第5章表面活性剂的结构与性能.ppt

第5章 表面活性剂的结构和性能5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u亲水亲油平衡亲水亲油平衡(HLB)值是表面活性剂的一种实用性量度，值是表面活性剂的一种实用性量度，它与分子结构有关，它与分子结构有关，用于表示表面活性剂的亲水性。用于表示表面活性剂的亲水性。uHLB亲水基的亲水性亲水基的亲水性/亲油基的亲油性亲油基的亲油性u一般来说，一般来说，HLB值低，表示亲水性差，亲油性强，可溶于值低，表示亲水性差，亲油性强，可溶于油中；反之，油中；反之，HLB值高说明亲水性强，可溶于水中。值高说明亲水性强，可溶于水中。u表面活性剂的表面活性剂的HLB值的范围为值的范围为140，由小到大亲水性增，由小到大亲水性增强。强。u一般一般HLB小于小于10认为亲油性好，大于认为亲油性好，大于10则认为亲水性好。则认为亲水性好。5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u几个标准几个标准u石蜡的石蜡的HLB=0u油酸的油酸的HLB=1u油酸钾的油酸钾的HLB=20u十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠HLB=40。u阴、阳离子表面活性剂的阴、阳离子表面活性剂的HLB在在140之之间，非离子表面活性剂的间，非离子表面活性剂的HLB在在120 之之间。间。5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u1.乳化法乳化法u用表面活性剂来乳化油相介质，当表面活性剂的用表面活性剂来乳化油相介质，当表面活性剂的HLB值与油相介质所需的值与油相介质所需的HLB值相同时，生成的值相同时，生成的乳状液最好。乳状液最好。u一般的表面活性剂都可以采用乳化法测出一般的表面活性剂都可以采用乳化法测出HLB值值u对于特殊、新型结构的表面活性剂，采用乳化法对于特殊、新型结构的表面活性剂，采用乳化法也可以得到可靠的结果，但此法的缺点是比较烦也可以得到可靠的结果，但此法的缺点是比较烦琐、费时。琐、费时。5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u1.乳化法乳化法5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u1.乳化法乳化法5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u2.浊点、浊数、相转变温度法浊点、浊数、相转变温度法u浊点法的原理是聚氧乙烯型非离子表面活性剂的浊点法的原理是聚氧乙烯型非离子表面活性剂的HLB值与使其水溶液发生浑浊的温度之间有一定值与使其水溶液发生浑浊的温度之间有一定的关系，通过测试浊点可以得知它的的关系，通过测试浊点可以得知它的HLB值。值。u浊数也称水数浊数也称水数，就是使一定质量分数，就是使一定质量分数(约约 10%)的表面活性剂有机溶剂的表面活性剂有机溶剂(可以是正丙醇、二氧六环可以是正丙醇、二氧六环等等)溶液发生混浊所需添加的水的毫升数。测定时溶液发生混浊所需添加的水的毫升数。测定时采用普通的滴定法即可，此法简单易行，但只适采用普通的滴定法即可，此法简单易行，但只适用于水溶性较小、分布较窄的表面活性剂。用于水溶性较小、分布较窄的表面活性剂。u浊点法和浊数法都十分简便，但要特别注意待测浊点法和浊数法都十分简便，但要特别注意待测样中不能有离子型表面活性剂或其他电解质存在。样中不能有离子型表面活性剂或其他电解质存在。5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u2.浊点、浊数、相转变温度法浊点、浊数、相转变温度法u对于一定的非离子表面活性剂油-水体系，在某一温度时表面活性剂的亲水亲油性质刚好平衡。即低温下可以形成O/W体系的体系可以在某一特定温度下形成W/O型乳状液，这一温度称为相转变温度(phase inversion temperature，PIT)。u非离子型表面活性剂的亲水基团（特别是聚氧乙烯链）的水合程度随温度升高而降低，表面活性剂的亲水性下降，其HLB值也降低。这使得用非离子表面活性剂做乳化剂时低温下形成的O/W型乳状液，升高温度可能变型为W/O型乳状液；反之亦然。u用电导仪测定乳液由O/W型变为W/O型的温度，由此可得乳液中表面活性剂的HLB。5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值2.浊点、浊数、相转变温度法浊点、浊数、相转变温度法5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值2.浊点、浊数、相转变温度法浊点、浊数、相转变温度法5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值3.临界胶束浓度法临界胶束浓度法表面活性剂表面活性剂cmc与与HLB之间有一定的对应关系。之间有一定的对应关系。5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u4.分配系数、溶解度法分配系数、溶解度法u5.水合热法水合热法u6.核磁共振法核磁共振法u7.色谱法色谱法u8.分子结构法分子结构法u9.结构因子法结构因子法u10.结构参数法结构参数法u11.极性指数法极性指数法5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u12.表面活性剂混合物的表面活性剂混合物的HLB计算计算u一般采用质量分数加和法计算，可满足一般应用的需要。一般采用质量分数加和法计算，可满足一般应用的需要。u70%的司盘的司盘20(HLB8.6)和和30%的吐温的吐温20(HLB16.7)混合时，则其混合物的混合时，则其混合物的HLB为为8.6 6.7 16.7 0.3 11.09AABBABWHLBWHLBHLBWW5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u12.表面活性剂混合物的表面活性剂混合物的HLB计算计算主要用于医药、化妆品、纺织业等，作W/O型乳化剂、湿润剂及机械用润滑剂等。5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u12.表面活性剂混合物的表面活性剂混合物的HLB计算计算u吐温吐温20u聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯,常用的非离子性去垢剂常用的非离子性去垢剂 5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u13.Griffin法（非离子型表面活性剂法（非离子型表面活性剂HLB值计算）值计算）u对于非离子型表面活性剂，对于非离子型表面活性剂，1949年年Griffin曾导出计曾导出计算值的公式。算值的公式。u聚乙二醇类和多元醇类非离子型表面活性剂聚乙二醇类和多元醇类非离子型表面活性剂10051005HLB亲水基部分的分子量值表面活性剂分子量亲水基分子量疏水基分子量亲水基分子量5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u13.Griffin法（非离子型表面活性剂法（非离子型表面活性剂HLB值计值计算）算）u对于聚氧乙烯类对于聚氧乙烯类(聚乙二醇型聚乙二醇型)5EOHLBEO为聚乙二醇部分的质量百分数5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u13.Griffin法（非离子型表面活性剂法（非离子型表面活性剂HLB值计算）值计算）u对于多元型脂肪酸酯非离子表面活性剂对于多元型脂肪酸酯非离子表面活性剂uS为多元醇的皂化值为多元醇的皂化值(皂化皂化1g试样所需试样所需KOH的的mg数数)，A为原料脂肪酸的酸值为原料脂肪酸的酸值(物质中有机酸的总含量物质中有机酸的总含量)。20(1/)HLBSA5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u13.Griffin法（非离子型表面活性剂法（非离子型表面活性剂HLB值计算）值计算）u皂化值不易测定的非离子型表面活性剂皂化值不易测定的非离子型表面活性剂uE为聚氧乙烯的质量分数，为聚氧乙烯的质量分数，P为多元醇的质量分数为多元醇的质量分数()/5HLBEP5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u13.Griffin法（非离子型表面活性剂法（非离子型表面活性剂HLB值计算）值计算）u含环氧丙烷或丁烷、氮、硫、磷等的非离子型含环氧丙烷或丁烷、氮、硫、磷等的非离子型表面活性剂表面活性剂u以上公式均不适用，需用实验测定。也可以根据以上公式均不适用，需用实验测定。也可以根据表面活性剂在水中的溶解度，从实践经验中得出表面活性剂在水中的溶解度，从实践经验中得出HLB值。值。5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u14.Davies法法uDavies于于1963年提出，表面活性剂的分子结构可以分年提出，表面活性剂的分子结构可以分解为一些基团。解为一些基团。u每一基团皆有其每一基团皆有其HLB值值(正或负），通过已知的实验结正或负），通过已知的实验结果，可得到各种基团的果，可得到各种基团的HLB 数值。数值。u将将HLB基团数代入计算下式，即可计算出表面活性剂的基团数代入计算下式，即可计算出表面活性剂的HLB值。值。7()()HLB 亲水的基团数亲油的基团数5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u14.Davies法法5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.1.表面活性剂的表面活性剂的HLB值值u14.Davies法法5.1 表面活性剂的基本功能及亲水亲油平衡u5.1.2 HLB值与表面活性剂性能的关系值与表面活性剂性能的关系u1.HLB与与cmc的关系的关系u2.HLB和乳化之间的关系和乳化之间的关系u3.HLB与与PIT之间的关系之间的关系5.2 表面活性剂的结构与性能u5.2.1 亲水基的结构和性能的关系亲水基的结构和性能的关系u1.亲水基类型的影响u亲水基种类繁多，位置可以位于疏水基链末端，也可移向亲水基种类繁多，位置可以位于疏水基链末端，也可移向中间任一位置，可大可小，也可以有几个亲水基。中间任一位置，可大可小，也可以有几个亲水基。u一般而言，相对疏水基来讲，亲水基的结构对表面活性剂一般而言，相对疏水基来讲，亲水基的结构对表面活性剂性能的影响较小。性能的影响较小。u相对表面活性剂的作用来说，疏水基作用是根本，亲水作相对表面活性剂的作用来说，疏水基作用是根本，亲水作用只是起到辅助性质。用只是起到辅助性质。u原则上讲，亲水基的作用只是如何使疏水基的作用更好地原则上讲，亲水基的作用只是如何使疏水基的作用更好地发挥而已。发挥而已。5.2 表面活性剂的结构与性能u5.2.1 亲水基的结构和性能的关系亲水基的结构和性能的关系u1.亲水基类型的影响5.2 表面活性剂的结构与性能u5.2.1 亲水基的结构和性能的关系亲水基的结构和性能的关系u1.亲水基类型的影响u离子基和非离子基形成的表面活性剂的差别主要表现在以离子基和非离子基形成的表面活性剂的差别主要表现在以下几个方面：下几个方面：u前者易受无机电解质的影响，前者易受无机电解质的影响，无机电解质加入能提高其无机电解质加入能提高其表面活性；而非离子表面活性剂一般不受无机电解质影响，表面活性；而非离子表面活性剂一般不受无机电解质影响，因其极性基不带电。因其极性基不带电。u离子型表面活性剂，特别是阴、阳离子之间不宜混合使离子型表面活性剂，特别是阴、阳离子之间不宜混合使用用(复配复配)，虽然在某些很低浓度及两者有适宜的混合比时，虽然在某些很低浓度及两者有适宜的混合比时，能更好地发挥表面活性剂的功能；非离子表面活性剂与几能更好地发挥表面活性剂的