表面活性劑hlb值的分析方法及其應(yīng)用范圍

表面活性劑hlb值的分析方法及其應(yīng)用范圍

表面活性劑之所以能被廣泛使用，是因?yàn)樗挠H和力，其親度的相對大小為hlb值，這是表面活性劑選擇和應(yīng)用的重要因素。關(guān)于表面活性劑的hlb值的分析和計(jì)算有很多報(bào)道，但缺乏完整的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。特別是不同方法的適用性，因此無法進(jìn)行綜合分析和比較。這不利于表面活性劑的開發(fā)和應(yīng)用。作者總結(jié)了相關(guān)數(shù)據(jù)，分析了相關(guān)數(shù)據(jù)分析、計(jì)算方法及其應(yīng)用范圍。1不同比例的復(fù)合乳化劑的穩(wěn)定性乳化法的原理是用表面活性劑來乳化油相介質(zhì)時(shí),當(dāng)表面活性劑的HLB值與油相介質(zhì)所需的HLB值相同時(shí),生成的乳液穩(wěn)定性最好。對于一般的水性表面活性劑,可以使用松節(jié)油(所需HLB值為16)和棉籽油(所需HLB值為6)配制一系列需要不同HLB值的油相,每15份油相中加入5份待測表面活性劑,然后加入80份水,攪拌乳化,其中穩(wěn)定性最好的試樣中油相所需的HLB值就是表面活性劑的HLB值。對于油性表面活性劑,可以固定油相為棉籽油,用另外一種水溶性較大的表面活性劑如司盤60(所需HLB值為14.9)與待測表面活性劑配制成不同比例的系列復(fù)合乳化劑,根據(jù)上述相同的方法,也可測出表面活性劑的HLB值。在應(yīng)用乳化法時(shí)要注意以下兩個(gè)方面的問題:一混合表面活性劑的HLB值的計(jì)算,現(xiàn)在基本上都采用重量加和法,是一種粗略的算法。二是當(dāng)待測表面活性劑的乳化力較強(qiáng)時(shí),測得的HLB值是一個(gè)范圍。一般的表面活性劑都可以采用乳化法測出HLB值。對于特殊、新型結(jié)構(gòu)的表面活性劑,采用乳化法也可以得到可靠的結(jié)果,此法的缺點(diǎn)是比較繁瑣、費(fèi)時(shí)。2濁數(shù)及hlb值的測定方法濁點(diǎn)法的原理是聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑的HLB值與它的水溶液發(fā)生混濁的溫度之間有一定的關(guān)系,通過測定濁點(diǎn)可以得知它的HLB值。濁點(diǎn)測定時(shí)可將1%左右的表面活性劑水溶液置于大試管中,液面高50mm,在甘油浴中邊攪拌邊緩慢加熱,當(dāng)溶液透明度降低而變混濁時(shí),試管內(nèi)的溫度就是表面活性劑的濁點(diǎn)。濁數(shù)也稱水?dāng)?shù),就是使一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)(約10%)的表面活性劑有機(jī)溶劑(可以是正丙醇、二氧六環(huán)等)溶液發(fā)生混濁所需添加的水的毫升數(shù)。測定時(shí)采用普通的滴定法即可,此法簡單易行,但只適用于水溶性較小、分布較窄的表面活性劑。相轉(zhuǎn)變溫度法是用電導(dǎo)儀測定乳液由O/W型變?yōu)閃/O型時(shí)的溫度,由此得知乳液中表面活性劑的HLB值。有關(guān)的計(jì)算公式見表1。濁點(diǎn)法和水?dāng)?shù)法都十分簡便,但要特別注意待測試樣中不能有離子型表面活性劑或其他電解質(zhì)存在,微量的離子型表面活性劑可以使體系的濁點(diǎn)改變20℃以上。3“膠束+cmc”法表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)與表面活性劑的親油親水性之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。溶液很多性質(zhì)如表面張力、電導(dǎo)率、滲透壓等在此濃度之后,基本保持不變,可以用來測定表面活性劑的HLB值。有關(guān)計(jì)算公式見表2和表3。該法較簡單。但有幾個(gè)問題必須注意:一是表面活性劑形成膠束的能力除了與它的HLB值有關(guān)外,與它的立體結(jié)構(gòu)也有很大關(guān)系,同樣類型同CMC的支鏈產(chǎn)品和直鏈產(chǎn)品的HLB值應(yīng)該不同,而按照前面有關(guān)公式計(jì)算,二者卻是相同的。二是表面活性劑中常常含有少量未反應(yīng)的原料,有的產(chǎn)品中還存在一些電解質(zhì),它們對表面活性劑體系的CMC影響很大,此時(shí)采用CMC法計(jì)算HLB值誤差較大。三是本法對于表面活性劑混合物不太適用,表面活性劑混合物的CMC與混合物單體之間的關(guān)系非常復(fù)雜,和采用重量加和法算出的表面活性劑混合物的HLB值不一致。4溶解度法。對于油相或水中相的濃度,適用于表面活性劑的復(fù)配和濃度。當(dāng)分配系數(shù)法的原理是通過測定表面活性劑在一定的油水體系中兩相的分配系數(shù),來計(jì)算表面活性劑的HLB值。從HLB值的定義來講,該法是測定HLB值的最好方法之一。它應(yīng)適用于所有的表面活性劑。但有一點(diǎn)長期為人們所忽略,就是無論在油相還是在水相,當(dāng)表面活性劑超過一定濃度后都可能形成膠束,兩相的膠束性質(zhì)一般是不相同的,因此當(dāng)表面活性劑超過一定濃度后,分配系數(shù)不僅與HLB值有關(guān),而且與表面活性劑的總量也有關(guān),因而使測定和計(jì)算變得復(fù)雜。溶解度法只測定表面活性劑在油或水中某一相的濃度,具有和分配系數(shù)一樣的問題,根據(jù)活度來計(jì)算分配系數(shù)較為合理,但活度測定較困難。有關(guān)的計(jì)算公式見表4。5表面活性劑hlb的測量非離子表面活性劑分子中的極性基團(tuán)與水分子之間形成氫鍵會導(dǎo)致焓的變化,測定其相對大小就可以推算出表面活性劑的HLB值。對于混合表面活性劑,只要各種乳化劑之間沒有相互作用,也可以使用這種方法。該法簡便,但需要精密的測量儀器。有關(guān)的計(jì)算公式見表5。6表面活性劑共振波譜與hlb值的關(guān)系用核磁共振研究一些非離子表面活性劑親油和親水部分的氫原子時(shí)發(fā)現(xiàn),其共振波譜的特性值與表面活性劑的HLB值有良好的一致性,用于表面活性劑HLB值的計(jì)算有快速簡捷、重現(xiàn)性好的特點(diǎn)。對于表面活性劑混合物也適用。有關(guān)的計(jì)算公式見表6。7聚氧乙烯醚單元數(shù)對hlb值的影響用氣相色譜法測定表面活性劑HLB值的原理隨所用色譜柱的不同而不同。對于非極性色譜柱而言,試樣保留時(shí)間主要與表面活性劑的沸點(diǎn)有關(guān),例如對于聚氧乙烯醚系非離子表面活性劑同系物來說,分子中連接的聚氧乙烯醚單元數(shù)改變,沸點(diǎn)就隨之改變,親油親水性也隨之改變,關(guān)聯(lián)二者就可以得到HLB值的關(guān)系式。對于極性柱而言,試樣的出峰時(shí)間與它的極性大小有關(guān),顯然對于同系物而言,極性與它的相對親水性是密切相關(guān)的,由此也可以得出表面活性劑的HLB值。測量所用的色譜可以是紙色譜、液相色譜和薄層色譜等。也可用反相色譜測聚氧乙烯型