【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 稍有親油性 （ L） 親油性最強(qiáng) LL HLB值的數(shù)值表示 (1)HLB數(shù)值的確定 親水性最強(qiáng)的表面活性劑的 HLB=40； 親水性最弱的表面活性 劑為 1；完全由疏水基組成的 (如石蠟 )HLB=0； 一般離子型表面活性劑： HLB值在 1~40之間；非離子型表面活 性劑： HLB值在 0~20之間； (2)不同 HLB值的表面活性劑其溶解度有較大差異 HLB值范圍 加入水后的性質(zhì) 應(yīng)用 1~4 3~6 6~8 8~10 10~13 13 不分散 分散得不好 劇烈振蕩后成乳白色分散體 穩(wěn)定乳白色分散體 半透明至透明的分散體 透明溶液 乳化劑 潤(rùn)濕劑 洗滌劑 增溶劑 對(duì)比上表各數(shù)據(jù)可得出 結(jié)論： （ 1） 當(dāng)分子中親水基相同時(shí) ， 疏水基分子鏈增長(zhǎng) ， 親水鏈 ↓， 親水性 ↓， ?？捎檬杷南鄬?duì)分子質(zhì)量表示疏水基的 疏水性 。 （ 2） 當(dāng)疏水基相同時(shí) ， 由于親水基種類繁多 ， 不同表面活 性劑親水基就不同 ， 所以親水性也不同 。 二 、 HLB值的測(cè)定及計(jì)算 （ 一 ） HLB值的測(cè)定 格里芬法：將已知 HLB的乳化劑和未知 HLB值的乳化劑 互相混合 ， 獲得最穩(wěn)定的乳化劑濃度來計(jì)算未知的 HLB值 。 比較法：比較一系列乳液的穩(wěn)定性 ， 兩者穩(wěn)定性最相似 的 ， 則兩者乳化劑的 HLB值大致相等 。 儀器測(cè)定法：色譜分析法 、 介電常數(shù)法 ， 核磁振法等 。 （ 二 ） HLB值的計(jì)算 非離子型表面活性劑 HLB值的計(jì)算 （ 1） 格里芬導(dǎo)出： HLB=100/5（ 1 Mo/ M） 式中： Mo－ 疏水基的相對(duì)分子質(zhì)量 。 M— 表面活性劑的相對(duì)分子質(zhì)量 。 例： 其 HLB值為： C 9 H 1 9 O C H 2 C H 2 O 1 0 H100 2201 220 440HL B ??? ? ? ??????（ 2） 疏水基為多元醇酯 ， 即多元醇脂肪酸酯非離子型表面活 性劑 （ Span型 ） HLB=100/5（ 1 S/ A） 式中： S— 表面活性劑的皂化價(jià) 。 A— 脂肪酸的酸值 。 其中 ， S可準(zhǔn)確測(cè)出 ， 所以 HLB值可方便求得 。 注意：非離子表面活性劑 HLB值的公式中僅考慮了疏水基 HLB值的影響 ， 比較片面 。 （ 3） 修正式 式中： Mw— 親水基相對(duì)原子質(zhì)量 。 Mo— 疏水基相對(duì)原子質(zhì)量 。 7 1 1 l g /woH L B M M??（ 4） 戴維斯公式 前提：表面活性劑分子中親水性和疏水性不僅與相對(duì)原子質(zhì) 量有關(guān) ， 還與極性大小有關(guān) 。 所以：此法不僅使用于非離子型表面活性劑 ， 而且適用于離 子型表面活性劑的 HLB值 （ 5） 臨界膠束濃度表示 已知 cmc， 可求出某些非離子型表面活性劑的 HLB值 經(jīng)驗(yàn)式： ? ? ? ? 7H L B ? ? ???親 水 基 疏 水 基? ?1 . 6 8 2 0 . 4 2lg1 9 . 4 5H LBc m cH LB???? 其他類型表面活性劑 HLB值的計(jì)算 離子型表面活性劑 ， 不能用親水基和疏水基的相對(duì) 分子質(zhì)量求 HLB值 。 小田良平利用有機(jī)物的有機(jī)性 （ 疏水基 ） 與無機(jī)性 （ 親水基 ） 的比值來計(jì)算： 式中：無機(jī)性值和有機(jī)性值可查表求得 。 P76表 49 注意：每個(gè)碳原子有機(jī)性值為 20， 每個(gè)氧乙烯無機(jī)性值為 35， 所以碳原子應(yīng)另行計(jì)算其有機(jī)性值 。 例： COOH+OH+SO3H+雙鍵 ＝ 150+100+250+2＝ 502 所以 10H L B ?? ?? 無 機(jī) 性 值有 機(jī) 性 值5 C H C H 2 C HO S O 3 H= C H ( C H 2 ) 7 C O O H ( 太 古 油 ) ( C H 2 )C H 31 8 2 0 3 6 0?? 有 機(jī) 性 值 ＝ ＝? 無 機(jī) 性 值 ＝50210 13 .9360HL B ? ? ? 根據(jù)式 （ 48） 計(jì)算 值： ＝ ＝ 混合表面活性劑的 HLB的計(jì)算 具有加和性 ， 以兩種表面活性劑為例： 式中： HLBA、 HLBB— A和 B單用時(shí)各自的 HLB值 。 WA、 WB— A和 B在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。 HLB? ?S O 3 N a + O + C O O H 1 7 C H 7H L B ? ? ? ??? － － （ － 2 － ）? ?1 1 1 . 3 2 . 1 1 7 0 . 4 7 5 7? ? ? ? ???A A B BABW HL B W HL BHL BWW??? 例： 63%的表面活性劑 Span20（ HLB=） 與 37%的 Tween20(HLB=)相互混合的 HLB值 ？ 則 [可通過計(jì)算的 HLB值初步挑選合適的表面活性劑 ] 三 、 HLB值的應(yīng)用 HLB值的作用 HLB值與表面活性劑性質(zhì)有密切關(guān)系 ， 而 HLB值 的確定較粗略 ， 還不能單純由 HLB來確定表面活性劑的 所有性質(zhì) ， 因而不能將 HLB值作為挑選的主要條件 ， 但 從大體上有助于了解表面活性劑的性質(zhì) ， 進(jìn)行初步選擇 。 HLB值與表面活性劑性質(zhì) 、 用途的關(guān)系 6 3 % 8 . 6 3 7 % 1 6 . 7 1 1 . 5 9H L B ? ? ? ? ?HLB范圍 用途 ~ 消泡 ~ W/ O型乳化 7~ 潤(rùn)濕、滲透 8~18 O/ W型乳化 13~15 凈洗 15~18 增溶 HLB范圍 性質(zhì) 1~3 分散困難 3~6 微弱分散 6~8 略微分散 8~10 分散較易 10~13 分散容易 13 溶解或透明液 其中： W/ O型乳化是油包水型：水分散于油中； O/ W型乳化是水包油型；油分散于水中。 結(jié)論： HLB值在非離子表面活性中應(yīng)用最廣，上兩表只適用于非 離子型表面活性劑，但實(shí)際使用時(shí)偏差也很大。 表面活性劑的親水基與性質(zhì)的關(guān)系 一 、 親水基類型與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系 。 從 HLB值考慮 ， 親水基親水性的大小排序 。 － SO4Na、 － SO3Na、 、 － OPO3Na、 －COONa、 — OH、 — O－ 親水基類型 。 離子型表面活性劑： － OSO3Na、－ SO3Na、－ COONa、 －PO3Na、 、 、 － NHCH2COONa、－ N+(CH3)CH2COO等。 非離子型表面活性劑： — OH， — O— 還有比如 — CH2CH2O— N+ClN + (C H 3)2 N+ 性質(zhì) 不同的親水基 ， 其親水性差異很大 。 離子型表面活性劑：水中溶解度有較大差異 ， 但對(duì) cmc 影響不大 。 非離子型表面活性劑：低溫時(shí)易溶 ， T↑ ， 溶解度 ↓ ， 溶液 變渾濁 。 實(shí)際上 ， 親水基種類對(duì)表面活性劑性質(zhì)的影響較全面 . 二 、 親水基數(shù)量與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系 。 隨著親水基數(shù)量的增加 ， 表面活性劑的水溶性增大 。 由于親水基種類多 ， 較復(fù)雜：對(duì)于離子型表面活性劑 ， 增 加親水基的數(shù)量 ， 有效電荷增加 ， （ 同時(shí)電荷想斥力升高 ） ， 由于雙電層的影響使表面活性劑離子不易緊密排列 ， 不利于效 能增加 ， 效能降低 。 聚氧乙烯醚 （ 非離子型表面活性劑 ） 把離子基插入聚氧乙烯鏈中 ， 所以溶解性 、 發(fā)泡力 、 去 污力等性能均優(yōu)于單純的離子型表面活性劑或非離子型表面 活性劑 。 協(xié)同效應(yīng) ， 目前應(yīng)用廣泛 。 如：的德國(guó)巴斯夫公司 （ BASF） n↑， 降低表面張力的效能 ↑， （ 因?yàn)楸砻婊钚?↑） 三 、 親水基位置與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系 。 一般情況下 ， 親水基在分子中間時(shí) ， 表面活性劑分子不易在溶液中形成 膠束 ， 所以效率較低 ， 但表面活性劑分子在界面定向排列 ， 降低表面張力的效能較高 ， 所以潤(rùn)濕性好 。 O ( C H 2 C H 2 O ) n P O 3 N aR 親水基處于分子末端時(shí)： 易形成膠束 ， 所以效率較高 ， 但其效能較低 ， 去污力較佳 。 如洗滌劑 （ 十八稀醇硫酸酯鈉 ） 。 （ 1） 親水基在烷基上位置不同可以驗(yàn)證以上規(guī)律 。 圖 4 42 潤(rùn)濕性與表面活性劑濃度關(guān)系 。 潤(rùn)濕的時(shí)間短 ， 說明潤(rùn)濕性好 。 （ 2） 含苯類表面活性劑也有類似影響 。 復(fù)習(xí)：表面活性劑的親水基與其性質(zhì)的關(guān)系 導(dǎo)入：疏水基與其性質(zhì)的關(guān)系 一 、 疏水基種類與表面活性劑性質(zhì)的關(guān)系 。 疏水基的疏水性強(qiáng)弱順序： 氧代烴基 硅氧烷基 脂肪烴基的芳香烴基 芳香烴基 含有弱親水 基的烴基 注：同一類型疏水基 ,基疏水性不同 :一般分子量大的疏水性 分 子量小 (1)脂肪烴 :疏水性強(qiáng)弱：烷基 環(huán)烷基 稀烴 芳香烴 (2)相同烷烴：－ CF3－ CH3－ CH2－ 疏水基與其性能的關(guān)系 性質(zhì)： 由于疏水基的疏水性差異 ， 計(jì)算 HLB值會(huì)有誤差 。 所以使用 表面活性劑時(shí) ， 一般除了解表面活性劑種類及親水基外 ， 還指明 疏水基種類 。 通常疏水基結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相似 ， 才有好的效 果 。 二 、 疏水基支鏈與表面活性劑的關(guān)系 。 已知：支化度升高 ， cmc上升 ， 表面張力下降 ， 良好的潤(rùn)濕滲透 性 ， 但去污力降低 。 親水基處于分子中間 ， cmc上升 ， 表面張力下降 。 親水基處于分子末端 ， cmc下降 ， 表面張力上升 ， 去污力好 ， 但 潤(rùn)濕 、 滲透性差 。 疏水基的主要種類按疏水性強(qiáng)弱排列如下： （ 1） 氟代烴基： （ 2） 硅氧烷基： （ 3） 脂肪烴基： （ 4） 帶有脂 肪烴基的芳香烴基： （ 5） 芳香烴基； （ 6） 含有弱親水基的烴基 表面活性劑分子大小對(duì)性質(zhì)的影響 復(fù)習(xí)：表面活性劑親水基和疏水基對(duì)其性質(zhì)的影響 。 一 、 表面活性劑的分子大小對(duì)其性質(zhì)的影響 （ 比較顯著 ） 一般經(jīng)驗(yàn)： 相對(duì)分子質(zhì)量小的 ， 其潤(rùn)濕性 、 滲透性較好 。 相對(duì)分子質(zhì)量大的 ， 其洗滌作用 ， 乳化 、 分散性好 。 例：烷基硫酸鈉類表面活性劑： 潤(rùn)濕滲透性： C12H25SO4NaC14H29SO4Na C16H33SO4Na 洗滌作用： C12H25SO4NaC14H29SO4Na C16H33SO4Na 二 、 改變分子大小對(duì)其性質(zhì)的影響 離子型表面活性劑 對(duì)一定的 HLB值的表面活性劑 ， 陰 、 陽離子表面活性劑 的分子大小不易改變 。 因?yàn)楣潭朔肿拥挠H油基和親水基 后 ， 其 HLB值就基本固定了 ， 改變親油基鏈長(zhǎng)或親水基種類 會(huì)導(dǎo)致 HLB值的變化 。 非離子型表面活性劑 通過增加親水基 （ ） 和親油基鏈長(zhǎng) ， 可以很容 易地變更其相對(duì)分子質(zhì)量 ， 而保持 HLB值相對(duì)穩(wěn)定 。 若只改變親水基鏈長(zhǎng) ， 能很容易地調(diào)整其親水性大小 。 ( C H 2 C H 2 O ) n ① 圖 43及表 41是各種不同相對(duì)分子質(zhì)量的表面活性劑的去污力和 HLB 值及cmc。 表明分子大小對(duì)表面活性劑性質(zhì)的影響 ，因而選擇時(shí) ， 我們可根據(jù)需要選用不同的相對(duì)分子質(zhì)量 。 相對(duì)分子質(zhì)量大的 ， 潤(rùn)濕性好 。 相對(duì)分子質(zhì)量小的 ， 洗滌能力好 。 ② 圖 44為 Pluro