Page 185 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 王慧婷，等： 不同双金属超分子化合物抑制镁粉爆燃火焰的实验研究 第 9 期

本文中利用哈特曼管实验装置，分析加入 NaHCO 和 3 6 种不同双金属超分子化合物后的镁粉爆燃
火焰形态、火焰传播速度，利用火焰到达管道顶部的时间计算火焰传播的平均速度，并通过测量火焰高
度计算火焰锋面传播速度，火焰平均速度越大、火焰锋面的传播速度越快，则证明该抑爆剂对镁粉爆燃

火焰的抑制效果越差。在机理探究方面，通过对产物开展扫描电子显微镜（scanning electron microscopy,
SEM）分析与 X 射线衍射分析（X-ray diffraction, XRD）分析，对双金属超分子化合物开展同步热重-差示
扫描量热分析（thermogravimetry-differential scanning calorimetry, TG-DSC），从吸热作用和离子参与消耗自
由基等方面说明双金属超分子化合物材料对镁粉火焰的抑制机理。双金属超分子化合物因其催化、吸
附、阻燃性能而被广泛研究，但目前对其抑爆效能的研究较少，期望为双金属超分子化合物材料在镁粉
抑爆中的应用提供参考。

1 实 验

1.1 实验原料

实验材料选用粒径为 35 μm 的球状镁粉（长
14 Volume fraction 100
沙天工金属材料有限公司)，纯度在 98% 以上。 Volume fraction D 90 =53.8 μm
镁粉的粒径分布如图 2 所示，粒径呈现为正态分 12 curve 80
Cumulative
布，其中 D 为 0 21.2 μm（10% 镁粉颗粒粒径小于 10 fraction
1
21.2 μm），D 为 0 34.1 μm（50% 镁粉颗粒粒径小 8 D 50 =34.1 μm 60
5 Volume fraction/% Cumulative fraction/%
于 34.1 μm），D 为 0 53.8 μm（90%镁粉颗粒粒径小 6 40
9
于 53.8 μm），满足实验所需镁粉粒径为 35 μm 的 4
要求。 D 10 =21.2 μm 20
2
图 3 所示为镁粉颗粒以及镁粉爆炸后的扫 0
描电镜图像，从图 3 中可以观察到镁粉颗粒为球 0 1 10 100 1 000
形，表面基本光滑，且镁粉颗粒分布均匀。 Particle size/μm
制 备 双 金 属 超 分 子 化 合 物 的 原 料 包 括 图 2 镁粉粒径分布
C a C l 2 · 2 H 2 O 、 F e C l 3 · 6 H 2 O 、 A l C l 3 · 6 H 2 O 、 Fig. 2 Particle size distribution of magnesium powder
MgCl ·4H O、CuCl ·2H O、CrCl ·4H O （江苏爱
2
2
2
2
2
2
康生物制药研发有限公司）、Na CO （北京同光精细化工有限公司）、NaOH （上海泰坦科技股份有限公
2 3
司）、NaHCO （北京同光精细化工有限公司）、蒸馏水 （北京华威锐科化工有限公司）。
3

10 μm 2 μm
图 3 镁粉扫描电镜图像
Fig. 3 Scanning electron microscopy images of magnesium powder

1.2 双金属超分子化合物制备
实验中使用的双金属超分子化合物材料均采用共沉淀法制备。图 4 所示为通用的制备流程：在碱
性条件下，同时滴加可溶性混合金属盐溶液与碱溶液（由双金属超分子化合物的金属层板和层间阴离子

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