火焰持續產生的要素與阻燃塗料的原理

當可燃材料的熱降解發生氧化時，就會形成火焰

有機和無機化合物受熱會(hui) 導致它們(men) 的熱降解。基本上，當可燃材料的熱降解發生氧化時，就會(hui) 形成火焰，其特征是產(chan) 生和散發熱量和光 [ 35 ]。火焰是火所發出的光，可作為(wei) 產(chan) 生熱量的視覺指示器。通常，燃燒是一種氣相現象，其中揮發性可燃物質會(hui) 放熱氧化 [ 36]。另一方麵，餘(yu) 輝燃燒是一種非氣相燃燒，其中基體(ti) 在冷凝相中被氧化以產(chan) 生固體(ti) 和氣體(ti) 產(chan) 物。它通常發生在低於(yu) 材料著火溫度的溫度下。同時，在固相中，富碳材料中的碳殘留物被氧化[ 37 ]。

事實上，持續的火焰發生需要三個(ge) 要素：燃料（由富含碳物質的揮發性可燃物組成）、熱量（由燃料的放熱氧化燃燒提供）和氧化劑（由空氣提供的氧氣）[ 38、39 ]。_圖 2說明 Emman 的火三角展示了持續火焰所需的三個(ge) 要素。

聚合物基材熱分解，釋放出較小的揮發性化合物，作為(wei) 火焰的燃料。這些易燃物質與(yu) 空氣中的氧氣發生反應，形成可燃混合物 [ 40 ]。揮發物發生放熱氧化，材料燃燒，產(chan) 生光和熱 [ 41 ]。如圖火三角（圖 2)，該過程變得自我維持並通過反饋循環運行。火焰的最終結果取決(jue) 於(yu) 可燃化合物。在聚合物的情況下，燃燒氣體(ti) 主要由二氧化碳 (CO 2 )、一氧化碳 (CO) 和水蒸氣 (H 2 O) 組成。同時，固體(ti) 殘渣主要由碳（C）和灰（氧化金屬）組成[ 42 ]。

針對燃燒要素而生的阻燃塗料

阻燃塗料（或噴塗）是不可燃的化學品，用於(yu) 住宅、商業(ye) 和工業(ye) 建築，其原因多種多樣，包括減緩火焰蔓延、降低其強度和減少產(chan) 生的煙霧量[72,73]。阻燃塗層作為(wei) 一種成熟且最有效的方法，已廣泛用於(yu) 保護基材免受火焰的影響。

事實上，阻燃塗料具有幾個(ge) 優(you) 點：不會(hui) 改變材料的固有性能（即機械性能），易於(yu) 加工[45]，並可用於(yu) 多種基材，如金屬材料[74]、聚合物[75]、紡織品[76]和木材[77]。

絕熱是保護基板免受火焰影響的常用方法[78]。理想的塗層應具有低熱導率、不燃性、對表麵基材的附著力、環境耐久性、重量輕、耐磨性、薄型和低成本[79,80]。目前，有數百種商用塗層材料用於(yu) 結構元件；然而，沒有一種能夠滿足理想塗層所需的多功能性能。

絕熱塗層分為(wei) 三類，即阻燃聚合物[46]、熱障塗層[81]和膨脹型塗層[82]。

阻燃聚合物是有機樹脂（即溴化聚合物）或無機材料（即地質聚合物），其本身具有阻燃性，通常製成厚度小於(yu) 5mm的薄膜，塗覆在複合基材上[46]。由於(yu) 其高熱穩定性和低熱導率，這些聚合物能夠延遲基材的點火和燃燒[43,46]。

熱障塗層通常由陶瓷基材料製成，這些材料不可燃且導熱性低。陶瓷等離子噴塗膜（即氧化鋯）和陶瓷纖維墊（即二氧化矽、岩棉）是這些類型塗層的示例[83]。

膨脹材料可以通過在高溫下發生化學反應來防止火焰，導致塗層起泡和膨脹。值得注意的是，該反應產(chan) 生了具有極低熱導率的高度多孔且厚的炭塗層，從(cong) 而保護複合材料免受火焰的影響[84,85]。