膨脹型防火涂料成膜后，常溫下與一般漆無異。但其在火焰或?溫作用下，涂層激烈發泡炭化，構成一個比原涂膜厚幾十倍甚至幾百倍的難燃海綿狀炭質層，能夠隔絕外界火源對底材的直接加熱，從而起到阻燃作用。防火涂料發泡形成難燃海綿狀炭質隔熱層的過程如下。
首先， 膨脹型防火涂料在火中被加熱，涂膜名義逐步變為融膜。此時催化劑中含磷的化合物分解天生磷酸。其次，熔融物逐漸造成平勻的炭化層。在此期間磷酸一直使炭化劑脫水，形成一種脂類及平均的發泡炭化層。最后，在形成炭化層的同時，涂膜形成膨脹的發泡層。在此期間發泡劑分解發生氣體（通常為不燃性氣體〉，發泡成果使涂層膨脹。防火涂料發泡后，涂層增厚劇增，因此使其熱導率大幅度減小。因而，通過泡沫炭化層傳給維護基材的熱量只有未膨脹涂層的幾非常之一，甚至多少百分之一，從而有效地禁止外部熱源的作用。 另一方面，在火焰或高溫作用下，涂層產生的軟化、熔融、蒸發、膨脹等物理變化，及聚合物、填料等組散發生的分解、解聚化合等化學變更也能接收大批的熱能，對消一局部外界作用于物體的熱，從而對被掩護底材的受熱升溫進程起延滯作用。
此外，涂層在高溫下發生脫水成炭反響和熔融籠罩作用，能隔斷空氣，使有機物轉化為炭化層，避免氧化放熱反映發生。還因為涂層在高溫下分解出不燃性氣體，能稀釋有機物熱分解產生的可燃氣體及氧氣的濃度，克制焚燒的進行。
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