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1、令分享标签：表面活性剂 乳化剂HLB值 计算方法分类:表面活性剂2011-12-05 22:48方法一：计算亲水亲油平衡值（HLB值）表面活性剂的种类繁多，对于一定的体系究竟应采用哪种表面活性剂较合适，效 率最高目前对此类问题尚缺乏定量的理论指导。而目前较为一致的看法是，比较 表面活性剂分子中的亲水基团的亲水性和亲油基团的亲油性是一项衡量效率的 重要指标，而亲水基团的亲水性和亲油基团的亲油性可以有两种较为简单的表示 方法：表面活性剂的亲水性=亲水基的亲水性一憎水基的憎水性（i）表面活性剂的亲水性=亲水基的亲水性/憎水基的憎水性（2）前一种方法属差值法，而后一种方法属比值法。戴维斯（Davis）
2、和格里芬（Griffin）分别从差值法和比值法建立了用H丄.B值 （Hydrophile-Lipophile Bala nee ）即亲憎平衡值以表示表面活性剂的亲水 性的方法。戴维斯法的计算公式为：（H.LB）产7 + %2-86）其中下标D代表戴氏方法，而 则分别为表12-6中所列各原子基团的（憎水 基及亲水基）H丄.B值。例如十六烷醇C16H33OH分子中有一个亲水基0H和 十六个憎水基（甲基CH3 和亚甲基一CH2）故查表可得其H丄.B值为： （H.L.B.）D=7+16（-0.475） +1.9 = 1.3表12-6 一些基团的HLB值（戴维斯法）亲水基HHLB值亲水基HHLB值亲水基
3、HHLB值-OSONa38.7-COOH2.1-0.8703-CO-COOK21.1-OH（游离）1.92-COONa19.1-OH（失水山梨醇环中）1.3ch3 rJ（叔胺）9.4-(C2H4O)-0.33C比1-0.475|-|:HII/失水山梨C醇环中丿6.8CHC32.4-0.15l0（游离）-(C3H6O)-戴维斯法所能提供的数据（HLB值）不多，故其应用有一定的局限性，但其对 阐明构成表面活性剂分子各原子基团的结构与其亲媒性（亲水性及亲油性）作用 的定量关系有一定意义。另一计算方法是格里芬法，属比值法。格里芬提出的公式为：(12-87)式中下标G代表格氏方法，Mh、Ml和分别为亲水
4、基部分，憎水基部分和表 面活性剂的摩尔质量。这一计算方法最早用于聚乙二醇型和多元醇型的非离子型表面活性剂的H.L.B 值。石蜡完全没有亲水基，其H丄.B值为0而完全为亲水基的聚乙二醇的 H.L.B值为20,故非离子型表面活性剂的H.L.B.值介于020之间。表12-7列举壬烷基酚和环氧乙烷的各种加成物的H.L.B.值，并从其在油及水 中的溶解变化规律可以看出H.L.B.值与表面活性剂的亲水（亲油）性关系 -H.L.B.值愈大则亲水性愈强而H.L.B.值愈小则亲油性愈强。表12-7壬基酚和环氧烷加成物的HLB值环氧乙烷数H. L.B溶解度矿物油水13.3极易溶解不溶48.9易溶解稍为分散510可
5、溶白色乳浊分散711.7稍难溶分散乃至溶解912.9难溶乃至不溶易溶解表中数据计算以=4为例：壬基厂220,环氧乙烷=44,则环氧乙烷M壬基酚十加环氧乙烷4x44220 + 4x44x20= 8.9H.L.B.值仅适用于非离子型表面活性剂，然而，它能指出每一种活性剂的大致适 用于何种用途，故仍具有一定的实际意义，表12-8列举比L.B值与其适应性 的数据以供参考。表12-8 HL.B 范围和适应性（乳化燃油燃烧原理动画观看）H.L.B.范围适应性36油包水型乳化剂79润湿剂、渗透剂815水包油型乳化剂13 15洗涤剂15 18增溶剂H.L.B.值常作为选择乳化剂的依据之一。这是因为乳化剂的效率
6、与油相的性质 有关，不同的油要求乳化剂有不同的H.L.B.值。例如若需要乳化含20%石 蜡（比L.B=10）和80%某种芳族矿物油（H丄.B=13），则所需乳化剂的H. L.B值为10x0.20+13x0.80=12.4,为此目的可试用60% 聚氧乙烯 月桂醇（H丄.B=16.9）与40% 聚氧乙烯十六醇（H丄.B = 5.3）,所得H丄.B = （16.9x0.60）+ （5.3x0.40） = 12.2。方法二：HLB法（亲水亲油平衡法）和PIT法（相转变温度法）.现适用于选择乳化剂的方法主要有两种:HLB法（亲水亲油平衡法）和PIT法（相 转变温度法）前者适用于各种类型表面活性剂，后者是
7、对前一方法的补充，只适用 于非离子型表面活性剂.I、HLB值与乳化剂筛选一个具体的油-水体系究竟选用哪种乳化剂才可以得到性能最佳的乳状液，这 是制备乳状液的关键最可行的方法是通过实验筛选,HLB值有助于筛选工作通 过实验发现，作为O/W型（水包油型）乳状液的乳化剂其HLB值常在818之间; 作为W/O型（油包水型）乳状液的乳化剂其HLB值常在36之间.在制备乳状液时，除根据欲得乳状液的类型选择乳化剂外，所用油相性质不同 对乳化剂的HLB值也有不同要求,并且乳化剂的HLB值应与被乳化的油相所需 一致.2、油相被乳化所需乳化剂测定方法有一种简单的确定被乳化油所需HLB值的方法：目测油滴在不同HLB
8、值乳化 剂水溶液表面的铺展情况，当乳化剂HLB值很大时油完全铺展，随着HLB值减小, 铺展变得困难，直至在某一 HLB值乳化剂溶液上油刚好不展开时，此乳化剂的 HLB值近似为乳化油所需的HLB值这种方法虽然粗糙，但操作简便，所得结果有 一定参考价值.3、混合乳化剂筛选第一步先要知道油的HLB值。然后选择阴离子、非离子表面活性剂，调配成 与油相相应的HLB值。大功基本告成。利用表面活性剂在水中的溶解情况可以估计该表面活性剂的HLB值范围(见 表1).水溶液外观不分散不良分散搅拌后乳状分散稳定乳状分散半透明至透明 透明液HLB 值 14366881010131320乳化剂的种类很多，早期选择乳化剂
9、的方法多凭经验，Griffin和Davies提 出寻找混合乳化剂的HLB值和测定被乳化的油所需HLB值的方法来选择乳化 剂。这种方法是基于每一种乳化剂都具有一定的HLB值，而每一种被乳化的油 又都有一个所需HLB值，当选用的乳化剂的HLB值符合油所需HLB值时，就 可制得较稳定的乳剂。但是，单个乳化剂所具有的HLB值不一定恰好与被乳化 的油所需的HLB值相适应，所以常将两种不同HLB值的乳化剂混合使用，以获 得最适的HBL值，混合乳化剂的HLB值可按下式计算HLB 混合=HLBa8226;Wa + HLBb8226;Wb/Wa+Wb式中，a、b分别为两种已知HLB值的单个乳化剂，Wa、Wb分别
10、为两种乳化 剂的重量如;液体石蜡所需最适宜HLB值的测定用吐温 80 (HLB=15.0)及司盘 80 (HLB = 4.3)配成 HLB 值为 6.0，8.0， 10.0，12.0，及14.0的五种混合乳化剂，计算各单个乳化剂的百分用量，填 于下表：HLB 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0Twee n80Span80取5支50ml干燥有塞量筒，各加入12ml液体石蜡，再分别加入上述不同 HLB值的混合乳化剂1.0ml，剧烈振摇10秒钟，然后加入蒸馏水4ml，振摇20 次，然后沿管壁慢慢加入蒸馏水使成全量40ml,振摇30次即成乳剂，经放置 5，10，30，60后，分别观察并记录各
11、乳剂分层毫升数。HLB 6.0 8.0 10.0 12.0 14.05后分层ml数10后分层ml数30后分层ml数60后分层ml数根据以上观察结果，液体石蜡所需的HLB值为（），所成乳剂属（0/W）型。（一） HLB值的概念表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力称为亲水亲油平衡值（hydrophilelipophile balance, HLB）。根据经验，将表面活性剂的HLB值范 围限定在040,其中非离子表面活性剂的HLB值范围为020,即完全由疏水 碳氢基团组成的石蜡分子的HLB值为0,完全由亲水性的氧乙烯基组成的聚氧 乙烯的HLB值为20,既有碳氢链又有氧乙烯链的表面活性剂
12、的HLB值则介于 两者之间。亲水性表面活性剂有较高的HLB值,亲油性表面活性剂有较低的HLB 值。亲油性或亲水性很大的表面活性剂易溶于油或易溶于水，在溶液界面的正吸 附量较少，故降低表面张力的作用较弱。表面活性剂的HLB值与其应用性质有密切关系,HLB值在36的表面活性剂适 合用做W/O型乳化剂，HLB值在818的表面活性剂，适合用做O/W型乳化 剂。作为增溶剂的HLB值在1318，作为润湿剂的HLB值在79等，如图4 2所示。图4-2不同HLB值表面活性剂的适用范围一些常用表面活性剂的HLB值列于表4-3。非离子表面活性剂的HLB值具有加 和性，例如简单的二组分非离子表面活性剂体系的HLB值
13、可计算如下：（4-1）如，用45%司盘60 （HLB=4.7） 和 55%吐温60 （HLB=14.9）组成的混合 表面活性剂的HLB值为4.31。但上式不能用于混合离子型表面活性剂HLB值 的计算。（二） HLB值的理论计算法如果把表面活性剂的HLB值看成是分子中各种结构基团贡献的总和，则每个基 团对HLB值的贡献可以用数值表示，这些数值称为HLB基团数（group number），将各个HLB基团数代入下式，即可求出表面活性剂的HLB值，该 计算值与一些实验测定法的结果有很好的一致性：HLB = Z （亲水基团HLB数）匹（亲油基团HLB数）+7如十二烷基硫酸钠的HLB值为：HLB=38.
14、7- （0.475x12） +7=40.0表面活性剂的一些常见基团及其HLB基团数列于表4-4。表4-4用于计算HLB值的基团数亲水基团基团数亲油基团基团数-SO4Na38.7-CH-0.475-SO3Na37.4-ch2-0.475-COOK21.1-CH30.475-COONa19.1= CH-0.476-N =9.4-ch2-ch2-ch2-O-0.15酯（失水山梨醇环）6.8-ch-ch2-o-0.15酯（自由）2.4CH3-COOH2.1苯环1.662-OH （自由）1.9-CF2-0.870-O-1.3-CF30.870-OH （失水山梨醇环）0.5CH3-(ch2ch2o)-50.33-ch2-ch-o-0.1
