功能性涂料的市場不斷擴大，涂料家將不斷傳播新的市場技術(shù)。防火涂料的防火類型分膨脹型防火涂料和非膨脹型防火涂料，它們有著不同的防火機理，分別敘述。

一、非膨脹型防火涂料的防火機理

非膨脹型防火涂料是由不燃或者難燃性基料、阻燃劑和防火填料等涂料組分組成的。在火焰或高溫的作用下，涂膜因阻火隔熱而對被涂覆的基材起到保護作用。有機物的燃燒被認為是自由基引發(fā)的連鎖反應，在其燃燒過程中，燃燒物分解，其中的自由基在燃燒反應中放出大量的熱量，并引起連鎖反應。

CO+HO· → CO2+H· (放熱)

H·+O2 → OH+O· (連鎖反應)

非膨脹型防火涂料加有含氮、磷等的防火阻燃劑，在受熱時能夠分解出一些活性自由基，與燃燒物分解的自由基化合，中斷燃燒的連鎖反應，降低燃燒速度。

HO·+HX → H2O+X·

X·+RH → HX+R·

總之，無機非膨脹型防火涂料遇火不燃，因其形成的無機涂膜在高溫下形成釉狀保護層，覆蓋基材，隔絕氧氣而避免或延緩燃燒反應。有機非膨脹型防火涂料遇火受熱分解出不燃的惰性氣體，沖淡、覆蓋和捕獲被保護基材因受熱而分解的易燃氣體和空氣中的氧氣，抑制燃燒。非膨脹型防火涂料的防火性能不如膨脹型防火涂料，一般用在對防火要求不高的場合，在火災的初期較短的時間內(nèi)能夠抑制和延緩火焰的傳播。

二、膨脹型防火涂料的防火機理

膨脹型防火涂料又稱發(fā)泡型防火涂料，涂層遇火時能夠膨脹發(fā)泡，產(chǎn)生出一層比原來涂層的厚度大幾十倍甚至上百倍的泡沫炭化層，產(chǎn)生良好的隔熱隔氣作用，封閉被保護的基材，阻止基材燃燒。膨脹型防火涂料的組成材料中含有發(fā)泡劑、成炭劑(碳源)、成炭催化劑(酸源)。發(fā)泡劑一般為含氮化合物，在火焰作用下會散發(fā)出氮氣、氨氣和一氧化氮等氣體；發(fā)泡催化劑在高溫下可分解產(chǎn)生無機酸，使含羥基的化合物脫水焦化，并對產(chǎn)生發(fā)泡層起到催化作用；成炭劑在高溫和酸的作用下失水炭化成炭質(zhì)骨架，形成疏松的發(fā)泡層結(jié)構(gòu)，這種以氣孔為主的發(fā)泡層有很強的隔熱能力。這三個組分在高溫或火焰作用下協(xié)同效應，缺一不可。這樣，當涂層遇到火焰時，酸源材料首先分解，放出無機酸。這些無機酸促使碳源材料失水炭化，先形成無機酸鹽，繼而隨著溫度的升高而分解形成大量的炭、水、二氧化碳等物質(zhì)，其殘留物為發(fā)泡層提供了炭質(zhì)骨架。同時，發(fā)泡劑分解時產(chǎn)生的氣體使軟化的涂層發(fā)泡脹大，體積增大。上述反應為吸熱反應，能消耗許多熱量而有利于涂層體系的溫度降低，更由于發(fā)泡層本身的熱阻很大，因而阻滯了熱量向基材的傳播，延緩了火勢的蔓延，為撲救工作贏得時間。

通過對最常用的聚磷酸鹽-季戊四醇-三聚氰胺阻燃體系的研究發(fā)現(xiàn)，其差示熱分析(DTA)曲線和熱重量分析(TG)曲線在280~400℃時出現(xiàn)有較大的吸熱峰和明顯的失重現(xiàn)象，說明阻燃劑的熔融、分解、脫水和成炭等各種物理反應(如發(fā)泡劑分解放出氣體、成炭催化劑分解放出無機酸和氣體、成炭劑失水炭化)等均發(fā)生在這同一溫度范圍內(nèi)，從而確保涂膜能夠形成均勻致密的發(fā)泡層。在同一研究中利用透射電子顯微(TEM)可以清晰地看到這種均勻致密的發(fā)泡層。發(fā)泡層對基層的隔熱保護還可以從下面的原理得到解釋。在涂層受熱發(fā)泡后，其熱阻有兩個因素，即涂層厚度和涂層的熱阻比原涂層顯著提高。

由于發(fā)泡后的泡沫狀涂層厚度比原涂層增大幾十倍甚至上百倍，而熱導率由原來密實涂膜的1W/(m·K)左右降低到接近空氣的熱導率0.023W/(m·K)，因而使涂層的熱阻增大數(shù)千倍乃至更高。而單位時間內(nèi)通過涂層傳導至基層的熱量與熱阻成反比。因而炭化層形成了一層熱屏障，保護了基層。

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