对表面活性剂的亲水疏水(亲油)相对强度作定量描述的诸种体系中,有一种特别富有成效。
这就是所谓的HLB体系,基础是任意选用的数字,0代表一种完全疏水的(亲油性)表面活性剂,而20代表一种完全亲水的表面活性剂。
对一种表面活性剂所指定的任一数字代表其亲水疏水强度之间的平衡在此HLB尺度上的一个量度。
为了从分析及组成数据计算HLB的近似值,已经发展了一些公式。还有大量的表列举出许多常见的表面活性剂的HLB值。
确定HLB值的计算方法
为计算HLB值,提出的一种方法是下面公式
HLB=7+∑H-∑ L
亲水基团 | H | 亲油基团 | L |
NaSO4- | 39 | -CH- | 0.47 |
KOOC- | 21 | -CH2- | 0.47 |
NaOOC- | 19 | -CH3 | 0.47 |
HOOC- | 2.1 | =CH- | 0.47 |
HO- | 1.9 | -(CH2C(CH3)HO)- | 0.11 |
-O- | 1.3 | ||
-(CH2CH2O)- | 0.36 |
H或L基团值越大,则在表面活性剂分子中它对亲水或亲油强度的贡献也越大。
举例:
HLB(油酸)=0.6
HLB(油酸钠)=17.6
HLB(山梨醇单酸酯)=8.0
HLB(十二烷基硫酸钠)≥40
HLB(丙二醇单月挂酸酯)=3.3
该公式对计算表面活性剂的HLB值只是部分成功的。有些更局限于一定表面活性剂范围的公式则更加可靠。
多数多元醇脂肪酸酯的HLB值可用下面方程算出。式中S为酯的皂化值。A为回收的酸之酸值。
HLB=20(1-S/A)
举例:HLB(聚氧乙烯缩水山梨醇单月桂酸酯)的值,其皂化值S为46,酸值A为276(月桂酸),
HLB=16.7
如果一种表面活性剂的亲水部分只含有氧化乙烯,其HLB值可按下面方程计算,式中W为聚氧乙烯的重量分数。
HLB=20W
举例:
8摩尔EO其计算HLB值为11.1
40摩尔EO其HLB值为17.2
虽然许多非离子型表面活性剂可以用方程计算HLB值,但仍有一些如含有氧化丙烯、氧化丁烯、及含氮、硫原子等则不能算出。
离子型表面活性剂甚至更不易处理。因此,对于这类表面活性剂,HLB值必须用比较方法进行实验测定,即将已知HLB值的表面活性剂作为基础。
偶然或有一个计算出的HLB值大于20,这只不过代表表观HLB值,表面活性剂混用时,可用表观HLB值与其它表面活性剂的数值合并计算。
水分散方法测定表面活性剂的HLB值
可将少量表面活性剂与水相混,观察最终分散体的性质而粗略评价出某一表面活性剂的HLB值,再以此观察为基础,利用下表作指南,可以给予某表面活性剂一定的数值。
HLB范围 | 分散性 |
1-4 | 不溶(无分散) |
5-6 | 不稳定或分散不良 |
7-8 | 经强烈摇荡后呈乳状分散体 |
9-10 | 稳定的乳状分散体 |
11-13 | 半透明或灰色分散体 |
>13 | 清澈溶液 |
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