表面活性剂HLB值与浊点的分析测定与计算

表面活性剂HLB值和浊点的测定和计算表面活性剂能被广泛使用的原因是因为它们的两亲性。两亲性的相对大小称为HLB值，它是选择和应用表面活性剂的重要参考因素。关于表面活性剂HLB值的分析和计算已有许多报道，但缺乏完整系统的数据，尤其是不同方法的适用性还没有得到全面的分析和比较，不利于表面活性剂的开发和应用。笔者对相关数据进行了归纳整理，并对相关的分析测试、相应的计算方法及其适用范围进行了分析。1乳化法乳化法的原理是当用表面活性剂乳化油相介质时，当表面活性剂的HLB值与油相介质所需的HLB值相同时，产生的乳液具有最佳的稳定性。对于常见的水基表面活性剂，松节油(要求的HLB值为16)和棉籽油(要求的HLB值为6)可用于制备一系列具有不同HLB值的油相。每15份油相中加入5份待测表面活性剂，然后加入80份水搅拌乳化，其中稳定性最好的样品中油相所需的HLB值为表面活性剂的HLB值。对于油性表面活性剂，棉籽油可用作固定油相，并可与另一种水溶性较高的表面活性剂如司盘60(所需HLB值为14.9)和待测表面活性剂按照上述相同方法制备一系列不同比例的复合乳化剂。表面活性剂的HLB值也可以测量。在乳化法的应用中，应注意以下两个问题：-混合表面活性剂HLB值的计算，现在基本上采用重量加法，这是一个粗略的算法；第二，当待测表面活性剂的乳化能力强时，测得的HLB值在一个范围内。一般表面活性剂的HLB值可用乳液法测定。对于具有特殊新结构的表面活性剂，乳液法也能得到可靠的结果。这种方法的缺点是复杂且耗时。2浊点法/浊度法浊点法的原理是聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的HLB值与其水溶液的浊点温度有一定的关系。它的HLB值可以通过测量浊点来获得。对于浊点测定，可将约1%的表面活性剂水溶液置于一个大试管中，液面高度为50毫米，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混浊时，试管中的温度就是表面活性剂的浊点。浑浊度值也叫水数，是制造表面活性剂有机溶剂(可以是正丙醇、二恶烷等)所需的水的毫升数。)具有一定质量分数(约10%)的溶液是混浊的。常用滴定法可用于测定。该方法简单易行，但只适用于水溶性小、分布窄的表面活性剂。相变温度法是用电导率仪测量乳状液从水包油型转变为水包油型时的温度，从而获得乳状液中表面活性剂的HLB值。浊点法和水数法都很简单，但要特别注意的是，待测样品中不存在离子表面活性剂或其他电解质，微量离子表面活性剂可使体系的浊点改变20以上。3临界胶束浓度法表面活性剂的临界胶束浓度与表面活性剂的亲油亲水性有一定的对应关系。经过这种浓缩后，溶液的许多性质，如表面张力、电导率、渗透压等。保持基本不变，并可用于测定表面活性剂的HLB值。该方法相对简单，但有几个问题必须注意：首先，表面活性剂形成胶束的能力不仅与其HLB值有关，而且与其三维结构有很大关系。与羧甲基纤维素相同类型的支链产品和直链产品的HLB值应该不同，但根据以前的相关公式，两者是相同的。二是表面活性剂通常含有少量未反应的原料，有些产品还含有一些电解质，对表面活性剂体系的临界胶束浓度有很大影响。此时，用CMC法计算HLB值误差较大。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临界胶束浓度与混合物单体的关系非常复杂，用重量加成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表面活性剂在某一油水体系中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，应该适用于所有的表面活性剂。然而，有一点长期被忽视，即无论是在油相中还是在水相中，当表面活性剂超过一定浓度时都会形成胶束。两相的胶束性质通常不同。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，从而使测定和计算变得复杂。溶解度法只测量油或水中一相的表面活性剂浓度，这与分配系数有相同的问题。根据活度计算分配系数是合理的，但活度测量是困难的。水合方法非离子表面活性剂分子中极性基团和水分子之间氢键的形成将导致焓的变化。表面活性剂的HLB值可以通过测量其相对大小来计算。对于混合表面活性剂，只要各种乳化剂之间没有相互作用，也可以使用这种方法。这种方法简单方便，但需要精密的测量仪器。核磁共振方法用核磁共振研究某些非离子表面活性剂亲脂性和亲水性部分的氢原子时，发现共振谱的特征值与表面活性剂的HLB值吻合得很好，表面活性剂HLB值的计算又快又简单？重现性好的特点？它也适用于表面活性剂混合物吗？7色谱气相色谱法测定表面活性剂HLB值的原理因所用色谱柱而异。对于非极性色谱柱，样品的保留时间主要与表面活性剂的沸点有关。例如，对于聚氧乙烯醚系列非离子表面活性剂同系物，沸点随着分子中连接的聚氧乙烯醚单元数的变化而变化，亲脂性亲水性也随着变化而变化。HLB值关系可以通过将两者相关联来获得。对于极性色谱柱，样品的峰时间与其极性有关。显然，对于同系物，极性与其相对亲水性密切相关，因此也可以获得表面活性剂的HLB值。用于测量的色谱可以是纸色谱、液相色谱、薄层色谱等。聚氧乙烯非离子乳化剂的极性指数也可以用反相色谱法测定，HLB值可以用极性指数计算。这种方法可用于混合物的分析。根据各组分的组成和HLB值，进行综合计算。从目前的研究结果来看，该方法主要用于聚氧乙烯醚非离子表面活性剂同系物的HLB分析，但不能用于离子表面活性剂的分析。表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)在某些条件下，两种不混溶的液体，其中一种是通过将颗粒(液滴或液晶)分散在另一种中而形成的，称为乳液。工农业乳液生产！它广泛应用于日常生活和生理现象中。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，添加了能够降低界面能的第三种物质。这种物质被称为乳化剂。乳化剂是乳液稳定存在的关键，主要是各种类型的表面活性剂。然而，并不是所有的表面活性剂都适合作为乳化剂。因此，如何选择乳化剂成为制备乳液时的一个关键问题。在实际生产中选择乳化剂的方法和原则有很多，其中HLB值具有直观、方便的优点，几十年来被许多部门作为选择乳化剂的重要依据和手段。1表面活性剂的亲水亲油平衡(HLB)任何表面活性剂分子的结构都包含亲水基团和疏水基团(即亲油基团)。HLB值，即亲水亲油平衡值，是衡量溶液中表面活性剂性质的定量指标，也是表征表面活性剂亲水性的重要参数。1.1 HLB概念1949年，格里芬在美国化妆品化学协会杂志第6期上发表了一篇题为“HLB 0分类的表面活性剂”的论文。他首先提出了HLB，并作出了如下定义：/我们称之为亲水亲油平衡(HLB)。它是分子中两个相对的亲脂性和亲水性基团的大小和强度的平衡。01表面活性剂在不同性质溶液中的活性可用其HLB值来表示。HLB值的范围从1到40。HLB值越低，表面活性剂的亲脂性越低。HLB值越高，表面活性剂的亲水性越强。一般来说，当HLB值大于10时，亲水性被认为是好的，而当HLB值小于10时，亲油性被认为是好的。HLB值可以作为选择和使用表面活性剂的定量指标。同时，根据表面活性剂的HLB值，也可以推断出某种表面活性剂可以用于什么目的或用于设计和合成一种新的表面脂肪酸酯表面活性剂，用于大多数多元醇3:HLB=20(1-S/A)。其中s代表表面活性剂(多元醇酯)的皂化值(也称为皂化值)。a代表形成酯的脂肪酸的酸值。对于其皂化值难以测量的多元醇乙氧基化合物：HLB=(E P)/5，其中E是表面活性剂的亲水部分，即乙氧基(C2H4O)的质量分数，P是多元醇的质量分数。皂化值不明的脂肪酸酯，如妥尔油！松香酯！蜂蜡酯、羊毛酯等的HLB值。可以从上面的公式计算出来。对于仅使用乙氧基(C2H4O)作为亲水部分的表面活性剂以及脂肪醇和C2H4O的聚合物，上述公式简化为：HLB=E/5。混合表面活性剂的HLB值具有加性。两种表面活性剂混合后的HLB值为： HLB=HLB A * A % HLBB * B2)戴维斯关系基团数法：1957戴维斯提出将表面活性剂分子分解成不同的基团，每一个基团对HLB : HLB=7(亲水基团的基数)(亲脂性基团的基数)都有一定的贡献。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值的计算(1)格里芬关系格里芬首先提出了确定HLB值的方法，这种方法既繁琐又耗时3。格里芬后来提出用下面的经验公式来计算一些非离子表面活性剂的HLB值。聚氧乙烯和多元醇： HLB=20 * MH/m的非离子表面活性剂的质量百分比法(基团重量法)。在式中，MH是亲水基团部分的分子量。m是总分子量。对于大多数多元醇的脂肪酸酯表面活性剂，皂化值法的HLB=20(1-s/a ) 3:其中s代表表面活性剂(多元醇酯)的皂化值(也称为皂化值)，a代表脂肪酸酯的酸值。对于难以测量皂化值的多元醇乙氧基化化合物：HLB=(E P)/5，E是表面活性剂的亲水部分，即乙氧基(C2H4O)的质量分数，P是多元醇的质量分数。皂化值不清楚的脂肪酸酯是合适的松香酯！蜂蜡酯、羊毛酯等的HLB值。可以通过上面的公式计算。对于仅使用乙氧基(C2H4O)作为亲水部分的表面活性剂以及脂肪醇和C2H4O的聚合物，上述公式简化为：HLB=E/5。混合表面活性剂的HLB值具有加和性。混合表面活性剂的HLB值为： HLB=HLB(2)戴维斯关系在：1957年，戴维斯提出将表面活性剂分子分解成不同的组。这些基团中的每一个都对HLB : HLB=7(亲水基团的基数)(亲脂性基团的基数)有一定的贡献。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及其在油相和水相中的平衡浓度4: HLB-7=0.36 ln(cW/CoO)，其中cW是表面活性剂在水相中的平衡浓度，CoO是表面活性剂在油相中的平衡浓度，cW/CoO是表面活性剂在两相中的分配系数。(3)无机基团贡献法：表面活性剂分为有机基团(通常是疏水的)和无机基团20，从而获得表面活性剂分子中每个基团的无机性质！有机贡献价值。HLB=(E无机基团值/E有机基团值)10 (4)估算法表面活性剂的HLB值范围可以通过其在水中的溶解来估算(见表1)。水溶液外观分散不好，分散性差，乳液分散稳定，搅拌后乳液分散体半透明至透明透明液体HLB值14 36 68 810 1013 1320(5)实验测定和计算5)HLB值(1)气相色谱固定液分离样品的能力取决于固定液的极性和样品中的成分。据此，可以通过使用表面活性剂作为固定液并选择其它流动相来测定HLB。BECHE和Birkmeier是以乙醇和乙烷的混合物为流动相，表面活性剂为固定相测定的。结果表明：乙醇与乙烷的保留时间比与HLB :HLB=8.55-6.36呈线性关系。乳化剂载体的极性定义为两种组分的保留时间比: =REtOH/RHex，其中REtOH是乙醇的保留时间，RHex是乙烷的保留时间。当乳化剂含有更多的游离多元醇组分时，必须校正线性关系。保留时间比随温度而变化，通常采用80度的折衷温度。在这个温度下，大多数非离子乳化剂是液体。(2)水数法聚氧乙烯非离子表面活性剂的HLB与水的数量有一定的关系。单位是毫升。所谓的水量是指用96%和4%体积的二恶烷和苯胺混合物溶解样品，然后用水滴定至浊度所用的水量。对数乳化剂的亲水亲油平衡值及其亲水性！疏水基团重量比的对数与：HLB=7 11.7lgWL/WO有关，其中WL和WO分别在乳化剂分子中是亲水的！疏水基团的重量。确定HLB值的方法还有很多。测定和计算中使用的实验方法以及基于它们的关系式都有一定的应用范围。如果某个方法应用不当，有时误差会很大。2乳化剂选择及混合乳化剂配方目前，适合选择乳化剂的方法主要有两种：亲水亲油平衡法和相转移法对于特定的油水体系，选择何种乳化剂才能获得性能最佳的乳液是制备乳液的关键。最可靠的方法是通过实验筛选，HLB值有助于筛选。通过实验发现，作为水包油型乳化剂的HLB值通常在8-18之间。用作水包油型(油包水型)乳液的乳化剂的HLB值通常在3和6之间。制备乳化液时，除了根据所获得的乳化液类型选择乳化剂外，不同的油相性质对乳化剂的HLB值有不同的要求，乳化剂的HLB值应与乳化油相要求一致。4有一种确定乳化油：所要求的HLB值的简单方法，以目视检查油滴在具有不同HL