2023学年完整公开课版HLB值浊点Kraft点

《表面活性剂、胶体基础与应用》

主讲钟岩亮

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化妆品专业基础课程本节目标教学内容：H·L·B值、浊点、Kraft点教学要求：掌握H·L·B值、浊点、Kraft点现象、定义23表面活性剂亲水一亲油平衡值HLB值越大，其亲水性越强，HLB值越小，其亲油性越强。HLB=亲油性亲水性离子型表面活性剂HLB=0~40非离子表面活性剂HLB=0~20HLB石蜡=0HLB聚氧乙烯=20HLB油酸=1HLB油酸钾=20HLB十二烷基硫酸钠=40HLB中H“Hydrophile”表示亲水性；L为“Lipophilic”表示亲油性；B是“Balance”表示平衡。指表面活性剂的亲水基和疏水基之间在大小和力量的平衡关系。反映着一平衡程度的量被称为亲水—亲油平衡值（简称HLB值）。是一个相对值。表面活性剂亲水一亲油平衡值石蜡分子上没有亲水基，因此石蜡的HLB=0；油酸分子上只有一种弱的亲水基—羧基，其HLB=1聚乙二醇分子上完全是亲水基，因此其HLB=20；所以对于非离子型表面活性剂，其HLB=0～20；对于离子型表面活性剂，规定油酸钠＝18，油酸钾＝20,十二烷基硫酸钠=40。所以对于阴、阳离子型表面活性剂，其HLB=0～40；HLB石蜡=0HLB油酸=1HLB的计算（选学）对于一些非离子型表面活性剂，Griffin给出了一些经验公式：对于多元醇脂肪酸酯，其公式为：式中：S—酯的皂化值；A—脂肪酸的酸值。对于聚氧乙烯非离子型表面活性剂，其公式为：式中：E—活性剂分子中氧化乙烯的质量百分数。这些计算都不准确，现在用了一些试验的方法，如乳化法等。在表面活性剂有关书籍或手册中可以查到某活性剂的HLB。

3.3表面活性剂的亲疏平衡值HLB值计算（2）非离子表面活性剂经验计算公式：HLB=20×HLB=∑(亲水基团HLB)-∑(亲油基团HLB)+7（1）理论计算法：如果HLB值是由表面活性剂分子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可用数值表示，此数值称为HLB基团数(groupnumber)。表面活性剂质量亲水基质量3.3表面活性剂的亲疏平衡值多元醇脂肪酸酯：

HLB＝20（1－S/A）(S为酯的皂化值，A为脂肪酸酸值)混合非离子表面活性剂：

HLB混＝HLBA×WA+HLBB×WB

（W为质量分数）（3）离子型表面活性剂

HLB=7-4.05lgcmc聚氧乙烯型：

HLB＝E/5(E为环氧乙烷w％)把表面活性剂的结构分解为一些基团，每个基团对HLB值均有各自的贡献，通过实验测得各基团对HLB值的贡献，称做“基团数”，其中亲水基的为正值，亲油基的为负值，然后，将各亲水、亲油基的HLB基团数代入下式中，即可计算出离子型表面活性剂的HLB值。混合表面活性剂的HLB值

当多种表面活性剂混合时，其HLB值具有加合性，即有：式中，Wi、HLBi——分别为混合表面活性剂中i组分的质量和百分比浓度。表面活性剂的HLB与应用的对应关系表面活性剂在水中的性质HLB用途不分散02W/O型乳化剂4分散不好6不稳定乳状分散体8润湿剂稳定乳状分散体10半透明至透明的分散体12洗涤剂O/W型乳化剂透明溶液1416增溶剂18

按表面活性剂在实际中的不同用途，选择合适的HLB值。若过小，不溶于水；过大，不能形成胶束。其应用如下。

表面活性剂HLB值的应用

亲油|亲水HLB值

01

3

67810121315

1820 |

|消泡|

—

|

|

润湿剂

|—增溶剂——||石蜡

W/O乳化剂

|去污|

聚乙二醇

|——

渗透作用———|

|—————O/W乳化剂

————| HLB与表面活性剂应用关系HLB范围水中分散、溶解状态1－4不分散3－6分散不好6－8剧烈振成乳白色分散体8－10稳定的乳色分散体10－13半透明分散体＞13透明液HLB范围应用1－3消泡剂3－6W/O乳化剂7－9润湿剂13－15去污剂8－18O/W乳化剂15－18增溶剂

Krafft点：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高至某一温度时，其溶解度急剧升高，该温度称为Krafft点。图9-8十二烷基硫酸钠在水中的溶解度与温度关系Krafft点是离子型表面活性剂的特征值，Krafft点也是离子型表面活性剂应用温度的下限。krafft点越高，则溶解度越小。krafft点越高，则CMC越小。3.5表面活性剂的溶解度表面活性剂的溶解度

浊点：加热非离子表面活性剂溶液发生混浊的现象称为起昙，此时的温度称为浊点或昙点（cloudpoint）。昙点是非离子型表面活性剂的特征值。非离子型表面活性剂应用温度的上限。此类表面活性剂的昙点在70~100℃，例如吐温20为90℃；吐温60为76℃；吐温80为93℃。浊点越高，则溶解度越大。产生昙点的原因是温度升高，非离子表面活性剂与水之间的氢键断裂，水合能力下降，溶解度减小，溶液变浊出现昙点，冷却时氢键重新形成，又澄明。

浊点

临界胶束浓度（criticalmicellconcentration）温习

胶束（micelles)：当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，其疏水部分相互吸引，缔合在一起，亲水部分向着水，几十个或更多分子缔合在一起形成缔合的粒子，称为胶束。

临界胶束浓度：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度胶束聚集数增大形成新的胶团0.002%-0.5%(0.0001mol/L-0.02mol/L)3.4临界胶束浓度CMC是表面活性剂表面活性的一种度量。达到表面饱和吸附的浓度愈低；使表面张力降到最低值所需浓度愈低；也就是表面活性愈高。

在使用表面活性剂时，浓度一般比CMC稍大些，否则表面性能不能充分发挥。形成胶束所需要的浓度愈低；CMC愈小3.4临界胶束浓度

CMC的测定1.表面张力法：以表面张力对浓度的对数作图，曲线的转折点的浓度即为CMC值。适合于离子表面活性剂和非离子表面活性剂。优点：通用不受盐的影响缺点：不易确定转折点，样品需精制

庚基乙二醇十二烷基醚的表面张力与浓度的关系

3.4临界胶束浓度2.电导法：以表面活性剂溶液的（摩尔）电导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转折点的浓度即CMC值。适合于离子表面活性剂。只能测离子，不能测非离子对CMC大的样品灵敏度差十二烷基磺酸钠水溶液的电导率与浓度的关系受无机盐干扰特点十二烷基磺酸钠水溶液的摩尔电导率与浓度的关系3.4临界胶束浓度3.染料法：利用染料在水中和胶团中的颜色有明显差别的性质，采用滴定方法测定CMC。(光谱仪代替目测）4.光散射法：利用散射光强度对溶液浓度作图，曲线突变点的浓度即为CMC。5.浊度法：非极性有机物（烃类）在表面活性剂中的浊度随表面活性剂浓度而变化，浊度突变点的浓度即为CMC。溶解度3.4临界胶束浓度表面活性剂类型取值范围亲水基团影响亲油基团影响结论一般离子型表面活性剂0.0001mol/L-0.02mol/L小忽略大碳原子个数越多CMC取值越小双键或支链越多CMC取值越大非离子型表面活性剂<0.0001mol/L小忽略大（CH2CH2O）n越长CMC取值越大

CMC取值与表面活性剂结构的关系

临界胶束浓度①同系物中疏水基碳氢链上的碳原子数越多，则其临界胶束浓度越小。离子型增加一个碳氢，CMC下降一半。非离子每增二个碳氢，CMC下降1/10.

影响CMC取值的因素

表面活性剂化学结构的影响3.4临界胶束浓度②如果表面活性剂的疏水基相同，亲水基使cmc增大的顺序是：聚氧乙烯单元数目增大，cmc略有增大。离子型非离子型③如果表面活性剂的疏水基相同，那么非离子表面活性剂cmc

要比离子型表面活性剂的小的多④如果表面活性剂的亲水基相同，疏水基中所含的碳原子数也相同，但疏水基的结构不同，那么疏水基中含有支链及双键的cmc值较大些。3.4临界胶束浓度A憎水基碳数相同,支化度愈高,CMC愈高.B增水基碳数相同，取代基愈靠近中间，CMC愈高。取代基位位置1234740℃CMC2.4×10-33.3×10-34.3×10-35.3×10-39.7×10-3如十四烷基硫酸钠:

临界胶束浓度C憎水基上