甲烷作为天然气和煤层气的主要成分，由于其清洁高效的特点，已成为化学合成和能源供应中的关键原料[[1], [2], [3]]。然而，在5%至15%的可燃浓度范围内，甲烷-空气预混气体具有显著的燃烧和爆炸危险性。在储存、运输和使用过程中，这些混合物可能因接触点火源而引发灾难性爆炸[4]。因此，开发高效、经济且环境友好的爆炸抑制材料对于确保工业安全具有重要的实际意义和工程价值。
为了阐明甲烷爆炸预防和控制机制，全球研究人员对封闭空间（特别是管道系统）中甲烷-空气预混气体的爆炸行为进行了系统研究。这些研究表明，初始压力、甲烷浓度和点火能量等关键参数对峰值爆炸压力、最大压力上升率和火焰传播速度有显著影响[[5], [6], [7]]。基于这些发现，大量研究致力于开发和评估各种爆炸抑制介质。目前，爆炸抑制材料主要分为气体型、液体型、固体型和多孔型[[8], [9], [10], [11]]。其中，惰性气体如N?和CO?通过稀释氧气浓度和淬灭活性自由基来发挥抑制作用，但需要极高的注入浓度，导致现场储存和运输成本增加，且响应速度有限[[12], [13], [14], [15]]。细水雾因其环境兼容性和低成本而受到广泛关注，但单独使用时其抑制甲烷爆炸的效果有限。为了增强自由基清除能力，通常会加入基于盐的添加剂，但这些添加剂的溶解动力学慢且反应速率低，限制了其在快速抑制场景中的性能[[16], [17], [18], [19], [20]]。
近年来，粉末抑制剂因其便携性、优异的储存稳定性和高效的抑制效果成为研究热点。这类材料主要分为三种类型：单组分粉末、改性粉末和复合粉末[[21], [22], [23], [24], [25]]。对于单组分粉末（如碳酸盐和磷酸盐），其主要抑制机制是通过热分解产生的活性物质捕获关键自由基（如H·、O·和OH·）。然而，由于其相对较大的颗粒尺寸和较差的分散性，其效果受到限制[[26], [27], [28]]。为了克服传统粉末抑制剂的结构和功能局限，研究人员越来越多地采用表面改性策略来提高反应性和整体抑制效果。Yu等人[29]对蒙脱石进行了改性，并系统研究了其对甲烷爆炸的抑制性能。Luo等人[30]利用四种铵盐调整了干粉的性能，并评估了改性材料的爆炸抑制能力。复合粉末通过“活性组分之间的协同机制”弥补了单一组分的不足。例如，Xiong等人[31]开发的KHCO?/沸石复合材料显著提高了粉末的分散性，并增强了其对甲烷爆炸的抑制效果。Wang等人[32]通过浸涂法将KHCO?固定在水镁石表面，制备了KHCO?@HM干粉，并通过实验验证了其基于物理和化学机制的优异抑制性能。目前，关于复合爆炸抑制材料的研究主要集中在“活性组分+活性组分”配置上，而“活性组分+惰性载体”系统的合理设计仍需进一步探索。
聚磷酸铵（APP）是一种含有磷和氮的长链无机聚合物，在热分解过程中会释放PO·和NH?等活性自由基。这些自由基可以有效清除气相燃烧过程中的高活性链载自由基（如H·和OH·），从而抑制链式分支反应，表现出卓越的爆炸抑制能力。然而，APP容易发生颗粒聚集，影响其分散效率，降低实际应用效果[[33], [34], [35], [36]]。滑石是一种天然存在的含水镁硅酸盐矿物，本身具有较低的爆炸抑制活性，但具有优异的热稳定性和层状微观结构，有利于颗粒的均匀分散。经过硅烷偶联剂表面改性后，其亲水性增强，便于与APP形成稳定的复合分散体系。这种协同设计显著减少了局部聚集现象，从而避免了爆炸抑制盲区的出现[37]。本研究提出了一种新型复合爆炸抑制粉末系统，以APP作为活性核心成分，改性滑石作为分散载体。通过系统实验研究了不同配方比例和添加质量对甲烷-空气预混气体（体积浓度为9.5%）关键爆炸参数（包括峰值爆炸压力和火焰传播速度）的影响，该浓度代表了最易爆炸的条件。通过综合数据分析，确定了最佳配方参数，为开发低成本、高分散性的粉末基材料提供了坚实的理论基础和技术指导。
