料在高温下易开裂剥落，而膨胀型涂料炭化层完整性保持率达95%以上（2.0h耐火试验后）。

• 炭化层与基材紧密结合，避免因热膨胀系数差异导致涂层剥落；

• ‌对比实验‌：

‌膨胀型涂料作用效果总结表‌

‌作用类型‌

‌关键成分‌

‌作用温度范围‌

‌典型效果‌

‌应用建议‌：

• 膨胀型涂料适用于对轻量化、快速施工要求高的场景（如钢结构建筑、电缆桥架）；

• 选型时需重点关注涂料的‌膨胀倍数（≥10倍）、炭化层强度（≥0.5MPa）及抑烟等级‌；

• 施工时需确保涂层厚度均匀（误差≤±15%），避免因厚度不足导致防火性能衰减。