表面活性剂的理化性质和生物学性质

表面活性剂的理化性质和生物学性质

（一）HLB值的概念

表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力称为亲水亲油平衡值（hydrophile-lipophile balance，HLB）。根据经验，将表面活性剂的HLB值范围限定在0～40，其中非离子表面活性剂的HLB值范围为0～20，即完全由疏水碳氢基团组成的石蜡分子的HLB值为0，完全由亲水性的氧乙烯基组成的聚氧乙烯的HLB值为20，既有碳氢链又有氧乙烯链的表面活性剂的HLB值则介于两者之间。亲水性表面活性剂有较高的HLB值，亲油性表面活性剂有较低的HLB值。亲油性或亲水性很大的表面活性剂易溶于油或易溶于水，在溶液界面的正吸附量较少，故降低表面张力的作用较弱。

表面活性剂的HLB值与其应用性质有密切关系,HLB值在3～6的表面活性剂适合用做W/O型乳化剂，HLB值在8～18的表面活性剂，适合用做O/W型乳化剂。作为增溶剂的HLB值在13～18，作为润湿剂的HLB值在7～9等，如图4－2所示。

图4－2 不同HLB值表面活性剂的适用范围

一些常用表面活性剂的HLB值列于表4-3。非离子表面活性剂的HLB值具有加和性，例如简单的二组分非离子表面活性剂体系的HLB值可计算如下：

（4-1）

如，用45％司盘60（HLB=4.7）和55％吐温60（HLB=14.9）组成的混合表面活性剂的HLB值为4.31。但上式不能用于混合离子型表面活性剂HLB值的计算。

表4-3 常用表面活性剂的HLB值

（二）HLB值的理论计算法

如果把表面活性剂的HLB值看成是分子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB值的贡献可以用数值表示，这些数值称为HLB基团数（group number），将各个HLB基团数代入下式，即可求出表面活性剂的HLB值，该计算值与一些实验测定法的结果有很好的一致性：

HLB=Σ（亲水基团 HLB数）-Σ（亲油基团HLB数）+7

如十二烷基硫酸钠的HLB值为：

HLB=38.7-（0.475×12）+7=40.0

表面活性剂的一些常见基团及其HLB基团数列于表4-4。

表4-4 用于计算HLB值的基团数

亲水基团基团数亲油基团基团数

-SO

4

Na 38.7 -CH- 0.475

-SO

3Na 37.4 -CH

2

- 0.475

-COOK 21.1 -CH

3

0.475 -COONa 19.1 ＝CH- 0.476

-N＝ 9.4 -CH

2-CH

2

-CH

2

-O- 0.15

酯(失水山梨醇环) 6.8 -CH-CH

2

-O- 0.15

酯（自由） 2.4 CH

3

-COOH 2.1 苯环 1.662

-OH（自由） 1.9 -CF

2

- 0.870

-O- 1.3 -CF

3

0.870

-OH（失水山梨醇环） 0.5 CH

3

-(CH

2CH

2

O)- 0.33 -CH

2

-CH-O- 0.15

表1 浊度法测定HLB值对照表

HLB值越大，表示该表面活性剂的亲水性越强，反之，则亲油性越强，HLB值在10附近的亲水亲油能力均衡。