今天大多数高层建筑和公共设施（体育场馆、机场等）都有钢骨架。虽然钢材不燃，但仍需要进行防火保护，如果没有足够的防护，结构钢工程会在5分钟内达到500°C的临界温度；超过这个温度，钢材开始失去承重能力，可能会发生变形或倒塌，其支撑的建筑物的稳定性受到破坏，造成灾难性后果。因此，承重钢结构的持续完整性是建筑部门的核心关注点。

钢材防火可以有多种途径，通常采用被动式技术，其中绝缘技术包括用混凝土覆盖或用防火板包裹。然而现在越来越多的设计师们更喜欢展示建筑物的钢骨架——为此，膨胀型涂料是理想选择。

过去膨胀涂料通常是溶剂型涂料，然而近些年，水性膨胀涂料已经取得了进展，特别是纤维类防火涂料。水性涂料能够实现快速干燥，允许更快的涂布和/或更多的保护涂层。它们通常适用于室内环境，在施涂合适的面漆或“密封剂”后也能用于某些户外环境。

膨胀涂料可分为两类：烃类（包括所谓的“喷火”）防火和纤维类（木材、纸张、家具等）防火。根据所需的防火时间长度，水性膨胀涂料可以进一步细分。

膨胀涂料的基本原理是涂层在温度不断上升时，通过膨胀（或扩展）生成隔热层，减缓甚至可能防止钢材达到500℃的临界温度。

水性膨胀涂料含有四种主要成分：

 1、酸供体（通常是多聚磷酸铵）；

 2、碳源（通常为季戊四醇等多元醇）；

 3、发泡剂（通常为三聚氰胺）；

 4、聚合物（通常为醋酸乙烯酯共聚物）。

膨胀反应在近275℃时被激活，是一种吸热反应，会吸收热量、释放惰性气体并形成有效的隔绝层。根据成分，这种膨胀涂层可以在原始厚度的基础上膨胀10至100倍，形成泡沫状炭层保护下层材料。

根据使用的不同原材料，膨胀过程可分为不同的步骤：

 1、温度超过250℃时，热塑性聚合物“熔融”形成液体/粘性基质，在该基质中可发生进一步的热化学反应。

 2、在275℃左右时，作为膨胀型涂层的主要成分多聚磷酸铵（酸供体）开始分解，生成聚磷酸。

 3、聚磷酸与碳供体（通常为季戊四醇或一缩二季戊四醇）反应生成无机/有机酯。

 4、发泡剂（例如三聚氰胺）分解并释放气体，使熔融的树脂和酯类生成能形成隔绝屏障层的泡沫。

 5、随着温度的不断上升，酯类分解形成坚硬的炭层

得到的炭层能将基材隔热。因此，钢结构得到的防护时间取决于炭层的质量（密度、附着力、完整性和形成速度）以及炭层厚度。实现30-60分钟的有效防护，通常需要大量、轻质/易碎的炭层。如果需要更长久的防护，这些炭层通常需要更紧凑和更坚固，干膜厚度/涂层道数越高，整体隔热效果就会越好

我们知道其他功能性原材料也可以缓解性能：可以使用阻燃剂来降低火焰传播速度并给涂层提供自熄性能。此外，主要用作发泡剂的三聚氰胺也是具有优异阻燃性能的氮基阻燃剂。

添加增强材料（例如纤维）可以缓解涂料的干燥性能（例如减少厚涂开裂，更高的低剪切黏度），并且还能提高炭层的稳定性。纤维增强的炭层能够提升膨胀涂料的整体性能，对火焰热流的承受力更强。

聚合物是一个重要的组成部分，能发挥很多的作用。在湿配方中，聚合物直接有助于整个配方的施工性能和稳定性。在干膜中，聚合物将涂料与底漆/基材粘结，并且还能提供如耐刮擦性等的机械性能。当涂层膨胀时，在适当温度下聚合物首先软化，然后熔化，以便在整个过程中基体能发生其他反应。因此，聚合物的正确选择至关重要；尽管许多类型的乳液聚合物也具备所需要的一些功能，但能同时满足膨胀型涂料广泛需求的有效的聚合物类型是醋酸乙烯酯共聚物。醋酸乙烯酯共聚物适宜的热分解性能已被广泛详述 。