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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 來源(yuan)：創始(shi)人 點擊：0次

1.表面活性劑的HLB值與應用關系
表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)性劑分子是(shi)(shi)同(tong)(tong)(tong)(tong)時具(ju)有親(qin)(qin)(qin)水(shui)基和親(qin)(qin)(qin)油基的(de)兩親(qin)(qin)(qin)分子，不(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)類型的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)性劑的(de)親(qin)(qin)(qin)水(shui)基和親(qin)(qin)(qin)油基是(shi)(shi)不(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)，其親(qin)(qin)(qin)水(shui)親(qin)(qin)(qin)油性便不(bu)同(tong)(tong)(tong)(tong)。表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)性劑的(de)親(qin)(qin)(qin)水(shui)性可以用(yong)親(qin)(qin)(qin)水(shui)親(qin)(qin)(qin)油平衡值(zhi)(zhi)(hydrophile and lipophile balance ,values,HLB)來衡量，HLB值(zhi)(zhi)是(shi)(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)示表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)性劑親(qin)(qin)(qin)水(shui)性大小(xiao)的(de)相(xiang)對數值(zhi)(zhi)，HLB值(zhi)(zhi)越(yue)(yue)大，則親(qin)(qin)(qin)水(shui)性越(yue)(yue)強(qiang)；HLB值(zhi)(zhi)越(yue)(yue)小(xiao)，則親(qin)(qin)(qin)水(shui)性越(yue)(yue)弱，親(qin)(qin)(qin)油性越(yue)(yue)強(qiang)。
表面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)的(de)HLB值(zhi)直接(jie)影響(xiang)到它(ta)的(de)性(xing)(xing)質(zhi)和應(ying)用(yong)(yong)(yong)。在(zai)應(ying)用(yong)(yong)(yong)時，根(gen)據不(bu)同的(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)領(ling)域、應(ying)用(yong)(yong)(yong)對(dui)象選擇具有不(bu)同HLB值(zhi)的(de)表面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)。例如，在(zai)乳化和去污方面(mian)(mian)，按(an)照油或污的(de)極性(xing)(xing)、溫度的(de)不(bu)同選擇合適(shi)HLB值(zhi)的(de)表面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)。表1-2列出了具有不(bu)同HLB值(zhi)表面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)的(de)適(shi)用(yong)(yong)(yong)場合。
表1-2  表面活性劑的HLB值與應用關系

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不(bu)同類(lei)型的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑，HLB值(zhi)可(ke)能不(bu)同，根據應用(yong)的(de)(de)需要(yao)，可(ke)以(yi)(yi)(yi)通過改變表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑的(de)(de)分子(zi)結(jie)構得(de)(de)到不(bu)同HLB值(zhi)的(de)(de)產品。對(dui)于(yu)離子(zi)型表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑，可(ke)以(yi)(yi)(yi)通過親油基(ji)碳數(shu)的(de)(de)增減或親水基(ji)的(de)(de)種類(lei)的(de)(de)變化來(lai)調節HLB值(zhi)；對(dui)于(yu)非離子(zi)型表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑，則可(ke)以(yi)(yi)(yi)采取(qu)一(yi)定(ding)親油基(ji)上連接的(de)(de)環氧乙烷鏈長或經基(ji)數(shu)目的(de)(de)增減來(lai)細微地調節HLB值(zhi)。表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑的(de)(de)HLB值(zhi)可(ke)以(yi)(yi)(yi)由計算(suan)得(de)(de)到，也可(ke)以(yi)(yi)(yi)測定(ding)得(de)(de)出(chu)。常見的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑的(de)(de)HLB值(zhi)可(ke)以(yi)(yi)(yi)從有關(guan)手冊或著作中查(cha)得(de)(de)。
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(fei)離子型(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(特別是(shi)聚乙二醇型(xing))與離子型(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)正好相反，在低溫(wen)(wen)時(shi)易與水混溶(rong)(rong)，將其溶(rong)(rong)液加熱，達(da)到某一(yi)(yi)溫(wen)(wen)度(du)時(shi)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)會析出(chu)、分層(ceng)，透(tou)明的溶(rong)(rong)液會突然變渾濁(zhuo)，這一(yi)(yi)析出(chu)、分層(ceng)并發生(sheng)渾濁(zhuo)的溫(wen)(wen)度(du)點叫該表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)的濁(zhuo)點(cloud point)。這一(yi)(yi)過程是(shi)可(ke)逆的，溫(wen)(wen)度(du)達(da)到濁(zhuo)點時(shi)乳濁(zhuo)液形(xing)成，降溫(wen)(wen)時(shi)透(tou)明溶(rong)(rong)液又重(zhong)現。濁(zhuo)點是(shi)非(fei)離子型(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)的特征(zheng)常數(shu)。
聚乙二(er)醇型表面活性劑(ji)之所以存在濁(zhuo)點(dian)，是因(yin)為聚乙二(er)醇型非離子表面活性劑(ji)的(de)親水是依靠其(qi)親水基(ji)中的(de)醚鍵(jian)與(yu)水形成氫(qing)鍵(jian)而實(shi)現(xian)的(de)。氫(qing)鍵(jian)結合較松散(san)，不穩定，受溫度的(de)影響(xiang)較大，升高(gao)溫度，分(fen)子的(de)運動加劇，達到一定程度，氫(qing)鍵(jian)便斷裂，溶(rong)解的(de)表面活性劑(ji)會(hui)析出，溶(rong)液變渾濁(zhuo)；降低(di)溫度至(zhi)濁(zhuo)點(dian)以下(xia)，氫(qing)鍵(jian)又恢復，溶(rong)液便又變透明。
對(dui)于(yu)應用而(er)言，克拉(la)夫特點是一(yi)個下(xia)限(xian)溫度，而(er)濁點是一(yi)個上限(xian)溫度。
3.表面活性劑的功能與表現形式主要發揮的作用
表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)分(fen)子由于存(cun)在獨特的(de)兩親(qin)結構而具有降低表(biao)面張力、產生正吸附現象等諸多(duo)功能，例如具有乳(ru)化(hua)、破乳(ru)、起泡(pao)、消泡(pao)、洗滌、分(fen)散、凝聚、抗靜電和潤濕等功能。這(zhe)些使得表(biao)面活(huo)性(xing)劑(ji)在應用中有很多(duo)表(biao)現形式，可以(yi)發揮特別的(de)作(zuo)用。
4.接觸角與潤濕的關系及潤濕作用
固體表面與液體接觸(chu)時，其表面能趨于減小，固體(或(huo)液體)表面上的(de)氣體被液體取代(dai)的(de)過程稱為潤(run)濕。
一滴液(ye)體滴在一個水平(ping)放(fang)置的(de)(de)(de)光滑固(gu)體表(biao)面上，往往呈現如(ru)圖1-9所示的(de)(de)(de)兩種形態。以接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)θ表(biao)示潤(run)(run)濕(shi)性，通常將θ=90o作(zuo)(zuo)為(wei)潤(run)(run)濕(shi)與(yu)否(fou)的(de)(de)(de)標準(zhun)。θ>90o為(wei)不潤(run)(run)濕(shi)，θ＜90o為(wei)潤(run)(run)濕(shi)。θ越小潤(run)(run)濕(shi)越好，接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)接(jie)(jie)近于(yu)零(ling)叫作(zuo)(zuo)鋪展。如(ru)水滴與(yu)玻(bo)璃的(de)(de)(de)接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)小于(yu)90o，而與(yu)石(shi)蠟的(de)(de)(de)接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)約為(wei)110o。接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)的(de)(de)(de)大小可以作(zuo)(zuo)為(wei)衡量潤(run)(run)濕(shi)的(de)(de)(de)直觀尺度。

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圖1-9  接觸角與(yu)潤(run)濕的關系(xi)
表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面活(huo)性劑(ji)在固體表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面的(de)(de)吸附，主要發(fa)生(sheng)在高(gao)能(neng)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面，吸附的(de)(de)結果使高(gao)能(neng)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面變(bian)為低(di)能(neng)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面，符(fu)合能(neng)量(liang)降低(di)的(de)(de)原(yuan)則。一般表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面活(huo)性劑(ji)在低(di)能(neng)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面沒有(you)明顯的(de)(de)吸附現(xian)象，但某些特殊(shu)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面活(huo)性劑(ji)(如氟(fu)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面活(huo)性劑(ji))也能(neng)在低(di)能(neng)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面吸附(例如聚乙烯表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面)，使其界(jie)面能(neng)降得更低(di)。
5.表面活性劑分子在高能表面的吸附現象
表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性劑(ji)的(de)吸附(fu)(fu)可以看作(zuo)是(shi)一種表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性劑(ji)的(de)界面(mian)(mian)(mian)(mian)定向(xiang)作(zuo)用。也就是(shi)說，表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性劑(ji)的(de)雙親分子吸附(fu)(fu)于固(gu)體(ti)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)上，形(xing)成(cheng)在界面(mian)(mian)(mian)(mian)定向(xiang)排(pai)列的(de)吸附(fu)(fu)層，此時表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活性劑(ji)的(de)親水基朝向(xiang)固(gu)體(ti)，疏水基朝向(xiang)氣體(ti)，如圖1-10所示。

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圖(tu)1-10  表(biao)面活性劑分子在(zai)高(gao)能表(biao)面的吸附
降低(di)界面(mian)能(neng)這一方(fang)法經常用于高能(neng)表(biao)面(mian)，以達到防水、抗黏的目的。能(neng)降低(di)高能(neng)表(biao)面(mian)潤(run)濕性(xing)(xing)(xing)的表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)主要有：重(zhong)金(jin)屬皂類、高級脂肪酸類、有機(ji)胺鹽(yan)類、有機(ji)硅(gui)(gui)表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)、氟表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)等，其(qi)中硅(gui)(gui)化合(he)物與氟化合(he)物作(zuo)用最好。


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來源：表面(mian)活性劑發展中心

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