混合表面活性剂的HLB值和普通乳化剂的HLB值的计算方法

除烃基的大小和形状外，表面活性剂性质的差异主要与亲水基团的差异有关. 因此，表面活性剂的分类通常基于亲水性基团的结构，即根据表面活性将试剂溶于水中时的离子类型. 当表面活性剂溶解在水中时，那些可以分解成离子的表面活性剂称为离子表面活性剂，而那些不能分解成离子的表面活性剂称为非离子表面活性剂. 根据在水中产生的表面活性剂离子的类型，离子表面活性剂可分为阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂. 另外，最近开发了具有离子和非离子亲水基团的杂化表面活性剂. 因此，有五种主要的表面活性剂. 根据其亲水性结构的不同，每个主要类别都分为几个次要类别. 下列实施例说明了这五种主要类型的表面活性剂. （1）阴离子极性基团带负电荷，主要包括羧酸盐（R-C00-M +），磺酸盐（R-SO 3 -M +），硫酸盐（RO-S03-M +），磷酸盐（R -OP05 -M +）其中，R为烷基，M主要为碱金属和铵（胺）离子. （2）阳离子极性基团带正电荷，主要包括季铵盐（RN 10 RR'3 3 AA 1），烷基吡啶盐（RC 5 H 5 N + A-），胺盐（RNH至A-，m = 1〜3，= 1〜3，几个R组也可以不同）等.

其中A主要是卤素和酸离子. （3）两性分子具有两个亲水基团，一个带正电，一个带负电. 其中，带正电的基团主要是氨基和季铵基，带负电的基团主要是羧基和磺酸基. 例如，甜菜碱RN +（CH3）2 CH 2 C00-. （4）非离子极性基团不带电荷，主要包括聚氧乙烯化合物[RO（C 2 H 4 0）n H]，多元醇化合物（例如蔗糖，山梨糖醇，甘油，乙二醇等）衍生物. ，亚砜化合物（RSOR'）表面活性剂的hlb，氧化胺（RNO）等. （5）混合类型这种类型的表面活性剂分子具有两个亲水基团，一个带电和一个不带电. 如醇醚硫酸盐R（C 2 H 4 0）n SO 4 Na. 表面活性剂是具有亲水和亲脂基团的两亲分子. 有必要知道其亲水性，即是否易溶于水. 格里芬（W. C. Griffin）建议使用所谓的亲水亲脂平衡值（HLB值）进行测量. HLB值最初是为选择乳化剂而提出的经验指标. 根据HLB值可以判断出乳化剂的适用特性，即具有一定HLB值的乳化剂在特定用途下具有最佳的使用效果.

HLB值3至6的表面活性剂适合用作WO乳化剂，7至9用作润湿剂，8至18适合于OW乳化剂，13至15可以用来洗涤洗涤剂，15-18适合用作增溶剂. 这只是一种经验安排，实际上，与特定问题的偏差通常很大. 亲脂性表面活性剂的HLB值较低，亲水性表面活性剂的HLB值较高，并且亲脂性亲水性转折点的HLB值为10，因此在HLB值小于10的表面活性剂主要为亲脂性的情况下，大于10的表面活性剂为亲水的. 目前，有许多方法可以测定表面活性剂的HLB值，但是大多数方法都需要繁琐的测试，并且需要很长时间. 格里芬首先提出了HLB值计算公式，省去了很多麻烦. {HLB值可立即从计算公式获得: （式1）其中M H-亲水基团的分子量； M-总分子量. 上式表明，HLB值是表面活性剂的亲水部分的分子量与总分子量之比的函数. 该公式可用于计算非离子表面活性剂的HLB值. 从非离子表面活性剂的HLB值不难理解. 在理想的乳化情况下，表面活性剂会部分浸入水相并与水相互作用.

对于数千种多元醇的脂肪酸酯表面活性剂，HLB值可以通过下式计算: （式2）其中S为表面活性剂的皂化值； A是脂肪酸的酸值. 对于不易确定皂化值的表面活性剂，可通过下式计算: （式3）其中E——表面活性剂的亲水部分，即加入的环氧乙烷的质量分数； P-多元醇质量得分. 对于仅具有亲水基团的表面活性剂，可使用以下公式进行计算: （公式4）表1列出了使用这些公式计算出的HLB值，以及HLB值与应用范围之间的关系. 表1.非离子表面活性剂的B HLB值及其应用范围对于混合表面活性剂，可以通过将每种组分表面活性剂的HLB值相加来获得HLB值，即，HLB值是累加的. 例如，可以将两种表面活性剂A和B混合后的HLB值计算如下: （式5）其中WA-表面活性剂A的混合量； WB——表面活性剂B的混合量；表面活性剂A的HLB A-HLB值；表面活性剂B的HLB B-HLB值.

格里芬非离子表面活性剂的计算公式不适用于离子表面活性剂的计算. 对于由于亲水性非离子基团而不亲水的表面活性剂，HLB值更难以计算. 这类表面活性剂不影响基团的亲水性和水的强度. 为了使用于计算非离子表面活性剂HLB值的公式适合于计算离子表面活性剂，必须对其进行修改，并应引入附加的术语C. 修改后的公式为: （公式6）Davis（J.T. Davies）将HLB值视为将表面活性剂结构分解为组的结构因子之和，每个组对HLB值都有一定贡献. 各个组的HLB值可以从实验中获得. 该值称为HLB值. 将HLB值基团的数目代入下式，可获得表面活性剂的HLB值: （等式7）表2列出了一些用于计算HLB值的基团. 使用表2中列出的HLB值并将组数代入上式中，计算出的HLB值与实验确定的值一致. 表3列出了一些表面活性剂的HLB值. 表2.一些B HLB值组数表3.一些表面活性剂的HB值HLB值和脂肪族表面活性剂的临界胶束浓度以及脂肪族链从水相到非水相的转变极性相所需的内聚能之间也有关系.

由表面活性剂的临界胶束浓度计算出的HLB值得了解. HLB值与C力cmc的对数成正比: （等式8）其中A-，K是同源聚合物的经验常数； Kg-常数，可以从特定温度和同系物以图形方式获得. 还可以从热力学观点研究HLB值. 从表面活性剂的相图和具有极性基团的水合可知，表面活性剂分子具有不能与水发生水合的部分，即不能与亲水基团起作用的部分与亲水基团（羧酸根，磺酸盐）. 结合热力学研究结果，HLB值可用于判断多相体系中的表面活性剂结构及其性质. 表面活性剂的HLB值也可以根据表面张力或界面张力的变化来确定. 表面张力与HLB值具有线性关系. 除了乳化剂以外表面活性剂的hlb，乳液的类型和稳定性还与温度有关. 乳液类型改变的温度称为相变温度（T p1）. 相变温度与乳化剂的HLB值具有线性关系，因此可以使用T p1来选择乳化剂. 但是，应注意的是，相变温度法仅限于具有亲水性聚氧乙烯链基的非离子表面活性剂. 测定L PI的另一种方法是在一定溶剂中用水滴将乳液滴定至浊点.

当乳化剂是同源的非离子表面活性剂时，滴水量与HLB值成正比. 另外，HLB值也可以基于表面活性剂的溶解度来确定. 例如，确定了具有聚氧乙烯链基的表面活性剂在水和辛烷之间的分布，结果表明，表面活性剂在水中的溶解度随着聚氧乙烯链的增长而增加. 表面活性剂的HLB值与其在油和水之间的分配系数有一定关系. 根据表面活性剂的混合焓（HM）与HLB值之间的经验关系，可以计算出HLB值: （公式9）使用上式计算HLB值时，需要预先确定表面活性剂与水形成氢键. 焓变. 通过该方法测得的非离子表面活性剂的HLB值与实验值非常吻合. 当测量混合表面活性剂时，只要表面活性剂之间没有相互作用，该方法也适用. 表面活性剂的HLB值也可以通过纸色谱法和薄层色谱法测定. 标尺和该值与表面活性剂的HLB值密切相关. 气相色谱法还可用于确定非离子表面活性剂的HLB值. Gorman和Hall通过实验证实，表面活性剂的HLB值与介电常数具有一定关系，并且HLB值也可以根据介电常数确定. 非离子表面活性剂的NMR研究表明，亲脂性和亲水性部分的氢原子NMR光谱的特征值与HLB值有一定关系，因此NMR方法也可用于确定HLB值.

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