磷酸盐-碳酸氢盐基固液双相灭火剂抑制液态烃类燃料的机理研究及其工业应用

针对液态烃类火灾辐射热强、易爆燃的安全难题，研究人员开发了磷酸盐/碳酸氢盐基固液双相灭火剂(SLBEA)，通过杯式燃烧器与标准灭火舱测试，发现SLBEA-ADP（磷酸二氢铵液相）对柴油火焰的最小灭火浓度(MEC)低至86.67 g/m3，降温速率达22.890 °C/s，兼具快速灭火与高效冷却特性，为高危工业场景提供环保型解决方案。

　　

液态烃类燃料在工业生产中因其高辐射热和爆燃风险成为重大安全隐患。传统灭火剂如惰性气体、卤代烃等存在效率不足或环境危害等问题，亟需开发兼具高效性与可持续性的新型灭火技术。中国矿业大学的研究团队创新性地设计了一种磷酸盐-碳酸氢盐基固液双相灭火剂(SLBEA)，通过核心-壳层结构整合物理冷却与化学抑制双重机制，相关成果发表于《Powder Technology》。

研究采用杯式燃烧器测试平台和标准灭火舱系统，结合热重分析(TGA)、差示扫描量热(DSC)等技术，系统评估了SLBEA的灭火效能与作用机理。关键实验参数包括固液比1:10、搅拌速度8000 rpm的优化制备工艺，以及23 L/min驱动气流下的灭火浓度测试条件。

灭火效能分析
SLBEA-ADP对柴油火焰展现出最优性能：最小灭火浓度(MEC)仅86.67 g/m³，灭火时间缩短至5.72秒，火焰高度抑制速率达7.547 mm/s。汽油火焰测试中更实现1.86秒极速灭火，降温速率-1.28 °C/s。相较传统干粉灭火剂，其优势源于固液协同作用——外壳疏水二氧化硅实现快速铺展，内核磷酸二氢铵(ADP)通过热解吸热(1043.78 J/g)和自由基捕获双重路径中断燃烧链式反应。

物化特性表征
TGA-DSC联用分析揭示SLBEA-ADP在300-400°C区间存在显著吸热峰，对应ADP分解为聚磷酸铵的吸热过程。X射线光电子能谱(XPS)证实燃烧残渣中含磷自由基捕获产物，验证了PO·、HPO·等中间体对H·/OH·自由基的化学淬灭作用。接触角测试显示120°的超疏水特性，确保灭火剂在燃料表面的有效铺展。

工业应用价值
该研究首次阐明固液双相灭火剂"物理覆盖-热解吸热-自由基淬灭"的三重协同机制：① 疏水外壳实现燃料表面隔离；② ADP热解吸收燃烧热并产生惰性气体；③ 磷系衍生物中断自由基链反应。这种多尺度作用模式为石化储运、危化品管理等高风险场景提供了兼具快速响应(秒级灭火)与环境友好(无臭氧消耗潜能)的技术方案，符合工业可持续发展需求。

研究获得国家自然科学基金(51704171)等支持，其创新性在于将材料科学与燃烧动力学交叉融合，为下一代灭火剂设计提供了理论框架。未来可进一步优化壳层纳米结构以提升载液率，或引入过渡金属氧化物增强催化灭火效能。