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 方法一：計(jì)算親水親油平衡值 （HLB值）

表面活性劑的種類(lèi)繁多，對(duì)于一定的體系究竟應(yīng)采用哪種表面活性劑較合適，效率最高目前對(duì)此類(lèi)問(wèn)題尚缺乏定量的理論指導(dǎo)。而目前較為一致的看法是，比較表面活性劑分子中的親水基團(tuán)的親水性和親油基團(tuán)的親油性是一項(xiàng)衡量效率的重要指標(biāo)，而親水基團(tuán)的親水性和親油基團(tuán)的親油性可以有兩種較為簡(jiǎn)單的表示方法：

前一種方法屬差值法，而后一種方法屬比值法。

戴維斯（Davis）和格里芬（Griffin）分別從差值法和比值法建立了用H.L.B值（Hydrophile-Lipophile Balance）即"親憎平衡值"以表示表面活性劑的親水性的方法。

戴維斯法的計(jì)算公式為：

表12-6 一些基團(tuán)的 H.L.B 值(戴維斯法)

親水基H	HLB值	親水基H	HLB值	親水基H	HLB值
-OSO3Na -COOK -COONa	38.7 21.1 19.1 9.4 6.8 2.4	-COOH -OH(游離) -OH(失水山梨醇環(huán)中) -(C2H4O)-	2.1 1.9 1.3 0.33	-CF2- -(C3H6O)-	-0.870 -0.475 -0.15

戴維斯法所能提供的數(shù)據(jù)（HLB值）不多，故其應(yīng)用有一定的局限性，但其對(duì)闡明構(gòu)成表面活性劑分子各原子基團(tuán)的結(jié)構(gòu)與其親媒性（親水性及親油性）作用的定量關(guān)系有一定意義。

另一計(jì)算方法是格里芬法，屬比值法。格里芬提出的公式為：

(12-87)

這一計(jì)算方法最早用于聚乙二醇型和多元醇型的非離子型表面活性劑的 H.L.B 值。石蠟完全沒(méi)有親水基，其 H.L.B 值為0，而完全為親水基的聚乙二醇的 H.L.B 值為20，故非離子型表面活性劑的 H.L.B. 值介于 0～20 之間。

表12-7列舉壬烷基酚和環(huán)氧乙烷的各種加成物的 H.L.B. 值，并從其在油及水中的溶解變化規(guī)律可以看出 H.L.B. 值與表面活性劑的親水（親油）性關(guān)系-H.L.B. 值愈大則親水性愈強(qiáng)而 H.L.B. 值愈小則親油性愈強(qiáng)。

表12-7 壬基酚和環(huán)氧烷加成物的 H.L.B. 值

表中數(shù)據(jù)計(jì)算以 m＝4 為例：∵M_壬基酚＝220，M_{環(huán)氧乙烷}＝44，則

H.L.B.值僅適用于非離子型表面活性劑，然而，它能指出每一種活性劑的大致適用于何種用途，故仍具有一定的實(shí)際意義，表12-8列舉 H.L.B 值與其適應(yīng)性的數(shù)據(jù)以供參考。

表12-8 H.L.B.范圍和適應(yīng)性(乳化燃油燃燒原理動(dòng)畫(huà)觀看)

H.L.B. 值常作為選擇乳化劑的依據(jù)之一。這是因?yàn)槿榛瘎┑男逝c油相的性質(zhì)有關(guān)，不同的油要求乳化劑有不同的 H.L.B. 值。例如若需要乳化含 20% 石蠟（H.L.B＝10）和 80% 某種芳族礦物油（H.L.B＝13），則所需乳化劑的 H.L.B 值為 10×0.20＋13×0.80＝12.4， 為此目的可試用 60% 聚氧乙烯月桂醇（H.L.B＝16.9）與 40% 聚氧乙烯十六醇（H.L.B＝5.3），所得 H.L.B＝(16.9×0.60)＋(5.3×0.40)＝12.2。

方法二： HLB法(親水親油平衡法)和PIT法(相轉(zhuǎn)變溫度法). 

 現(xiàn)適用于選擇乳化劑的方法主要有兩種:HLB法(親水親油平衡法)和PIT法(相轉(zhuǎn)變溫度法).前者適用于各種類(lèi)型表面活性劑,后者是對(duì)前一方法的補(bǔ)充,只適用于非離子型表面活性劑.

1、HLB值與乳化劑篩選

    一個(gè)具體的油-水體系究竟選用哪種乳化劑才可以得到性能最佳的乳狀液,這是制備乳狀液的關(guān)鍵.最可行的方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選,HLB值有助于篩選工作.通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),作為O/W型(水包油型)乳狀液的乳化劑其HLB值常在8~18之間;作為W/O型(油包水型)乳狀液的乳化劑其HLB值常在3~6之間.

    在制備乳狀液時(shí),除根據(jù)欲得乳狀液的類(lèi)型選擇乳化劑外,所用油相性質(zhì)不同對(duì)乳化劑的HLB值也有不同要求,并且乳化劑的HLB值應(yīng)與被乳化的油相所需一致.
   
2、油相被乳化所需乳化劑測(cè)定方法

    有一種簡(jiǎn)單的確定被乳化油所需HLB值的方法:目測(cè)油滴在不同HLB值乳化劑水溶液表面的鋪展情況,當(dāng)乳化劑HLB值很大時(shí)油完全鋪展,隨著HLB值減小,鋪展變得困難,直至在某一HLB值乳化劑溶液上油剛好不展開(kāi)時(shí),此乳化劑的HLB值近似為乳化油所需的HLB值.這種方法雖然粗糙,但操作簡(jiǎn)便,所得結(jié)果有一定參考價(jià)值.

3、混合乳化劑篩選

    第一步先要知道油的HLB值。然后選擇陰離子、非離子表面活性劑，調(diào)配成與油相相應(yīng)的HLB值。大功基本告成。
   利用表面活性劑在水中的溶解情況可以估計(jì)該表面活性劑的HLB值范圍(見(jiàn)表1).
水溶液外觀 不分散 不良分散 攪拌后乳狀分散 穩(wěn)定乳狀分散 半透明至透明 透明液
HLB值　　　1~4　　 3~6　　　　6~8　　　　　 8~10　　　　10~13　　　13~20
    乳化劑的種類(lèi)很多，早期選擇乳化劑的方法多憑經(jīng)驗(yàn)，Griffin和Davies提出尋找混合乳化劑的HLB值和測(cè)定被乳化的油所需HLB值的方法來(lái)選擇乳化劑。這種方法是基于每一種乳化劑都具有一定的HLB值，而每一種被乳化的油又都有一個(gè)所需HLB值，當(dāng)選用的乳化劑的HLB值符合油所需HLB值時(shí)，就可制得較穩(wěn)定的乳劑。但是，單個(gè)乳化劑所具有的HLB值不一定恰好與被乳化的油所需的HLB值相適應(yīng)，所以常將兩種不同HLB值的乳化劑混合使用，以獲得最適的HBL值，混合乳化劑的HLB值可按下式計(jì)算
　
         HLB混合＝HLBa•Wa+HLBb•Wb/Wa+Wb　
式中，a、b分別為兩種已知HLB值的單個(gè)乳化劑，Wa、Wb分別為兩種乳化劑的重量

如;液體石蠟所需最適宜HLB值的測(cè)定
用吐溫80 （HLB＝15.0）及司盤(pán)80（HLB＝4.3）配成HLB值為6.0，8.0，10.0，12.0，及14.0的五種混合乳化劑，計(jì)算各單個(gè)乳化劑的百分用量，填于下表：
HLB 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0
Tween80         
Span80         
    取5支50ml干燥有塞量筒，各加入12ml液體石蠟，再分別加入上述不同HLB值的混合乳化劑1.0ml,劇烈振搖10秒鐘，然后加入蒸餾水4ml,振搖20次，然后沿管壁慢慢加入蒸餾水使成全量40ml,振搖30次即成乳劑，經(jīng)放置5'，10'，30'，60'后，分別觀察并記錄各乳劑分層毫升數(shù)。
HLB 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0
5'后分層ml數(shù)         
10'后分層ml數(shù)         
30'后分層ml數(shù)         
60'后分層ml數(shù)         
根據(jù)以上觀察結(jié)果，液體石蠟所需的HLB值為（），所成乳劑屬（O/W）型。

方法三、估算法

（一）HLB值的概念

表面活性劑分子中親水和親油基團(tuán)對(duì)油或水的綜合親和力稱(chēng)為親水親油平衡值（hydrophile－lipophile balance，HLB）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將表面活性劑的HLB值范圍限定在0～40，其中非離子表面活性劑的HLB值范圍為0～20，即完全由疏水碳?xì)浠鶊F(tuán)組成的石蠟分子的HLB值為0，完全由親水性的氧乙烯基組成的聚氧乙烯的HLB值為20，既有碳?xì)滏溣钟醒跻蚁╂湹谋砻婊钚詣┑?/span> HLB值則介于兩者之間。親水性表面活性劑有較高的 HLB值，親油性表面活性劑有較低的 HLB值。親油性或親水性很大的表面活性劑易溶于油或易溶于水，在溶液界面的正吸附量較少，故降低表面張力的作用較弱。

表面活性劑的HLB值與其應(yīng)用性質(zhì)有密切關(guān)系,HLB值在3～6的表面活性劑適合用做W/O型乳化劑， HLB值在 8～18的表面活性劑，適合用做 O/W型乳化劑。作為增溶劑的HLB值在13～18，作為潤(rùn)濕劑的 HLB值在 7～9等，如圖 4－2所示。

圖 4－2  不同 HLB值表面活性劑的適用范圍

一些常用表面活性劑的HLB值列于表4-3。非離子表面活性劑的HLB值具有加和性，例如簡(jiǎn)單的二組分非離子表面活性劑體系的HLB值可計(jì)算如下：

                      （4-1）

如，用45％司盤(pán)60（HLB=4.7）和55％吐溫60（HLB=14.9）組成的混合表面活性劑的HLB值為4.31。但上式不能用于混合離子型表面活性劑HLB值的計(jì)算。

    （二）HLB值的理論計(jì)算法

如果把表面活性劑的HLB值看成是分子中各種結(jié)構(gòu)基團(tuán)貢獻(xiàn)的總和，則每個(gè)基團(tuán)對(duì)HLB值的貢獻(xiàn)可以用數(shù)值表示，這些數(shù)值稱(chēng)為HLB基團(tuán)數(shù)（group number），將各個(gè)HLB基團(tuán)數(shù)代入下式，即可求出表面活性劑的HLB值，該計(jì)算值與一些實(shí)驗(yàn)測(cè)定法的結(jié)果有很好的一致性：

       HLB=Σ（親水基團(tuán) HLB數(shù)）-Σ（親油基團(tuán)HLB數(shù)）+7

 如十二烷基硫酸鈉的HLB值為：

              HLB=38.7-（0.475×12）+7=40.0

     表面活性劑的一些常見(jiàn)基團(tuán)及其HLB基團(tuán)數(shù)列于表4-4。

                        表4-4 用于計(jì)算HLB值的基團(tuán)數(shù)

親水基團(tuán)              基團(tuán)數(shù)        親油基團(tuán)               基團(tuán)數(shù)

-SO4Na             38.7               -CH-                   0.475   -SO3Na              37.4              -CH2-                  0.475   -COOK              21.1              -CH3                   0.475 -COONa             19.1              ＝CH-                  0.476   -N＝                9.4              -CH2-CH2-CH2-O-         0.15   酯(失水山梨醇環(huán))    6.8              -CH-CH2-O-             0.15   酯（自由）          2.4               CH3   -COOH               2.1               苯環(huán)                   1.662 -OH（自由）         1.9              -CF2-                   0.870 -O-                 1.3              -CF3                   0.870 -OH（失水山梨醇環(huán)） 0.5               CH3 -(CH2CH2O)-          0.33            -CH2-CH-O-               0.15