常见表面活性剂的 HLB 值 定义:称亲水疏水平衡值,也称水油度。表面活性剂为具有亲水基团和亲油 基团的两亲分子, 表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度 的量, 定义为表面活性剂的亲水亲油平衡值。 在 HLB 中 H"Hydrophile" 表示亲 水性,L 为"Lipophilic"表示亲油性,B 是"Balance"表示平衡。 意义: 1、表面活性剂的亲油或亲水程度用 HLB 值的大小判别,HLB 值越大代表 亲水性越强,HLB 值越小代表亲油性越强,亲水亲油转折点 HLB 为 10,HLB 小于 10 为亲油性,大于 10 为亲水性。,一般而言 HLB 值从 1 ~ 40 之间。 将非离子表面活性剂的 HLB 值的范围定为 0 ~ 20 ,将疏水性最大的完 全由饱和烷烃基组成的石蜡的 HLB 值定为 0 ,将亲水性最大的完全由亲水性 的氧乙烯基组成的聚氧乙烯的 HLB 值定为 20 , 其他的则介于 0 ~ 20 之间。 2、HLB 值既与表面活性剂的亲水亲油性有关,又与表面活性剂的表面(界 面)张力、界面上的吸附性、乳化性及乳状液稳定性、分散性、溶解性、去污性 等基本性能有关,还与表面活性剂的应用性能有关。 3、 表面活性剂由于在油 - 水界面上的定向排列而具有降低界面张力的作用, 所以其亲水与亲油能力应适当平衡。如果亲水或亲油能力过大,则表面活性剂就 会完全溶于水相或油相中,很少存在于界面上,难以达到降低界面张力的作用。 表面活性剂的 HLB 值不同,其用途也不同: 1~3 作消泡剂; 3~6 作 W/O 型乳化剂; 7~9 作润湿剂; 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/配方转让 www.hccjishu.com 8~18 作 O/W 型乳化剂; 13~15 作去污剂; 15~18 作增溶剂。 HLB 值的计算 (1)Griffin 关系式 Griffin 提出用下列经验式计算某些非离子型表面活性剂的 HLB 值. 质量百分数法(基团重量法) 对于有聚氧乙烯基类和多元醇类的非离子型表面活性剂:HLB=20*MH/M. 式中,MH 为亲水基部分的分子量,M 为总的分子量. 皂化值法 对于多数多元醇的脂肪酸酯类表面活性剂:HLB=20(1-S/A). 其中 S 代表表面活性剂(多元醇酯)的皂化值(又称皂化数),A 代表成酯的脂肪 酸的酸值. 对于皂化值不易测定的多元醇乙氧基化合物:HLB=(E+P)/5. 式中 E 为表面活性剂的亲水部分,即乙氧基(C2H4O)的质量分数,P 为多元醇 的质量分数 . 皂化值不清的脂肪酸酯如妥尔油 ! 松香酸酯 ! 蜂蜡酯及羊毛酯等的 HLB 值都可以由上式求算. 对于只用乙氧基(C2H4O)为亲水部分的表面活性剂和脂肪醇与 C2H4O 的 聚合体,上式简化为:HLB=E/5. 混合表面活性剂的 HLB 值具有加和性.A,B 两种表面活性剂混合之后的 HLB 值为:HLB=HLBA*A%+HLBB*B%. 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/配方转让 www.hccjishu.com (2)J.T.Davies 关系式 基团数法:1957 年 Davies 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 有一定的贡献:HLB=7+Σ(亲水基的基数)+Σ(亲油基的基数). 该方法适用于计算阴离子型表面活性剂和非离子型表表面活性剂的 HLB 与 其在油水两相中的平衡浓度有关:HLB-7=0.36ln(cW/cO)式中 cW 为表面活性剂 在水相中的平衡浓度,cO 为表面活性剂在油相中的平衡浓度,cW/cO 为表面活性 剂在两相中的分配系数. (3)其他经验公式 非离子表面活性剂 HLB=7+11.7 lgM W /M 0 式中 M W 和 M 0 分别为表面活性剂分子中亲水基团和亲油基团的分子 量。 (4)估算法 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 加入到水中后的性质 HLB 值范围 不分散 1~4 分散不好 3~6 激烈震荡后成乳状分散体 6~8 稳定的乳白色分散体 8~10 半透明至透明分散体 10~13 透明溶液 >13 (5)HLB 值的实验测定和计算 ① 气相色谱法 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/配方转让 www.hccjishu.com 气相色谱固定液分离样品的能力取决于固定液与样品中各组分的极性.据此, 用表面活性剂做固定液,选择其他流动相可测定 HLB.Beche 和 Birkmeier,以乙醇 和乙烷混合物为流动相 ,表面活性剂为固定相进行测定 ,结果表明 ,乙醇与乙烷的 保留时间比与 HLB 成直线关系:HLB=8.55ρ -6.36.*化剂载体的极性定义是二组 分的保留时间比ρ : ρ =REtOH/RHex.其中,REtOH 为乙醇的保留时间,RHex 为乙 烷的保留时间.当*化剂含有较多的自由多元醇组分时直线关系须做校正 .保留时 间比值随温度而改变,一般采用折中温度 80 度,在此温度下,大部分非离子*化剂为 液体. ② 水数法 聚氧乙烯型非离子表面活性剂的 HLB 与水数有一定关系:HLB=algW+b 式 中,a,b 为常数,W 为水数!单位为 mL.所谓水数是指以体积比为 96%和 4%的二氧 杂环乙烷和苯胺混合物溶解样品,然后用水滴定至混浊所用水的数量. ③对数法乳化剂的亲水亲油平衡值与其亲水、疏水基团的重量比的对数有 关:HLB=7+11.7lgWL/WO.其中 WL,WO 分别为乳化剂分子中亲水、疏水基团 的重量。 配方分析/成分检测/研发外包/工业诊断/配方转让 www.hccjishu.com