通过对超薄型钢结构防火涂料的分析，上海浦奥消防科技集团防火涂料专家将涂料的膨胀过程细分为以上4个阶段：
第一，平稳阶段（20~230℃）。这期间热失重仅2%左右，主要是涂料中尚未挥发的溶剂和其它易挥发小分子化合物挥发所致。在耐火实验时看到涂层表层起火燃烧，这主要是涂料内的挥发分着火所致。此时，涂层中的成膜物质开始熔融软化，可以看出：在180℃有一小的吸热峰，约47 J/g，这主要是成膜物质熔融软化吸收了外部能量所致。
第二，发泡炭化阶段（230~420℃）。这期间热失重为43%左右。该阶段是涂料挥发的过程，防火阻燃体系中的三聚发泡剂首先热分解，释放出非燃性气体NH3，同时成膜物质中部分组分分解产生NH3、HCl和水蒸汽等，促使第一阶段已熔融软化的成膜物质持续地膨胀发泡，形成泡沫层。此时脱水催化剂聚磷酸铵分解，释放出能酯化多元醇和作为脱水剂的无机聚偏磷酸，与多元醇成炭剂季戊四醇、成膜物质等含羟基有机化合物发生酯化反应，生成强吸水性物质，在空气中的吸水率达到原物质量的55%左右。体系中的则作为酯化反应的催化剂，使酯化反应加速进行。与此同时，多元酸和酯脱水炭化，形成无机物及炭化残余物，使体系进一步膨胀发泡。反应接近完成时，体系胶化和固化，脱水成炭，生成的不饱和主链再进行环化架桥反应，后生成致密坚硬的黑色蜂窝状炭化层。蜂窝状炭化层的厚度比原有涂层厚度大几十倍，其导热系数接近于空气的导热系数，可以有效地隔绝外部热源，保护钢结构基材。成膜物质、发泡剂、脱水催化剂、成炭剂必须具有良好的匹配性，否则就不能形成理想的炭化层。由DTA曲线可以看出：在330℃左右，有一强吸热峰，约为350 J/g，主要为这阶段的发泡炭化过程吸收的外部能量，以使反应得以顺利进行。
第三，失炭阶段（420~770℃）。这期间热失重为18%左右，主要是炭化层中的碳逐渐被氧化成CO2而逸出体系，同时有一部分炭化层由于附着力欠佳而被气流带走。从DTA曲线可以看出：在560℃、670℃左右分别有一强放热峰，约为830 J/g、250 J/g，主要是炭化层中的碳逐渐被氧化而释放出能量。
第四，无机层阶段（770~1 000℃以后）。这期间热失重为0.24%左右，主要是炭化层中碳被氧化逸出后，剩余的约37%无机材料形成白色无机骨架。超薄型钢结构防火涂料防火后期，主要是这些无机骨架组成的无机隔热层在起防火隔热作用。其主要成分是焦磷酸钛形成的多孔物质，它由聚磷酸铵和TiO2反应所生成。