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在水基加工液中HLB概念的应用
发布时间:2015-01-23     来源:上海市润滑油品行业协会
    表面活性剂是水基加工液的必然组份,其分子均由憎水基和亲水基两部分构成。这两种基团的相对强度决定了表面活性剂在水中的溶解度。为了从“量”上来描绘这个值的相对大小,在大量实验基础上提出了“HLB”值的概念。“HLB”值能从亲水、亲油角度反应出表面活性剂的性质,其数值大小和使用性能也有一定联系。充分认识、掌握这个概念,对表面活性剂的选用、水基加工液的调配会有相当的指导作用。

     本期刊授课堂特遨长期对“HLB”值研究、实践验证很有造诣的南京优耐特添加剂研究所所长王余高、技术总监张康夫两位专家撰文传授概念,,2011年协会有准备组织专题讲座或培训,以飨水基加工液研发、生产提升质量之需。

在水基加工液中HLB概念的应用

     水基加工液包括乳化液、微乳化液、清洗剂、热处理液等都离不开表面活性剂的选择,而表面活性剂的HLB值又是一个不可缺失的指标。

     HLB为hydrophile  lipophile  balance 即亲水亲油平衡的英文缩写。1949年W.L.Griffin首先提出了HLB概念,而后日本小田、川上在1952、1953年又分别作了补充。国内最早报导的是石得中、洪阿锦在1964年发表的“在配制农药乳剂时HLB的应用”。1965年笔者在“材料保护”杂志上发表了“在配制乳化油时HLB应用”。

    HLB概念在国内经半个多世纪的应用,已被普遍接受,在近年来的胶体化学著作中,也都作了详尽的述说,应用范围得以进一步扩大。作为前沿的纳米技术也离不开用表面活性剂加以“修饰”,仍与HLB选择相关。市场上各种中、外表面活性剂商品几乎都注明了相应的HLB值,也是为了使水基加工液配伍、组合的精准、方便表面活性剂在结构上都由亲油基团和亲水基团两部份组成。其在水中或在油中的分散状态,就取决沪这两类基团的相对强度,并以HLB值来表示。HLB值大的,可在水中呈透明状分散;HLB值小的则在水中完全不溶HLB值之所以能得到广泛应用,是因为具有加和性。如40%的Span《司本》20(HLB值为8.5)和60%的Tween《吐温》600(HLB值为14.9),此量混合乳化剂的HLB值则为:8.4×40%+14.9×60%=12.3。

    HLB值的另一个重要性应用,是当被乳化物确是以后,其O/W乳化所需HLB最佳值是固定的,即不以乳化剂品种两改变。而被乳化物其乳化所需的HLB值同样也可运用加和性规则。不同混合乳化剂的乳化效率可由“钟形曲线”来判断。
                          
    贝歇尔著的“乳化液理论与实践” 《化学工业出版社 1963》提出了“钟形曲线”(见左图)。钟形曲线的横座标是混合乳化剂的HLB值,纵座标是乳化效率。当被乳化物固定后,形成水包油即O/W所需乳化剂的最佳HLB值并不以乳化剂的种类而改变。钟形曲线下部是可乳化区,其中钟形曲线的高度表示乳化效率,而其宽度则表示可乳化范围。钟形曲线的应用扩大了HLB概念的应用,因为Griffin当年并未引入乳化效率,也未涉及到乳化剂的结构。

    关于HLB值的计算方法和被乳化物所需的HLB值、钟形曲线应用等内容可直接查阅“水基金属加工液”《化学工业出版社  2008 》。

    近年来,HLB概念得到更广泛的应用,其中包括如何调整:乳化油的所需HLB值与储备碱度、单片防锈性;微乳化液的消泡性与体系的HLB值;气相二氧硅/二甲基硅油/亲水性表面活性剂类消泡剂与水基体系HLB值;非离子表面活性HLB浊点使用温度与HLB、水基清洗液体系申HLB与渗透、乳化的选择性;羧酸类水溶性缓蚀剂防锈性与体系HLB值等一系列有趣的相关性。同样,在油分散体系中,油溶性添加剂也多为表面活性剂,也有相应的HLB值,碱性磺酸盐中碳酸盐粒子的分散;铜纳米用油酸皂“修饰”并分散在AN机械油中,也都与油溶性表面活性剂的HLB值相关。

    表面活性剂在水中、油中的分散性,将直接影响到相关产品的性能,这些都与表面活性剂的HLB值概念的应用息息相关,因此HLB值概念行将受到更多关注。