卡松是2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮( MI) 和 2-甲基-5-氯-4-異噻唑啉-3-酮( CMI) 及無機鹽穩定劑的混合物，通常CMI∶MI = 3∶1。卡松是一種優良的殺菌劑，普遍使用於化妝品成品、洗髮水和護髮素中，是抑制微生物生長的一種防腐劑。其對酵母菌、真菌、革蘭氏菌、異氧菌、藻類等具有較好的抑制效果，目前廣泛套用於紡織、造紙、煉油、化妝品、清洗劑及油田注水、污水處理等領域的殺菌防腐處理。
基本介紹
- 中文名：卡松防腐劑
- 外文名：Casson preservatives
- 外觀：淡黃色透明液體
- 密度25℃：1.10-1.20
- PH值：2-5
- 套用：化妝品、紡織、造紙、清洗劑等
概述,性質,卡松的抗菌機理,卡松的抗菌特點,穩定劑的研究,套用,用作工業殺菌劑,用作海洋防污劑,其他方面的套用,優勢,合成,質量標準,使用標準,鑑定,安全防護,
概述
卡松是由美國 Rohmand&Hass 公司生產的一系列異噻唑啉酮類化合物，又名克菌強。卡松是2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮( MI) 和 2-甲基-5-氯-4-異噻唑啉-3-酮( CMI) 及無機鹽穩定劑的混合物，通常CMI∶MI = 3∶1。卡松是一種優良的殺菌劑，普遍使用於化妝品成品、洗髮水和護髮素中，是抑制微生物生長的一種防腐劑。本品系國際上公認的安全、高效、廣譜性防腐劑，不含任何重金屬，能有效的抑制和滅除菌類和各種微生物，防腐效果顯著，在150ppm濃度下可完全抑制細菌生長，在125ppm濃度下，可完全抑制酵母菌和黴菌生長。
卡松是由兩種活性組分：2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮（MIT）和5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮（CMIT）組成的混合物，是一種高效的廣譜抑菌劑。卡松具有很強的生物活性，既能抑菌，又能殺菌，可以解決因菌類感染而引起的產品發酵、發霉、變質、細菌超標等問題，而且由於其對粘液有穿透作用，不僅能套用於化妝品、洗滌劑，還可用於工業殺菌環水、工具機冷卻液、油漆等，是用途極為廣泛的一類環保型“綠色產品”殺菌劑，是一種值得大力開發的產品、具有較高的附加值。
異噻唑啉酮類化合物是一種新型、廣譜、高效的非氧化性殺菌劑，是目前性價比最具優勢的防腐殺菌劑之一，其對酵母菌、真菌、革蘭氏菌、異氧菌、藻類等具有較好的抑制效果，目前廣泛套用於紡織、造紙、煉油、化妝品、清洗劑及油田注水、污水處理等領域的殺菌防腐處理。
性質
純品卡松為無色的透明液體，工業用的卡鬆通常為水溶液，由於雜質的不同外觀為淡黃色至琥珀色，氣味溫和，相對密度（20/4）1.19，粘度（23）5.0 MPa.s，凝固點-18~21.5℃，pH3.5~5.0，它易溶於水，低碳醇和乙二醇。最佳使用 pH 值為 4-8，pH>8 時穩定性下降，在室溫下貯存一年或者 50℃時貯存半年，活性下降很少，高溫貯存活性下降，它可與陰離子、陽離子、非離子和各種離子型的乳化劑、蛋白質配伍。[31]
卡松的抗菌機理
由於分子中含有 N-S 鍵，因此，卡松是通過斷開細菌和藻類蛋白質的鍵而起殺菌作用，與微生物接觸後，就能迅速地抑制其生長，這種抑制過程是不可逆的，從而導致微生物細胞的死亡。在細胞死亡之前，經卡松處理過的微生物不能再合成酶和分泌有粘附性的生物膜的物質，通過穿透粘附在冷水系統設備表面上的生物膜，對生物膜下面的微生物進行有效的控制。
卡松作為異噻唑啉酮類衍生物，其與各種菌類的作用關係已有廣泛的研究。作為雜環類化合物，其殺菌機理主要是非氧化型殺菌作用，靠雜環上的活性部分與細菌體內蛋白質中 DNA 的鹼基形成氫鍵，吸附在細菌的細胞上，從而破壞細胞內 DNA 的結構使之失去複製能力，導致細胞死亡。Morley J.O.等通過對電子結構特性的研究，進一步證明了此殺菌機理。
卡松的抗菌特點
卡松的殺菌性能具有廣譜性，能殺死藻類、真菌、細菌，同時對粘液有穿透作用，使得經卡松處理過的微生物，在細胞死亡前不能合成酶和分泌有粘附性及生成生物膜的物質，殺菌較為徹底；卡松在低濃度下同樣有效，一般有效濃度在0.5mg/L時，就能很好地控制細菌的生長，這是其他藥劑所無法比擬的；混溶性好，在一般作用濃度下卡松能與氯、緩蝕劑、阻垢分散劑和大多數陰離子、陽離子和非離子表面活性劑等達到物理的相容，如將布羅波爾與卡松相互配合使用，二者的比例為1~16：1，產品具有增效和光譜的殺菌作用；卡松能有效地組織粘泥的形成，其可以很容易地穿過粘泥表層，從而有效地殺滅粘泥中的微生物，當該藥劑投入一個清潔系統時能有效的阻止粘泥層的生長；對環境無害，該藥劑在水溶液中降解速度快，在被稀釋到使用濃度之下時，能自然降解為無毒物質，不導致環境的污染；對pH值適用範圍廣，甚至在鹼性系統中仍能保持較高的穩定性，一般pH值在5.5-9.5範圍內均能適用；低毒，投藥間隔時間長，並由於其無表面活性，該藥劑使用過程中不產生泡沫。
穩定劑的研究
1、無機穩定劑
可作為卡松無機穩定劑的物質主要有金屬亞硝酸鹽或硝酸鹽以及金屬鹽配合物。其中關於金屬亞硝酸鹽或硝酸鹽穩定劑報導較多。金屬鹽配合物可增加卡松溶液的熱穩定性，同時保持其生物活性，當選用檸檬酸銅鈉作為穩定劑時，檸檬酸銅鈉本身還具有殺滅作用。
2、有機穩定劑
有機穩定劑又分為羰基類化合物、含鹵有機化合物及其他有機穩定劑。
套用
用作工業殺菌劑
卡松對革蘭氏陽性菌和陰性菌均表現出很高的殺菌活性，對鏈球菌、酵母菌具有良好的抑制作用。其廣泛用於化妝品，個人護理品、塗料、水性高聚物、金屬切割液、膠粘劑、油墨、染料、石蠟液、木材、製革、水處理、工業循環水、游泳池水處理、製漿造紙等行業的殺菌防腐。卡松產品主要用於化妝品防腐，由於毒性低、抗菌作用範圍廣、效果強以及與化妝品原料配伍性能好，且能溶解於水，使用方便，因此可直接加入到化妝品中使用。卡松在國內目前主要用作工業殺菌防腐劑，套用在工業敞開式循環系統、空氣洗滌器、釀造廠、油田注水、合成纖維油劑、造紙等工業，此方面的研究及專利已有大量報導並已投入生產，且國內產品已達國際水平。
用作海洋防污劑
美國 Rohm&Haas 公司於 20 世紀 90 年代初首先將卡松的衍生物 4，5-二氯-2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮（DCOI）開發成功並以 Sea-Nine 211 為商標投放市場，相關的研究證明：DCOI 是一種環保型海洋防污劑，在 1996 年贏得 PresidentialGreen Ghemistry Challenge 獎，1997 年獲化工環境優勝獎，其價值得到承認，被稱為綠色防污劑。滿足了因有機錫，氧化亞銅類抗污劑禁用所面臨的挑戰，得到現階段化學家的廣泛認可。
其他方面的套用
卡松還廣泛套用於照相用化學增感劑、室內空氣清新劑、錄音磁帶原料及植物生長調節素等。
優勢
它具有高效、廣譜的殺菌性能，配伍性好，能在較大的 pH 值範圍內保持活性，添加量小，起效快，殺菌力強，使用方便，價格低廉。更重要的是卡松一類殺菌劑為環保型“綠色產品”，所以在已開發國家已得到廣泛的套用。卡松具有很強的生物活性，既能抑菌，又能殺菌，可以解決因菌類感染而引起的產品發酵、發霉、變質、細菌超標等問題，不僅能套用於化妝品、洗滌劑，還可用於工業殺菌環水、工具機冷卻液、油漆、造紙、日化、塗料、化妝品、石油等行業及油田注水、污水處理等很多工程及行業中。國際上主要將其套用於化裝品的殺菌防霉，多見於洗面乳、髮型固定調理劑、洗滌香波等，其商品名為 Kathon CG。
合成
卡松的合成反應主要有三步：
首先，由丙烯酸甲酯與碳酸氫鈉及多硫化鈉反應生成二硫代二丙酸二甲酯；
隨後，二硫代二丙酸二甲酯與甲胺反應生成 N,N'-二甲基二硫代二丙醯胺；
最後， N,N'-二甲基二硫代二丙醯胺在二氯乙烷作溶劑的條件下與氯化硫醯反應生成 MIT 與 CMIT 的混合物即卡松。
高品質色淡如水的異噻唑啉酮類殺菌劑可通過以下方法實現：
①選用純度高的醯胺( N，N’-二甲基二硫代二丙醯胺) ，減少亞硝酸胺類的生成；
②合理的加入鹵化劑，控制環化溫度在 5 ～20 ℃；
③採用離心和抽濾相結合的方法同時洗滌濾餅，減少溶劑及鹽酸、胺類雜質殘留；
④真空乾燥後的異噻唑啉酮鹽酸鹽應及時調配成液體儲存；
⑤自製硝酸鎂保護液時應注意 pH 值調節和足夠長的澄清時間，沉澱除去鐵離子和重金屬離子；
⑥pH 值調節劑要選低鐵及其它發色金屬離子含量低的品種，其中的鐵質可通過物理和化學方法除去。
質量標準
外觀 | 淡黃色透明液體 |
有效成份(%) | 14 |
密度25℃ | 1.10-1.20 |
PH值 | 2-5 |
使用標準
1、普通日用化妝品用量為0.2－0.3‰
2、高檔化妝品用量為0.3－0.5‰
3、洗滌用品用量為0.5－1.0‰
鑑定
一般採用高效液相色譜法和氣相色譜法鑑定。
為了確認未知樣品為卡松防腐劑及其純度,本實驗採用Millennium2010軟體中矢量計算法來比較卡松防腐劑中2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-5-氯-4-異噻唑啉-3-酮兩個組分的光譜差異,即用全波長對色譜峰進行掃描,也就是對色譜圖每一點(或者說任意時刻)進行掃描時,其紫外光譜都可得到一個矢量方向的角度,從而得到一個多維空間角度,稱為純度角。純度角反映色譜峰的單一性(即色譜峰的純度),純度角的範圍由0°至90°,數值越低表明色譜峰純度越高,反之則表明該峰純度越低,在純度匹配圖中，純度曲線與色譜峰相交處表示該保留時間前後的光譜圖與色譜峰峰尖處光譜有較大差異,純度角較大,可能有不純物存在。純度角通過對色譜峰每個點的每個波長進行計算,可以定量地得到光譜差異結果(實際計算是一個複雜的公式,由Millennium2101色譜管理系統及996軟體自動完成),然後對各個光譜圖加以比較。
依據光譜對照原理再通過所建立的標樣資料庫檢索,使得對卡松防腐劑的測定和質量分析變得簡便而可靠。
