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乳化剂的选择——HLB法（亲水亲油平衡法）

发布: 2009-5-27 16:54 | 作者: XWLJR | 来源: 万客化工在线

乳化剂的选择——HLB法（亲水亲油平衡法）
HLB法（亲水亲油平衡法）适用于各种类型表面活性剂，它的主要方法是：
1 HLB值与乳化剂筛选
一个具体的油-水体系究竟选用哪种乳化剂才可以得到性能最佳的乳状液，这是制备乳状液的关键。最可靠的方法是通过实验筛选，HLB值有助于筛选工作。通过实验发现，作为O/W型（水包油型）乳状液的乳化剂其HLB值常在8~18之间；作为W/O型（油包水型）乳状液的乳化剂其HLB值常在3~6之间。在制备乳状液时，除根据欲得乳状液的类型选择乳化剂外，所用油相性质不同对乳化剂的HLB值也有不同要求。并且，乳化剂的HLB值应与被乳化的油相所需一致。
有一种简单的确定被乳化油所需HLB值的方法：目测油滴在不同HLB值乳化剂水溶液表面的铺展情况，当乳化剂HLB值很大时油完全铺展，随着HLB值减小，铺展变得困难，直至在某一HLB值乳化剂溶液上油刚好不展开时，此乳化剂的HLB值近似为乳化油所需的HLB值，这种方法虽然粗糙，但操作简便，所得结果有一定参考价值。
2 HLB值与最佳乳化剂的选择
每种乳化剂都有特定的HLB值，单一乳化剂往往很难满足由多组分组成的体系的乳化要求。通常将多种具有不同HLB值的乳化剂混合使用，构成混合乳化剂，既可以满足复杂体系的要求，又可以大大增进乳化效果。欲乳化某一油-水体系，可按如下步骤选择最佳乳化剂。
①油-水体系最佳HLB值的确定
选定一对HLB值相差较大的乳化剂，例如，Span-60（HLB=4.3）和Tween-80（HLB=15）。按不同比例配制成一系列具有不同HLB值的混合乳化剂，用此系列混合乳化剂分别将指定的油水体系制成系列乳状液，测定各个乳状液的乳化效率（可用乳状液的稳定时间来代表，也可以用其他稳定性质来代表），与计算出的混合乳化剂的HLB，作图，可得一钟形曲线。与该曲线最高峰相应的HLB值即为乳化指定体系所需的HLB值。显然，利用混合乳化剂可得到最适宜的HLB值，但此乳化剂未必是效率最佳者。
所谓乳化剂的效率好是指稳定指定乳状液所需乳化剂的浓度最低，价格最便宜。价格贵但所需浓度低得多的乳化剂也可能比价格便宜，浓度大的乳化剂效率高。
②乳化剂的确定
在维持所选定乳化体系所需HLB值的前提下，多选几对乳化剂混合，使各混合乳化剂之HLB值皆为用上述方法确定之值，用这些乳化剂乳化指定体系，测其稳定性，比较其乳化效率，直到找到效率最高的一对乳化剂为止。值得注意的是，这里未提及乳化剂的浓度，但这并不影响这种选配方法，因为制备一稳定乳状液所要求的HLB值与乳化剂浓度关系不大.在乳状液不稳定区域内。当乳化剂浓度很低或内相浓度过高时，才会对本方法有影响。
采用HLB方法选择乳化剂时，不仅要考虑最佳HLB值，同时还应注意乳化剂与分散相和分散介质的亲和性。一个理想的乳化剂，不仅要与油相亲和力强，而且也要与水相有较强的亲和力。把HLB值小的乳化剂与HLB值大的乳化剂混合使用，形成的混合膜与油相和水相都有强的亲和力，可以同时兼顾这两方面的要求。所以，使用混合乳化剂比使用单一乳化剂效果更好。综上所述，决定指定体系乳化所需乳化剂配方的方法是：任意选择一对乳化剂，在一定范围内改变其混合比例，求得效率最高之HLB值后，改变复配乳化剂的种类和比例，但仍需保持此所需HLB值，直至寻得效率最高的复配乳化剂。
3  HLB值与混合乳化剂配比
在复配乳化剂时，采用多少量合适可通过各自的HLB值和指定体系所需的HLB值求得。例如，在进行醋酸乙烯酯的O/W型乳液聚合时，乳化剂用量为3%，采用SDS和Span-65为乳化剂，已知SDS的HLB值为40，Span-65的HLB值为2.1，乳液聚合时要求的HLB值平均为16.0。
设Span-65在混合乳化剂中的质量分数为w%，则40（1-w%）+2.1w%=16，解之得w%=63.3%。则SDS在混合乳化剂中的质量分数为36.7%。由此可知，在醋酸乙烯酯的O/W型乳液聚合体系中，Span-65的用量占3%×63.3%=1.9%；SDS的用量占3%×（1-63.3%）=1.1%。
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