10163-15-2 / 單氟磷酸鈉的應用

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，水溶液在沸騰時發生緩慢水解，這樣可導致結合氟減少，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℃水溶液中結晶獲得，結晶水若用加熱的方式除去，將導致水解。用乙醇或其它有機溶劑多次萃取可得到無水單氟磷酸鈉。

應用^[2]

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

1. 在牙膏方面的應用

單氟磷酸鈉是世界上應用最廣泛的牙膏添加劑，是一種優良的防齲齒劑和牙齒脫敏劑，在牙膏中的質量分數為0.7%～0.8%。按所含成分主要分為兩大類：護理型牙膏和生物型牙膏。

1）護理型牙膏：護理型牙膏具有防齲、脫敏、消炎、防牙結石等作用，研制的草珊瑚全效護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菌，而草本植物精華在預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識。草珊瑚全效護理牙膏中的氟化物具有抑菌和殺菌的作用。根據有關研究，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，而且還與牙釉質作用在牙釉質表面形成氟磷灰石，提高了牙釉質的硬度。

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，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，牙出血現象有明顯好轉或消除。

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。含轉基因抗體制劑牙膏就是將人口腔疾病疫苗基因在轉基因馬鈴塊莖中的產物加入牙膏，可產生相應的預防口腔疾病的作用。單氟磷酸鈉中的氟穩定，一年內氟的保持在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，這些優點決定了單氟磷酸鈉非常適合作牙膏添加劑，現已在我國大批量生產。北京口腔醫學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，但若超標，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，相當于攝入了2.5～16mg單氟磷酸鈉。根據數據顯示，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。因此我們在關注單氟磷酸鈉增強食物營養價值的同時，應該重視它的安全性。

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. 在醫療方面的應用

1）用于調節絕經：女性血脂和脂蛋白代謝單氟磷酸鈉可用于調節絕經女性的血脂和脂蛋白代謝。

2）用于增加骨量、緩解骨質疏松：單氟磷酸鈉促使成骨細胞分化和擴散同時，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生。MFP可通過其它的信號機制來發揮其功能。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疏松，但并不能改變骨組織的礦化。

4. 用作緩蝕劑：當鋼筋腐蝕時，一系列的保護和修護方法可以加固混凝土的結構，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應用現狀來說，熔融法均是較為傳統且普遍選用的方法。以下將對各種工藝進行較為詳細的介紹比較。

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，經干燥、混合等預處理后，在特殊材質的反應器(一般選用鉑、石墨、銀、鉑銠合金等為內襯)中加熱到600～800℃熔融狀態下反應得到單氟磷酸鈉，其工藝流程如圖所示。

熔融法工藝最早由CarlO.Anderson等人在1947年開發并取得專利(專利號US2481807)，由Ozark-Mahoning公司于1949年開始商業化生產。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行液相中和。隨著中和液蒸發、濃縮、結晶、干燥，可得到單氟磷酸鈉產品。但由于氟磷酸腐蝕性極強，對設備結構和材質要求特殊，且生產過程控制較難，生產裝置投資高，腐蝕產物易使產品引入雜質。

主要參考資料

[1] 單氟磷酸鈉的制備方法

[2] 單氟磷酸鈉應用現狀分析

[3] 單氟磷酸鈉制備新工藝研究