10163-15-2 / 單氟磷酸鈉的應(yīng)用

概述^[1]

單氟磷酸鈉(簡稱“MFP”)是一種白色粉末狀固體，熔點約626℃，易溶于水，吸濕性強，在25℃水中溶解度為42%。沒有銹蝕作用，2%水溶液的pH值為6.5～8.0，水溶液在沸騰時發(fā)生緩慢水解，這樣可導(dǎo)致結(jié)合氟減少，游離氟增加，故純度降低。酸性物可催化MFP的水解；在堿性或酸性很強的溶液中，或有能形成不溶性氟化物或低溶解度正磷酸鹽的陽離子時，水解作用就會加快。十水物可從0℃水溶液中結(jié)晶獲得，結(jié)晶水若用加熱的方式除去，將導(dǎo)致水解。用乙醇或其它有機溶劑多次萃取可得到無水單氟磷酸鈉。

應(yīng)用^[2]

單氟磷酸鈉應(yīng)用及其廣泛，主要用于牙膏添加劑、混凝土緩蝕劑、食品、醫(yī)療等方面。

1. 在牙膏方面的應(yīng)用

單氟磷酸鈉是世界上應(yīng)用最廣泛的牙膏添加劑，是一種優(yōu)良的防齲齒劑和牙齒脫敏劑，在牙膏中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%～0.8%。按所含成分主要分為兩大類：護(hù)理型牙膏和生物型牙膏。

1）護(hù)理型牙膏：護(hù)理型牙膏具有防齲、脫敏、消炎、防牙結(jié)石等作用，研制的草珊瑚全效護(hù)理牙膏具有此多效功能。牙齒及牙周組織疾病的有效防治最為重要的是消滅口腔中有害于牙齒健康的細(xì)菌，而草本植物精華在預(yù)防和消除牙齦及口腔粘膜的一般炎癥方面已得到普遍廣泛的認(rèn)識。草珊瑚全效護(hù)理牙膏中的氟化物具有抑菌和殺菌的作用。根據(jù)有關(guān)研究，低濃度的氟離子(草珊瑚中含0.8%單氟磷酸鈉)具有較好的抑菌作用。氟化物用作防齲病的添加劑，不僅對牙齒抗酸脫敏具有保健作用，而且還與牙釉質(zhì)作用在牙釉質(zhì)表面形成氟磷灰石，提高了牙釉質(zhì)的硬度。

2）生物型牙膏：生物型牙膏就是在牙膏中加入對生物機體有特定活性功能的物質(zhì)，目前生物型牙膏主要含酶制劑、抗體制劑及其它生物活性制劑。含酶制劑的牙膏主要含有蛋白酶和葡聚糖酶。蛋白水解酶牙膏能促使蛋白質(zhì)的多肽長鏈迅速水解、斷裂，使牙齒表面附著的食物殘渣變松軟，容易清洗口腔，并有軟化血管的功能，可使牙齦的炎癥水腫消退，牙出血現(xiàn)象有明顯好轉(zhuǎn)或消除。

含葡聚糖酶有助于清除牙垢。含抗體制劑牙膏一般分為：含牛奶抗體的牙膏和含轉(zhuǎn)基因制劑的牙膏。含牛奶抗體牙膏就是提取牛奶中的抗體，將其加入牙膏中具有對抗某種疾病的作用。含轉(zhuǎn)基因抗體制劑牙膏就是將人口腔疾病疫苗基因在轉(zhuǎn)基因馬鈴塊莖中的產(chǎn)物加入牙膏，可產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)防口腔疾病的作用。單氟磷酸鈉中的氟穩(wěn)定，一年內(nèi)氟的保持在84.4%，有力確保防齲效果；其pH值為5.5～6.5，呈中性；且與磨料兼容性好，這些優(yōu)點決定了單氟磷酸鈉非常適合作牙膏添加劑，現(xiàn)已在我國大批量生產(chǎn)。北京口腔醫(yī)學(xué)部用兩年半對含氟牙膏防齲效果觀察，齲齒降低42.95%。

2. 在食品方面的應(yīng)用

1）用作食品添加劑：從長期的臨床實驗可知，單氟磷酸鈉作為氟的來源，比其它普通氟化物原料(如氟化鈉)更好。單氟磷酸鈉可用作食品添加劑增加食物營養(yǎng)，但若超標(biāo)，則是不安全的。單氟磷酸鈉被添加到食品中，每天可補充0.25～5mg氟，相當(dāng)于攝入了2.5～16mg單氟磷酸鈉。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，每天食入含氟鈉鹽(1.7～14mg)和磷酸鹽(1.1～8.8mg)是不安全的。在歐洲，食物中添加劑的含量一般低于最高限度。對于成人，每天食用2mg的含氟食品，則不會超標(biāo)。因此我們在關(guān)注單氟磷酸鈉增強食物營養(yǎng)價值的同時，應(yīng)該重視它的安全性。

2）用作口香糖原料：口香糖一直被大眾所青睞。但目前的口香糖不具備防齲、脫敏、抑菌殺菌、防感冒等保健功能。雖然一般的藥物牙膏具有一種或多種功效，但代替不了口香糖的咀嚼功能和口感。1998年李國華研制出了具有多功效的口香糖，此口香糖中加入了0.5%的單氟磷酸鈉，因此具有良好的防齲效果。

3. 在醫(yī)療方面的應(yīng)用

1）用于調(diào)節(jié)絕經(jīng)：女性血脂和脂蛋白代謝單氟磷酸鈉可用于調(diào)節(jié)絕經(jīng)女性的血脂和脂蛋白代謝。

2）用于增加骨量、緩解骨質(zhì)疏松：單氟磷酸鈉促使成骨細(xì)胞分化和擴散同時，會促使骨量增加，這種影響是由酸性磷酸酶中的氟抑制生長因素所產(chǎn)生。MFP可通過其它的信號機制來發(fā)揮其功能。盡管氟化鈉也具有增加骨量的功能，但食用等量的MFP和NaF，MFP增加的骨量更多。單氟磷酸鈉能增加骨量緩解骨質(zhì)疏松，但并不能改變骨組織的礦化。

4. 用作緩蝕劑：當(dāng)鋼筋腐蝕時，一系列的保護(hù)和修護(hù)方法可以加固混凝土的結(jié)構(gòu)，緩蝕劑是最具吸引力的取代品。MFP作為阻銹劑可以減緩鋼筋的腐蝕。

制備^[1，3]

單氟磷酸鈉的制備方法較多，但歸納起來主要分為三類：①熔融法，及熔融鹽工藝；②液相中和法；③氣相氟化法。其中，無論從研究重點還是從工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀來說，熔融法均是較為傳統(tǒng)且普遍選用的方法。以下將對各種工藝進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹比較。

1. 熔融法：熔融法主要指采用偏磷酸鈉(或正、焦、聚磷酸鈉等)和氟化鈉為原料，經(jīng)干燥、混合等預(yù)處理后，在特殊材質(zhì)的反應(yīng)器(一般選用鉑、石墨、銀、鉑銠合金等為內(nèi)襯)中加熱到600～800℃熔融狀態(tài)下反應(yīng)得到單氟磷酸鈉，其工藝流程如圖所示。

熔融法工藝最早由CarlO.Anderson等人在1947年開發(fā)并取得專利(專利號US2481807)，由Ozark-Mahoning公司于1949年開始商業(yè)化生產(chǎn)。該工藝以偏磷酸鈉和氟化鈉為原料，于密閉的鉑容器中加熱熔融，溫度在650～800℃，冷卻后得到單氟磷酸鈉成品，純度接近100%，反應(yīng)式為：

2. 液相中和法：美國Hans-WalterSwidersky等人1995年取得專利(US5393506)，提出了用液相中和法制備單氟磷酸鹽M2PO3F(M指周期表中第一主族金屬陽離子，例如Na+)的方法。其流程如圖所示：

此方法用磷酸、氫氟酸、碳酸鈉或氫氧化鈉為原料進(jìn)行液相中和。隨著中和液蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、干燥，可得到單氟磷酸鈉產(chǎn)品。但由于氟磷酸腐蝕性極強，對設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)要求特殊，且生產(chǎn)過程控制較難，生產(chǎn)裝置投資高，腐蝕產(chǎn)物易使產(chǎn)品引入雜質(zhì)。

主要參考資料

[1] 單氟磷酸鈉的制備方法

[2] 單氟磷酸鈉應(yīng)用現(xiàn)狀分析

[3] 單氟磷酸鈉制備新工藝研究