完成某些乳化剂HLB值的计算方法

方法1: 计算亲水亲脂平衡值（HLB值）

有许多类型的表面活性剂. 最适合用于特定系统的表面活性剂. 效率是最高的. 目前，尚无针对此类问题的定量理论指导. 目前，更一致的观点是，将表面活性剂分子中亲水基团的亲水性与亲脂基团的亲脂性进行比较是效率的重要指标，而亲水基团和亲脂性的亲水性有两种简单的方法表达一个群体的亲脂性:

表面活性剂的亲水性=亲水基团的亲水性-疏水基团的疏水性

表面活性剂的亲水性=亲水基团的亲水性/疏水基团的疏水性

前一种方法是差分方法，后一种方法是比率方法.

戴维斯和格里芬通过差异法和比率法建立了HLB值（疏水亲脂平衡值）或“疏水平衡值”表面活性剂hlb值，以表示表面活性剂性方法的亲水性.

Davis方法的计算公式为:

（H.L.B. ）D = 7 ＋ ∑L ＋ ∑H

（12-86）

其中下标D代表染料法，L和H是表12-6中列出的每个原子基团的（疏水和亲水）H.L.B值. 例如，鲸蜡醇C16H33OH具有一个亲水基团OH和16个疏水基团（甲基CH3-和亚甲基-CH2-），因此该查找表显示HLB值为: （HLB）D = 7 + 16（-0.475）＋ 1.9 ＝ 1.3

表12-6某些组的H.L.B值（戴维斯方法）

亲水性H组

HLB值

亲水性H组

HLB值

亲水性H组

HLB值

-OSO3Na

-COOK

-COONa

38.7

21.1

19.1

9.4

6.8

2.4

-COOH

-OH（免费）

-OH（在脱水山梨糖醇环中）

-（（C2H4O）-

2.1

1.9

1.3

0.33

-CF2-

-（（C3H6O）-

Davis方法可以提供的数据（HLB值）不多，因此其应用有一定的局限性，但对于阐明构成表面活性剂分子的每个原子团的结构和亲和性（亲水性和亲脂性）有帮助具有一定意义.

另一种计算方法是格里芬方法，这是一种比率方法. 格里芬提出的公式是:

（12-87）

上式中，下标G表示格利雅方法，MH，ML和M分别为亲水基，疏水基和表面活性剂的摩尔质量.

该计算方法首先用于聚乙二醇和多元醇非离子表面活性剂的H.L.B值. 石蜡完全没有亲水性基团，其H.L.B值为0，而完全亲水性基团的聚乙二醇的H.L.B值为20，因此H.L.B. 非离子表面活性剂的值在0-20之间.

表12-7列出了壬基酚和环氧乙烷的各种加合物的HLB值，从油和水的溶解变化规律（亲脂性）可以看出表面活性剂的HLB值和亲水性- HLB值越大，亲水性越强； HLB值越小，亲脂性越强.

表12-7 H.L.B.壬基苯酚和环氧烷加合物的分子量值

m

环氧乙烷数

H.L.B

溶解度

矿物油

3.3

8.9

10

11.7

12.9

非常易溶

易溶

可溶

微溶

不溶甚至不溶

不溶

稍微分散

白色乳白色分散体

分散甚至溶解

易溶

表中数据的计算以m = 4为例: ∵M壬基酚= 220，M环氧乙烷= 44，然后

HLB值仅适用于非离子表面活性剂，但是它可以指示每种活性剂的一般用途，因此它仍然具有一定的实用意义. 表12-8列出了HLB值及其适应性数据供参考.

表12-8 H.L.B.范围和适应性（乳化燃料燃烧原理的视图）

H.L.B. 范围

适应性

3〜6

7〜9

8〜15

13〜15

15〜18

油包水型乳化剂

润湿剂，渗透剂

水包油型乳化剂

洗涤剂

增溶剂

H.L.B. 值通常被用作选择乳化剂的基础之一. 这是因为乳化剂的效率与油相的性质有关. 不同的油需要不同的H.L.B.乳化剂的价值例如，如果您需要乳化20％的石蜡（HLB = 10）和80％的芳香族矿物油（HLB = 13），则所需的乳化剂的HLB值为10×0.20 + 13×0.80 = 12.4. 使用60％的聚氧乙烯月桂醇（HLB = 16.9）和40％的聚氧乙烯月桂醇（HLB = 5.3），得到的HLB =（16.9×0.60）+（5.3×0.40）= 12.2.

方法2: HLB方法（亲水-亲脂平衡法）和PIT方法（相变温度法）.

乳化剂的选择主要有两种方法: HLB法（亲水-亲脂平衡法）和PIT法（相变温度法）. 前者适用于各种类型的表面活性剂，后者适用于以前的方法，仅适用于非离子表面活性剂.

1. HLB值和乳化剂筛选

在特定的油水系统中使用哪种乳化剂以获得最佳性能的乳液，这是制备乳液的关键. 最可行的方法是通过实验筛选，而HLB值有助于筛选工作. 通过实验发现，O / W（水包油）乳液的乳化剂的HLB值通常在8至18之间; W / O（油包水）乳化剂的乳化剂的HLB值通常在3〜6之间.

制备乳液时，除了根据要获得的乳液类型选择乳化剂外，所用油相的性质对乳化剂的HLB值也有不同的要求，并且乳化剂的HLB值应与乳化油相相同需要保持一致.

2. 乳化油相所需乳化剂的测定方法

有一种简单的方法来确定所需的乳化油的HLB值: 目视检查具有不同HLB值的油滴在乳化剂水溶液表面的散布. 当乳化剂的HLB值较大时，油会完全散开，并且HLB值减小得很小，直到油仅在某种HLB乳化剂溶液中不散开之前表面活性剂hlb值，散布变得困难，该乳化剂的HLB值大约等于所需的HLB值用于乳化油. 尽管此方法比较粗糙，但操作简便，结果为: 该结果具有一定参考价值.

3. 混合乳化剂的筛选

第一步是了解机油的HLB值. 然后选择阴离子和非离子表面活性剂，并制定与油相相对应的HLB值. 你快完成了.

可以通过表面活性剂在水中的溶解来估算该表面活性剂的HLB值范围（见表1）.

水溶液的外观不分散，分散性差，搅拌后呈乳状分散，乳状分散稳定，半透明至透明，透明液体

HLB值1〜4 3〜66〜8 8〜1010〜1313〜20

有许多类型的乳化剂. 选择乳化剂的早期方法是基于经验的. Griffin和Davies建议找到混合乳化剂的HLB值，以及测量乳化油选择乳化剂所需的HLB值的方法. 该方法基于每种乳化剂均具有一定的HLB值，并且每种乳化油均具有所需的HLB值. 当所选乳化剂的HLB值满足油的所需HLB值时，您可以制得更稳定的乳液. 但是，单个乳化剂的HLB值不一定与乳化油所需的HLB值匹配，因此经常将具有不同HLB值的两种乳化剂组合使用以获得最佳HBL值. 代理的HLB值可以通过以下公式计算

HLB组合= HLBa＆#8226; Wa + HLBb＆#8226; Wb / Wa + Wb

式中，a和b是两种具有已知HLB值的乳化剂，Wa和Wb是这两种乳化剂的重量

例如；确定液体石蜡最适合的HLB值

吐温80（HLB = 15.0）和Span 80（HLB = 4.3）用于配制五种混合乳化剂，HLB值分别为6.0、8.0、10.0、12.0和14.0，并计算每种单一乳化剂的百分比. 除以金额，填写下表:

HLB6.08.010.012.014.0

Tween80

Span80

取5个50ml干燥瓶塞量筒，各加入12ml液体石蜡，然后加入1.0ml上述具有不同HLB值的混合乳化剂，剧烈摇动10秒，然后加入4ml蒸馏水，摇动20次，然后沿管壁缓慢加入蒸馏水至满40毫升，摇动30次以形成乳液，放置5分钟，10分钟，30分钟，60分钟后，观察并记录每种乳液的毫升数层.

HLB6.08.010.012.014.0

5分钟后的分层ml数

10分钟后的分层ml数

30分钟后的分层ml数

60分钟后的分层ml数

根据上述观察结果，液体石蜡所需的HLB值为（），所得乳液为（O / W）型.

方法三，估算方法

（1）HLB值的概念

表面活性剂分子中亲水和亲脂基团对油或水的全面亲和力称为亲水-亲脂平衡（HLB）. 根据经验，表面活性剂的HLB值限制为0-40，非离子表面活性剂的HLB值为0-20，即，完全由疏水性烃基组成的石蜡分子的HLB值为0，完全由亲水性氧乙烯基组成的聚氧乙烯为20，同时具有烃链和氧乙烯链的表面活性剂的HLB值介于两者之间. 亲水性表面活性剂具有较高的HLB值，而亲脂性表面活性剂具有较低的HLB值. 具有高亲脂性或亲水性的表面活性剂易溶于油或水，并且在溶液界面处的正吸附较少，因此降低表面张力的作用较弱.

表面活性剂的HLB值与其应用性能密切相关. HLB值为3至6的表面活性剂适合用作W / O乳化剂. HLB值为8至18的表面活性剂适合用作表面活性剂O / W乳化剂. 作为增溶剂的HLB值为13至18，作为润湿剂的HLB值为7至9，以此类推，如图4-2所示.

图4-2不同HLB值的表面活性剂的适用范围

一些常见的表面活性剂的HLB值列于表4-3. 非离子表面活性剂的HLB值是累加的. 例如，简单的两组分非离子表面活性剂体系的HLB值可以计算如下:

（4-1）

例如，由45％Span 60（HLB = 4.7）和55％Tween 60（HLB = 14.9）组成的混合表面活性剂的HLB值为4.31. 但是，以上公式不能用于计算混合离子表面活性剂的HLB值.

（2）HLB值的理论计算方法

如果表面活性剂的HLB值被认为是分子中各种结构基团的贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可以用数值表示. 这些值称为HLB基团的数目（基团数目），每个HLB基团的数目代入下式，可获得表面活性剂的HLB值，计算值与结果吻合良好一些实验测定方法:

HLB =Σ（亲水基团HLB的数量）-Σ（亲脂基团HLB的数量）+7

例如，十二烷基硫酸钠的HLB值为:

HLB = 38.7-（0.475×12）+ 7 = 40.0

表4-4列出了一些常见的表面活性剂基团及其HLB基团.

表4-4用于计算HLB值的组数

亲水基团数亲脂基团数

-SO4Na 38.7 -CH- 0.475

-SO3Na 37.4 -CH2- 0.475

-COOK 21.1 -CH3 0.475

-COONa 19.1 = CH- 0.476

-N = 9.4 -CH2-CH2-CH2-O- 0.15

酯（脱水山梨糖醇环）6.8 -CH-CH2-O- 0.15

酯（免费）2.4 CH3

-COOH 2.1苯环1.662

-OH（游离）1.9 -CF2- 0.870

-O- 1.3 -CF3 0.870

-OH（脱水山梨糖醇环）0.5 CH3

-（（CH2CH2O）-0.33 -CH2-CH-O- 0.15

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