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HLB值檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-09-08 15:02:11 更新時(shí)間：2025-09-18 17:29:48

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

親水親油平衡值（Hydrophile-Lipophile Balance, HLB）是表面活性劑領(lǐng)域最核心的概念之一。它由一個(gè)數(shù)值來(lái)量化表面活性劑分子中親水基團(tuán)和親油基團(tuán)（疏水基團(tuán)）的相對(duì)強(qiáng)度和比例。HLB值不是直接“檢測(cè)”出來(lái)的，而是通過(guò)計(jì)算或實(shí)驗(yàn)對(duì)比間接確定的。它是科學(xué)選擇乳化劑、潤(rùn)濕劑、洗滌劑等表面活性劑，實(shí)現(xiàn)最佳應(yīng)用效果的強(qiáng)大工具。本文將從專業(yè)視角，詳細(xì)解析HLB值的概念、確定方法及應(yīng)用指南。

一、核心概念與理論依據(jù)

HLB值體系由格里芬（Griffin）于1949年提出，并經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者發(fā)展完善。

HLB值范圍：通常為 0 到 20（對(duì)于大多數(shù)非離子型表面活性劑），數(shù)值越大，表明親水性越強(qiáng)；數(shù)值越小，則親油性越強(qiáng)。
經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：
- HLB 1-3：消泡劑
- HLB 3-8：水/油（W/O）型乳化劑
- HLB 7-9：潤(rùn)濕劑、鋪展劑
- HLB 8-16：油/水（O/W）型乳化劑
- HLB 13-15：洗滌劑
- HLB 15-18：增溶劑

二、 HLB值的確定方法

HLB值的確定主要分為兩大類：理論計(jì)算法和實(shí)驗(yàn)測(cè)定法。

（一）理論計(jì)算法（適用于已知結(jié)構(gòu)的表面活性劑）

格里芬公式（適用于多元醇脂肪酸酯類非離子表面活性劑）
- 公式： HLB = 20 × (1 - S/A)
- 參數(shù)：
  - S：表面活性劑的皂化值（Saponification Value）
  - A：原料脂肪酸的酸值（Acid Value）
- 注意：此方法需要實(shí)測(cè)皂化值和酸值，操作復(fù)雜，且僅適用于特定類型。

基團(tuán)貢獻(xiàn)法（Davies法，通用性更強(qiáng)）

原理：將表面活性劑分子分解為不同的基團(tuán)，每個(gè)基團(tuán)都有一個(gè)指定的HLB貢獻(xiàn)值（見(jiàn)下表）。將分子中所有基團(tuán)的貢獻(xiàn)值代數(shù)和加上7，即為該表面活性劑的HLB值。
公式： HLB = 7 + Σ(親水基團(tuán)數(shù)) - Σ(親油基團(tuán)數(shù))

常用基團(tuán)HLB貢獻(xiàn)值示例：

親水基團(tuán)	基團(tuán)貢獻(xiàn)值	親油基團(tuán)	基團(tuán)貢獻(xiàn)值
-SO??Na?	38.7	-CH?	-0.475
-COO?K?	21.1	-CH??	-0.475
-COO?Na?	19.1	-CH??	-0.475
酯（失水山梨醇環(huán)）	6.8	-CF??	-0.870
酯（自由）	2.4	-苯環(huán)	-1.662
-COOH	2.1
-OH（自由）	1.9
-O-	1.3
-OH（失水山梨醇環(huán)）	0.5

舉例計(jì)算：計(jì)算十二烷基硫酸鈉（SDS）的HLB值。
- 親油基團(tuán)： -CH?- × 12，貢獻(xiàn)值 = 12 × (-0.475) = -5.7
- 親水基團(tuán)： -SO??Na?，貢獻(xiàn)值 = 38.7
- HLB = 7 + (38.7) + (-5.7) = 40 （注：此計(jì)算結(jié)果與實(shí)際公認(rèn)值40接近，但HLB體系通常討論0-20，對(duì)于離子型表面活性劑，此公式可得出遠(yuǎn)大于20的值，仍具有參考意義。）

（二）實(shí)驗(yàn)測(cè)定法（適用于未知結(jié)構(gòu)或混合體系）

這是實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)中更常用、更實(shí)用的方法。

所需材料和設(shè)備：
- 一系列HLB值已知的標(biāo)準(zhǔn)表面活性劑（通常購(gòu)買商品化的HLB標(biāo)準(zhǔn)系列）。
- 待測(cè)的表面活性劑樣品。
- 燒杯、移液管、恒溫水浴鍋、攪拌器等。
- 顯微鏡（可選，用于觀察乳液類型）。
實(shí)驗(yàn)方法（常用方法）：
- 方法一：乳化法（最經(jīng)典、最常用）
  - 原理：要乳化某種特定的油，需要一個(gè)特定HLB值的表面活性劑。通過(guò)用不同HLB值的標(biāo)準(zhǔn)表面活性劑去乳化該油，形成最穩(wěn)定乳液的表面活性劑的HLB值，即為該油所需的所需HLB值（Required HLB）。反過(guò)來(lái)，也可以用已知所需HLB值的油來(lái)反推未知表面活性劑的HLB值。
  - 步驟：
    1. 準(zhǔn)備一個(gè)系列的標(biāo)準(zhǔn)乳化劑，其HLB值覆蓋一個(gè)較寬的范圍（如8-16）。
    2. 將固定比例的油、水和等量的每一種標(biāo)準(zhǔn)乳化劑混合，在相同條件下乳化。
    3. 將乳化后的樣品置于恒溫環(huán)境中，觀察其分層時(shí)間、析油速度或液滴大小。
    4. 選擇能形成最穩(wěn)定（分層最慢、液滴最細(xì)）的O/W型乳液的樣品，其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)乳化劑的HLB值，即為該油相的所需HLB值。
  - 應(yīng)用：若要測(cè)定未知樣品X的HLB值，則用一個(gè)已知所需HLB值（如12）的油重復(fù)上述步驟。用樣品X作為乳化劑，與HLB=12的標(biāo)準(zhǔn)樣品做對(duì)比。若樣品X乳化的效果與HLB=12的標(biāo)準(zhǔn)品相當(dāng)，則其HLB值也約為12。
- 方法二：水?dāng)?shù)法
  - 原理：將一定量的表面活性劑溶解在一種油性溶劑（如苯、二噁烷）中，然后用水滴定至出現(xiàn)永久性渾濁。所需水的體積（水?dāng)?shù)）與表面活性劑的HLB值有線性關(guān)系。
  - 特點(diǎn)：操作較快，適用于油溶性較好的非離子表面活性劑。
- 方法三：臨界膠束濃度（CMC）法
  - 原理：表面活性劑的HLB值與log(CMC)之間存在一定的線性關(guān)系。通過(guò)測(cè)定待測(cè)樣品的CMC，可以推算其HLB值。
  - 特點(diǎn)：更為理論化，需要專業(yè)設(shè)備（表面張力儀等）測(cè)定CMC。