六偏磷酸鈉（英文名稱hexametaphosphate），用於肉製品、魚肉腸、火腿等，能提高持水性，增高結著性，防止脂肪氧化。六偏磷酸根對晶面生長的抑制作用使溶液中過飽和度逐漸積累，這使溶液中容易發生自發成核; 另外晶體出現包藏或開裂時產生的碎晶掉入溶液後，會隨著過飽和度的增加而生長成為雜晶。這兩個因素可能是摻雜偏磷酸鹽的溶液穩定性之所以降低的原因。
基本介紹
- 中文名：六偏磷酸鹽
- 外文名：hexametaphosphate
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 作用：增高結著性，防止脂肪氧化
- 用於：用於肉製品、魚肉腸、火腿等
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六偏磷酸鹽用途
六偏磷酸鈉用於肉製品、魚肉腸、火腿等，能提高持水性，增高結著性，防止脂肪氧化；用於豆醬、醬油能防止變色，增加粘稠性，縮短發酵期，調節口味；用於水果飲料、清涼飲料，可提高出汁率，增高粘度，抑制維生素C分解；用於冰淇淋可提高膨脹能力，增大容積，增強乳化作用防止膏體破壞，改善口感和色澤；用於乳製品、飲料防止凝膠沉澱；加入啤酒中能澄清酒液、防止渾濁；用於豆類、果蔬罐頭，可穩定天然色素，保護食品色澤。此外，六偏磷酸鈉水溶液噴塗於醃製肉上，可提高防腐性能。
用量：一般0.3-0.5%,乾酪中用量0.9%；肉類0.3%；奶粉、奶油粉、速凍魚、蝦類0.5%；煉乳、飲料0.2%。
六偏磷酸鹽對KDP晶體快速生長的影響
磷酸二氫鉀( KDP)晶體是可用於慣性約束核聚變( ICF) 工程的非線性光學材料。傳統方法生長KDP晶體生長速度慢( 0.5～1 mm/d) ，生長周期長、風險高，難以滿足ICF 工程快速發展的需要。美國勞倫斯里弗摩爾實驗室的Zaitseva 等報導的“點籽晶”快速生長法，實現了KDP晶體的三維立體生長，使晶體的生長速度提高了一個數量級，大大縮短了生長周期，降低了成本。快速生長已成為KDP 晶體生長的關鍵技術和研究熱點。
雜質離子是影響KDP晶體生長和性能的關鍵因素。相比於低過飽和度下的傳統生長方式，“點籽晶”快速生長是在高過飽和度溶液中進行，溶液中雜質離子更容易被包裹進入晶體內部，因此雜質離子對快速生長的KDP晶體的影響更為顯著。六偏磷酸鹽作為磷酸鹽的衍生物，通常會在KH2PO4的製備過程中產生，從而成為KDP原料中的一種雜質。
KDP晶體的傳統生長法是在低過飽和度溶液中進行，此時晶體只有錐面生長；“點籽晶”快速生長法是在高過飽和度溶液中，晶體柱錐面同時生長。雜質對晶體生長的影響主要是由KDP晶體的結構和雜質離子的化學特性(離子大小、結構，所帶電荷種類、數量等) 決定的。KDP晶體柱錐面結構有明顯差異；KDP晶體錐面是由雙層正離子K+和雙層負離子H2PO2交替堆積而成，H2PO2離子以氫鍵相互連線，在生長過程中錐面總是為K+所覆蓋，這一特點使它容易吸引帶負電荷的陰離子，尤其是具有氫鍵形成能力的陰離子，除靜電吸引外，還可以與錐面上的H2PO2通過氫鍵結合。KDP晶體柱面是由帶正電的K+與帶負電的H2PO2交替堆積而成，由於O原子平面略高於P原子和K原子平面，故柱面顯弱負電勢，一般情況下陰離子不容易接近，但對於具有較強氫鍵形成能力的陰離子也可以與柱面的磷酸根通過氫鍵結合。Na(PO3)是一種環狀聚合物，它在溶液中的水解產物六偏磷酸根帶負電荷，其端基與H2PO2的端基相同，都為PO4四面體。它一方面很容易通過靜電吸附和氫鍵結合的方式進入錐面，占據晶體錐面的晶格格位；另一方面也有部分會通過氫鍵結合的方式進入柱面，占據晶體柱面的格位。六偏磷酸鹽對KDP晶體生長( 生長形態，晶體缺陷，溶液穩定性)的影響主要是由於六偏磷酸根陰離子進入晶格引起的，而且由於靜電引力引起的吸附體所形成的離子鍵強於氫鍵，所以其對錐面生長的影響比柱面更大，這一點也與晶體生長過程中的現象相吻合。
由於結構上的差異，六偏磷酸根進入晶格，會像以前報導的其它雜質離子( Fe3+、Cr3+、Al3+ 和SO2-4等) 一樣，阻礙晶體基本台階的推移，抑制晶面的生長速度，六偏磷酸根的尺寸更大，因此其抑制作用必然更明顯。晶面生長速度的減慢使溶液中過飽和度逐漸積累，由於錐面受到的抑制作用比柱面更加顯著，過飽和度積累就使得晶體柱面產生擴展，因而晶體巨觀形態變“矮胖”。當溶液中偏磷酸根濃度足夠高時，晶體錐面的格位被完全占據，錐面生長就能被完全抑制，從而柱面不再顯露，晶體呈現為四方錐形。
晶體中產生包藏、添晶和裂紋等缺陷也是由於六偏磷酸根進入晶格引起的。大尺寸的六偏磷酸根吸附在晶體表面，阻礙大量基本生長台階的推移，致使宏台階產生，宏台階在推移過程中將一個包含母液的封閉區域包入晶體中，就形成了包藏。六偏磷酸根進入晶格造成晶格失配，加大了晶體內部的應力，當晶體內部的應力超過正常堆積的應力極限時，晶體就會開裂，內部顯出裂紋。晶體開裂產生的碎晶附著在晶體表面成為另一個晶核，就會致使添晶的形成。由於晶體在溶液中不斷旋轉，晶棱比晶面中心更多地接觸到新鮮溶液，柱錐面交界處附近就更容易形成這些缺陷。
六偏磷酸根對晶面生長的抑制作用使溶液中過飽和度逐漸積累，這使溶液中容易發生自發成核; 另外晶體出現包藏或開裂時產生的碎晶掉入溶液後，會隨著過飽和度的增加而生長成為雜晶。這兩個因素可能是摻雜偏磷酸鹽的溶液穩定性之所以降低的原因。
相比低過飽和度下進行的傳統生長法，“點籽晶”快速生長是在高過飽和度下進行，雜質離子更容易被包裹進入快速生長的晶體內部。因此，同等濃度的Na(PO3)對“點籽晶”快速生長比傳統慢速生長的影響更為嚴重。
偏磷酸鹽對KDP晶體光學性能的影響
摻雜六偏磷酸鹽加重了KDP晶體內部的光散射，這與以前報導的SO2和SiO2等雜質離子加重晶體內部光散射的結果相類似。六偏磷酸根吸附在晶體表面，阻礙基本生長台階的推移，致使宏台階產生，隨著溶液過飽和度增大，宏台階在推移過程中將包含母液的封閉區域包入晶體中，形成母液包裹體; 當這種包裹體在幾十個納米以下，就可以用超顯微方法觀察到晶體內部的光散射。隨著六偏磷酸根濃度增加，阻礙作用加大，母液包裹體增多，光散射也隨之加重。六偏磷酸根離子比SO2和SiO2的離子尺寸都大，其對晶體生長的阻礙作用更大，形成的母液包裹體會更多，因此六偏磷酸鹽加重晶體光散射的作用比SO2和SiO2更強。
據報導KDP晶體的雷射損傷閾值可能與晶體內部的光散射有關係，散射密度越高，晶體的雷射損傷閾值越低。六偏磷酸鹽摻雜加重了晶體內部的光散射，從而使得晶體的雷射損傷閾值降低。
相比傳統法生長的晶體，進入快速法生長的晶體內部的六偏磷酸根更多，晶體受到的影響就更明顯，這可能是同等Na(PO3)摻雜濃度下，快速生長的晶體比傳統生長的晶體光學質量下降更大的原因。
總結
溶液中摻雜少量六偏磷酸鹽就對KDP晶體快速生長溶液的穩定性產生極大的破壞性影響; 使生長的晶體容易出現添晶、包藏和裂紋等巨觀缺陷；並顯著降低快速生長晶體的光學性能。六偏磷酸鹽對KDP晶體錐面的影響比柱面更嚴重；相比低飽和度下的傳統慢速生長，同等濃度的六偏磷酸鹽對高過飽度下“點籽晶”快速生長的晶體影響更顯著。在KDP晶體快速生長過程中，必須嚴格控制溶液中的六偏磷鹽濃度。
