表面活性剂HLB值和浊点的分析，测定和计算

表面活性剂HLB值和浊点的分析，测定和计算

之所以能够广泛使用表面活性剂是因为其具有两亲性. 两亲性的相对大小称为HLB值. 它是表面活性剂选择和应用的重要参考因素. 关于HLB值的分析和计算的报道很多，但缺乏完整的系统信息，尤其是各种方法的适用性尚未得到全面的分析比较，不利于表面活性剂的开发和应用. . 作者总结了相关信息，并分析了相关的分析测试及相应的计算方法及其应用范围.

1种乳化方法

乳化方法的原理是用表面活性剂乳化油相介质. 当表面活性剂的HLB值与油相介质所需的HLB值相同时，所得乳液的稳定性最佳.

对于一般的水基表面活性剂，松节油（要求HLB值为16）和棉籽油（要求HLB值为6）可用于制备一系列需要不同HLB值的油相. 加入5份待测试的表面活性剂，然后加入80份水，搅拌并乳化. 具有最佳稳定性的样品中油相的HLB值是表面活性剂的HLB值.

对于油性表面活性剂，可以将油相固定为棉籽油，而另一种水溶性较大的表面活性剂（例如Span 60（所需的HLB值为14.9））的配制与要测试的表面活性剂不同. 系列复合乳化剂是按照与上述相同的方法. 表面活性剂的HLB值也可以测量.

在应用乳化方法时，应注意以下两个问题: 1.混合表面活性剂的HLB值的计算基本上是加权和方法，这是一种粗略的算法；第二个是要测量的时间. 当表面活性剂的乳化能力强时，测得的HLB值是一个范围. 一般的表面活性剂可以使用乳化法来测量HLB值. 对于具有特殊新结构的表面活性剂，乳化方法也可以获得可靠的结果. 这种方法的缺点是麻烦且耗时.

2浊点法/云数法

浊点法的原理是，聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的HLB值与水溶液混浊的温度之间存在一定的关系. 通过测量浊点，可以知道其HLB值.

当测量浊点时，可以将约1％的表面活性剂水溶液放入大试管中，液位高50mm，并在甘油浴中搅拌的同时缓慢加热. 当溶液的透明度降低并变得浑浊时，温度为表面活性剂的浊点. 浊度，也称为水，是使一定质量分数（约10％）的表面活性剂（可以是正丙醇，二恶烷等）混浊时所添加的水的毫升数. 可以使用普通滴定法进行测定. 该方法简单易用，只适用于水溶性小，分布窄的表面活性剂.

相变温度法是用电导仪测量乳液从O / W型转变为W / O型时的温度，因此已知乳液中表面活性剂的HLB值.

浊点法和水数法非常简单，但是要特别注意要测试的样品中不存在离子表面活性剂或其他电解质. 少量离子表面活性剂可以改变20℃以上系统的浊点.

3种临界胶束浓缩方法

表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）与表面活性剂的亲脂亲水性之间存在一定的对应关系. 浓缩后溶液的许多特性，如表面张力，电导率，渗透压等，基本上保持不变，可用于测定表面活性剂的HLB值.

此方法相对简单，但必须注意以下几个问题: 首先，表面活性剂形成胶束的能力不仅与其HLB值有关，而且与其三维结构也有很大关系. . 相同类型与CMC相同支链产物和线性产物的HLB值应不同，但要根据前面的公式计算，两者是否相同？其次，表面活性剂通常包含少量未反应的原料，并且某些产品仍含有一些电解质，它们对表面活性剂系统的CMC有很大的影响. 此时，通过CMC方法计算出的HMC值具有较大的误差. 第三是该方法不适用于表面活性剂混合物. 表面活性剂混合物的CMC和混合物中的单体之间的关系非常复杂，与通过加权加法计算的表面活性剂混合物的HLB值不一致.

4分配系数，溶解度法

分配系数法的原理是通过测量某油水系统中表面活性剂两相的分配系数来计算表面活性剂的HLB值. 从HLB值的定义来看，该方法是测定HLB值的最佳方法之一，应适用于所有表面活性剂. 但是长期以来被忽视的一件事是表面活性剂hlb值，无论在油相还是水相中，当表面活性剂超过一定浓度时，都可能形成胶束. 两相的胶束性质通常是不同的，因此当表面活性剂超过一定浓度时，分配系数不仅与HLB值有关，而且与表面活性剂的总量有关，这使测量和计算变得复杂.

溶解度方法仅测量油或水相中表面活性剂的浓度. 它具有与分配系数相同的问题. 基于活动度计算分配系数较为合理，但确定活动度较困难.

5水化热法

非离子表面活性剂分子和水分子中极性基团之间氢键的形成将引起焓变. 通过测量它们的相对尺寸，可以计算表面活性剂的HLB值. 对于混合的表面活性剂，只要各种乳化剂之间没有相互作用，也可以使用此方法. 这种方法很简单，但是需要精确的测量仪器.

6 NMR法

当使用核磁共振研究某些非离子表面活性剂的亲脂性和亲水性部分的氢原子时，发现共振光谱的特征值与表面活性剂的HLB值非常一致，用于表面活性剂HLB的值的计算简便快捷？重现性好吗？是否适合表面活性剂混合物？

7色谱

通过气相色谱法测量表面活性剂的HLB值的原理因所使用的色谱柱而异. 对于非极性色谱柱，样品保留时间主要与表面活性剂的沸点有关. 例如，对于基于聚氧乙烯醚的非离子表面活性剂同系物，分子中连接的聚氧乙烯醚单元的数目改变，沸点相应地改变，亲脂性亲水性也相应地改变. 两者之间的关系可以得到HLB值的关系. 对于极柱，样品的峰值时间与其极性有关. 显然，对于同系物，极性与其相对亲水性密切相关，这也可以从表面活性剂的HLB值中得出. 用于测量的色谱可以是纸色谱，液相色谱和薄层色谱. 也可以使用反相色谱法测量聚氧乙烯非离子型乳化剂的极性指数，然后使用极性指数计算HLB值.

该方法可用于混合物的分析. 即，根据各成分的组成和HLB值的大小进行综合计算. 从目前的研究成果来看，该方法主要用于聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂同系物的HLB分析，但尚不能用于离子表面活性剂的分析.

表面活性剂的亲水亲脂平衡值（HLB值）

在某些条件下，两种不混溶的液体（一种系统，其中颗粒（液滴或液晶）分散在另一种系统中）称为乳液. 乳液广泛用于工业和农业生产！日常生活和生理现象被广泛使用. 乳液是热力学不稳定的系统. 为了乳化并获得具有一定稳定性的乳液，第一步是降低界面能. 三种物质，称为乳化剂. 乳化剂是乳液稳定存在的关键，其中大多数是各种类型的表面活性剂. 但是，并不是所有的表面活性剂都适合用作乳化剂，因此在制备乳液时如何选择乳化剂已成为关键问题. 在实际生产中选择乳化剂的方法和原理很多. 其中，使用HLB值选择乳化剂具有直观方便的优势. 重要的依据和手段.

1表面活性剂的亲水亲脂平衡（HLB）

任何表面活性剂分子的结构均包含亲水基团和疏水基团（即亲脂基团）. HLB是亲水-亲脂平衡值，是溶液中表面活性剂性质的量度. 定量指标是表明表面活性剂亲水性的重要参数.

1.1 HLB的概念

1949年，WCGriffin在5《美国化妆品化学协会杂志》 6上发表了题为《 HLB 0的表面活性剂分类》的论文，并首次提出了HLB，并做出了以下定义: /我们称其为亲水亲脂平衡（HLB） ）值，即分子中亲脂性和亲水性分子的两个相对基团的大小和强度之间的平衡. 0 [1]表面活性剂在不同性质的溶液中显示活性可以通过其HLB值表示. HLB值为1〜40，HLB值越低，表面活性剂的亲脂性越强. HLB值越高，表面活性剂的亲水性越强. 通常，HLB大于10被认为是亲水的，HLB小于10被认为是亲脂的. HLB值可以作为表面活性剂选择和使用的定量指标，同时，根据表面活性剂的HLB值，还可以推断出该表面活性剂可以用于何种用途或设计. 和合成一张新桌子？对于大多数多元醇脂肪酸酯表面活性剂[3]: HLB = 20（1-S / A）. 其中S代表表面活性剂（多个（醇酯）的皂化值（也称为皂化数）），A表示形成该酯的脂肪酸的酸值. 对于皂化值不易确定的多元醇乙氧基化物: HLB =（ E + P）/ 5. 其中E是表面活性剂的亲水部分，即乙氧基（C2H4O）的质量分数表面活性剂hlb值，P是多元醇的质量分数. 皂化值不清楚的脂肪酸酯，例如妥尔油HLB值可以由上式计算得出: 对于仅使用乙氧基（C2H4O）作为亲水部分的脂肪醇和C2H4O的表面活性剂和聚合物，上式简化为: HLB = E / 5. 混合表面活性剂的HLB值是累加的，混合后的A和B表面活性剂的HLB值: HLB = HLBA * A％+ HLBB * B％. 2）JTDavies关系基数方法: 1957年，戴维斯（Davies）提出将表面活性剂分子分解为不同的组，每个组其中对HLB有一定贡献: HLB = 7 +Σ（亲水基团数）+Σ（亲脂基团数）. 该方法适用于计算阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的计算指标[2].

1.2 HLB值的计算

（1）格里芬关系

确定HLB值的方法最早是由格里芬（Griffin）提出的，既麻烦又费时[3]. 后来，格里芬提议使用以下经验公式来计算某些非离子表面活性剂的HLB值. 质量百分比法（基团重量法）对于带有聚氧乙烯和多元醇的非离子表面活性剂: HLB = 20 * MH / M. 其中MH是亲水基团的分子量，M是总分子量. 皂化值法对于大多数多元醇脂肪酸酯表面活性剂[3]: HLB = 20（1-S / A）. 其中，S表示表面活性剂（多元醇酯）的皂化值（也称为皂化值），A表示成分. 酯的脂肪酸的酸值. 对于不易测量皂化值的多元醇乙氧基化化合物: HLB =（E + P）/ 5. 其中E是表面活性剂的亲水部分，即乙氧基（C 2 H 4 O）质量分数，P是多元醇的质量分数. 皂化值不清楚的脂肪酸酯，例如妥尔油！松香酯！蜂蜡酯和羊毛脂酯的HLB值可以根据上式计算. 仅对于乙氧基化物碱（C2H4O）是表面活性剂和脂肪醇与C2H4O的聚合物的亲水部分，上式简化为: HLB = E / 5. 混合表面活性剂的HLB值是累加的. A和B表面混合活性剂后的HLB值: HLB = HLBA * A％+ HLBB * B％.

（2）J.T.戴维斯关系

基团编号法: 1957年，戴维斯提出将表面活性剂分子分解为不同的基团，这些基团各自对HLB有一定贡献: HLB = 7 +Σ（亲水基团的数量）+Σ（亲脂性的数量组）. 该方法适用于计算阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的HLB及其在油水两相中的平衡浓度[4]: HLB-7 = 0.36ln（cW / cO）其中cW是水的平衡浓度水相中的表面活性剂，cO是油相中表面活性剂的平衡浓度，cW / cO是表面活性剂在两相中的分配系数. （3）无机基团贡献方法:

表面活性剂分为有机基团（通常是疏水性的）和无机基团20，据此可得到表面活性剂分子中每个基团的无机性！有机贡献值. HLB =（E无机基团值/ E有机基团值）@ 10（4）估计方法

表面活性剂的HLB值范围可以通过表面活性剂在水中的溶解来估算（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 3〜6 6〜8 8〜10 10〜13 13〜20

（5）HLB值的实验确定和计算

①气相色谱法气相色谱固定剂分离样品的能力取决于固定剂和样品中组分的极性. 据此，表面活性剂可用作固定剂，其他流动相也可用于测定HLB.Beche和Birkmeier，使用乙醇和乙烷的混合物作为流动相，表面活性剂作为固定相，结果表明保留时间乙醇与乙烷的比例与HLB呈线性关系: HLB =8.55ρ-6.36. 性别定义是两个成分的保留时间比率ρ: ρ= REtOH / RHex. 其中，REtOH是乙醇的保留时间，RHex是乙烷的保留时间. 当乳化剂包含更多的游离多元醇组分时，必须校正线性关系. 保留时间比率随温度而变化，折衷温度通常为80度. 在此温度下，大多数非离子型乳化剂都是液体.

②水号法

聚氧乙烯非离子表面活性剂的HLB与水的数量有一定关系: HLB = algW + b，其中a和b为常数，W为水的数量！单位是毫升. 所谓水数是指将96％的二恶烷和苯胺的混合物中的体积比溶解为96％，然后用水滴定至浊度所需的水量.

③对数乳化剂的亲水亲脂性平衡与疏水基团重量比的对数有关: HLB = 7 + 11.7lgWL / WO. 其中，WL和WO是亲水性的乳化剂分子！疏水基团的重量. 确定HLB值的方法有很多. 测量和计算中使用的实验方法及其之间的关系具有一定的应用范围. 如果不适当地应用方法，则有时错误会很大.

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