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表面活性劑的HLB值、溶解性與溫度的關系

時間：2023-10-23 11:58:43 來(lai)源：創始人點擊：0次

1.表面活性劑的HLB值與應用關系

表(biao)面活(huo)性劑(ji)分子是(shi)同(tong)時具有(you)親水(shui)(shui)基(ji)和親油(you)(you)基(ji)的(de)(de)(de)兩親分子，不(bu)(bu)同(tong)類型(xing)的(de)(de)(de)表(biao)面活(huo)性劑(ji)的(de)(de)(de)親水(shui)(shui)基(ji)和親油(you)(you)基(ji)是(shi)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)，其親水(shui)(shui)親油(you)(you)性便不(bu)(bu)同(tong)。表(biao)面活(huo)性劑(ji)的(de)(de)(de)親水(shui)(shui)性可以(yi)用親水(shui)(shui)親油(you)(you)平衡(heng)值(zhi)(zhi)(hydrophile and lipophile balance ,values,HLB)來(lai)衡(heng)量，HLB值(zhi)(zhi)是(shi)表(biao)示表(biao)面活(huo)性劑(ji)親水(shui)(shui)性大(da)小的(de)(de)(de)相對數值(zhi)(zhi)，HLB值(zhi)(zhi)越(yue)大(da)，則(ze)親水(shui)(shui)性越(yue)強；HLB值(zhi)(zhi)越(yue)小，則(ze)親水(shui)(shui)性越(yue)弱，親油(you)(you)性越(yue)強。

表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)的HLB值(zhi)直接影(ying)響到它的性(xing)質和(he)應用(yong)。在應用(yong)時，根據不同(tong)(tong)(tong)的應用(yong)領域、應用(yong)對象選擇具有不同(tong)(tong)(tong)HLB值(zhi)的表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)。例如，在乳化(hua)和(he)去(qu)污方面，按照油或污的極性(xing)、溫度的不同(tong)(tong)(tong)選擇合(he)適HLB值(zhi)的表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)。表(biao)1-2列(lie)出了(le)具有不同(tong)(tong)(tong)HLB值(zhi)表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)的適用(yong)場合(he)。

表1-2 表面活性劑的HLB值與應用關系

不(bu)同類型(xing)(xing)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)，HLB值(zhi)(zhi)(zhi)可(ke)能不(bu)同，根據(ju)應用(yong)的(de)(de)需要(yao)，可(ke)以通過(guo)改變表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)的(de)(de)分子結構得到(dao)不(bu)同HLB值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)產品。對于離(li)子型(xing)(xing)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)，可(ke)以通過(guo)親油(you)基碳數(shu)的(de)(de)增減或親水基的(de)(de)種類的(de)(de)變化來(lai)調(diao)節HLB值(zhi)(zhi)(zhi)；對于非離(li)子型(xing)(xing)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)，則可(ke)以采取一定親油(you)基上連接的(de)(de)環氧乙烷鏈長或經基數(shu)目的(de)(de)增減來(lai)細微地調(diao)節HLB值(zhi)(zhi)(zhi)。表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)的(de)(de)HLB值(zhi)(zhi)(zhi)可(ke)以由計算得到(dao)，也可(ke)以測定得出。常見的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)的(de)(de)HLB值(zhi)(zhi)(zhi)可(ke)以從有關手冊或著作中查得。

2.表面活性劑溶解性與溫度的關系

離子型表面活性劑低溫時在水中的溶解度一般較小。如果增加表面活性劑在水溶液中的濃度，達到飽和狀態，表面活性劑便會從水中析出。但是，如果加熱水溶液，溶解度將會增大，當達到一定的溫度時，表面活性劑在水中的溶解度會突然增大。這個使表面活性劑在水中的溶解度突然增大的溫度點叫克拉夫特點(Krafft point)，也稱為臨界溶解溫度。這個溫度相當于水和固體表面活性劑的溶點，故臨界溶解溫度為各種離子型表面活性劑的特征常數，并隨烴鏈的增長而增加。

而非離子(zi)型表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)(特(te)別是(shi)(shi)聚乙二醇(chun)型)與(yu)(yu)離子(zi)型表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)正好相反，在低溫(wen)時(shi)易與(yu)(yu)水混溶(rong)，將其溶(rong)液加熱，達到(dao)某一(yi)溫(wen)度(du)時(shi)，表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)會(hui)析出、分(fen)層(ceng)，透明的溶(rong)液會(hui)突然變渾(hun)濁，這一(yi)析出、分(fen)層(ceng)并發生渾(hun)濁的溫(wen)度(du)點(dian)叫該表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)的濁點(dian)(cloud point)。這一(yi)過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)可逆(ni)的，溫(wen)度(du)達到(dao)濁點(dian)時(shi)乳濁液形成，降溫(wen)時(shi)透明溶(rong)液又重現(xian)。濁點(dian)是(shi)(shi)非離子(zi)型表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)的特(te)征常數(shu)。

聚乙二醇型表面活性劑(ji)之所(suo)以存(cun)在濁點，是因為(wei)聚乙二醇型非離子表面活性劑(ji)的親水是依靠其親水基(ji)中的醚鍵與水形(xing)成(cheng)氫(qing)(qing)(qing)鍵而實現的。氫(qing)(qing)(qing)鍵結合較(jiao)松散，不穩定(ding)，受溫度(du)的影(ying)響較(jiao)大，升高溫度(du)，分子的運動加劇，達(da)到一定(ding)程度(du)，氫(qing)(qing)(qing)鍵便(bian)斷裂，溶(rong)解的表面活性劑(ji)會析出，溶(rong)液變渾濁；降低(di)溫度(du)至(zhi)濁點以下，氫(qing)(qing)(qing)鍵又恢復(fu)，溶(rong)液便(bian)又變透明。

對(dui)于(yu)應用而(er)言，克拉夫特點(dian)是(shi)一個下(xia)限溫度(du)，而(er)濁點(dian)是(shi)一個上(shang)限溫度(du)。

3.表面活性劑的功能與表現形式主要發揮的作用

表面(mian)活(huo)(huo)性劑分子由于(yu)存在獨特(te)的兩親結構而(er)具有降(jiang)低(di)表面(mian)張力(li)、產生正吸附現象等諸多功(gong)能(neng)，例(li)如(ru)具有乳(ru)化、破乳(ru)、起泡(pao)、消泡(pao)、洗滌(di)、分散、凝聚、抗靜(jing)電和(he)潤濕等功(gong)能(neng)。這些使(shi)得表面(mian)活(huo)(huo)性劑在應用中有很(hen)多表現形式，可(ke)以發(fa)揮(hui)特(te)別的作用。

4.接觸角與潤濕的關系及潤濕作用

固(gu)(gu)體(ti)(ti)(ti)表面(mian)與液(ye)體(ti)(ti)(ti)接觸時，其(qi)表面(mian)能(neng)趨于減(jian)小，固(gu)(gu)體(ti)(ti)(ti)(或(huo)液(ye)體(ti)(ti)(ti))表面(mian)上的(de)氣體(ti)(ti)(ti)被液(ye)體(ti)(ti)(ti)取(qu)代的(de)過程稱為潤濕。

一滴(di)(di)液體(ti)滴(di)(di)在一個水(shui)(shui)平放(fang)置的(de)光滑固體(ti)表面上，往往呈(cheng)現如圖1-9所(suo)示(shi)的(de)兩種(zhong)形態。以(yi)(yi)接(jie)觸(chu)角θ表示(shi)潤(run)(run)濕(shi)(shi)性，通常(chang)將θ=90o作為(wei)潤(run)(run)濕(shi)(shi)與(yu)否的(de)標(biao)準。θ>90o為(wei)不潤(run)(run)濕(shi)(shi)，θ＜90o為(wei)潤(run)(run)濕(shi)(shi)。θ越小潤(run)(run)濕(shi)(shi)越好，接(jie)觸(chu)角接(jie)近于零叫作鋪展。如水(shui)(shui)滴(di)(di)與(yu)玻璃(li)的(de)接(jie)觸(chu)角小于90o，而與(yu)石蠟的(de)接(jie)觸(chu)角約為(wei)110o。接(jie)觸(chu)角的(de)大小可以(yi)(yi)作為(wei)衡量(liang)潤(run)(run)濕(shi)(shi)的(de)直(zhi)觀尺(chi)度(du)。

圖1-9 接觸角與潤濕的關系(xi)

表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑在(zai)(zai)固體表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)吸附(fu)(fu)(fu)，主要(yao)發生在(zai)(zai)高(gao)能表(biao)(biao)面(mian)(mian)，吸附(fu)(fu)(fu)的(de)結果使高(gao)能表(biao)(biao)面(mian)(mian)變為低(di)(di)(di)能表(biao)(biao)面(mian)(mian)，符(fu)合能量(liang)降低(di)(di)(di)的(de)原則。一般表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑在(zai)(zai)低(di)(di)(di)能表(biao)(biao)面(mian)(mian)沒有明顯的(de)吸附(fu)(fu)(fu)現象，但某些(xie)特殊表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑(如(ru)(ru)氟表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑)也能在(zai)(zai)低(di)(di)(di)能表(biao)(biao)面(mian)(mian)吸附(fu)(fu)(fu)(例(li)如(ru)(ru)聚乙烯表(biao)(biao)面(mian)(mian))，使其界面(mian)(mian)能降得(de)更低(di)(di)(di)。

5.表面活性劑分子在高能表面的吸附現象

表面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)的吸附(fu)可以(yi)看(kan)作是一種表面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)的界面(mian)(mian)定向(xiang)作用。也就是說(shuo)，表面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)的雙親分(fen)子吸附(fu)于固體(ti)(ti)表面(mian)(mian)上，形成在界面(mian)(mian)定向(xiang)排列(lie)的吸附(fu)層，此(ci)時(shi)表面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)的親水基朝向(xiang)固體(ti)(ti)，疏水基朝向(xiang)氣體(ti)(ti)，如圖1-10所示。

圖1-10 表面(mian)(mian)活性劑分子在高(gao)能表面(mian)(mian)的(de)吸附

降低界(jie)面(mian)能(neng)這一方法經常用于高能(neng)表(biao)(biao)面(mian)，以(yi)達(da)到防水(shui)、抗(kang)黏(nian)的(de)目的(de)。能(neng)降低高能(neng)表(biao)(biao)面(mian)潤濕(shi)性(xing)的(de)表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)劑主要有：重金屬(shu)皂類(lei)、高級脂肪酸類(lei)、有機胺鹽類(lei)、有機硅表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)劑、氟(fu)表(biao)(biao)面(mian)活性(xing)劑等，其中硅化合物與氟(fu)化合物作用最好。

轉載自：化工好料到

來源(yuan)：表面活性(xing)劑(ji)發展中心

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