当前课程知识点:精细化学品生产工艺学 > 第三章 表面活性剂 > 3.2-6 表面活性剂基础知识-HLB值及其它性质 > 考核-视频(附件含PPT)3.2-6
同学们好
我们通过表面活性剂的前两个性质
表面张力和胶束化性质的学习
我们目前所知道的
衡量表面活性剂活性大小的两个指标
也就是测定表面张力γ
和临界胶束浓度CMC值
那么还有没有其它可以测定
表面活性剂的性能指标呢
我们回顾一下表面活性剂的结构
它是由一端带亲水
一端带亲油基团的两部分组成的
那么如何衡量整个分子当中
亲水和亲油能力呢
这就是衡量
表面活性剂性能的第三个指标
亲水亲油平衡值
英文缩写为HLB值
是指表面活性剂分子当中
亲油和亲水基团
对油和水的综合亲和力
HLB值的大小也就决定了
表面活性剂的亲水亲油性能
它直接影响着表面活性剂的性能
比如说分散性能
溶解性能
去污能力等等
那么HLB值这个指标如何计算呢
我们先来看
通常HLB值会有多大
也就是亲水和亲油达到极限时
通常HLB值会有多大
也就是亲水和亲油达到极限时
分别能有多大
我们看多元醇型和聚乙二醇型
非离子型的表面活性剂体系当中
在这种体系中
HLB值的计算
可以采用griffin法来计算
也就是分子的HLB值
等于亲水基团的质量
除以亲水基团与亲油基团质量之和
再乘以20
对于没有亲水基团的这类物质来说
分子当中呈现出全亲油性
例如石蜡
它的HLB值根据公式来计算
亲水基团质量便等于0
所以它的HLB值也就是等于0
表明全亲油的物质
HLB值小到了为0
那么全部都是亲水基团的物质呢
例如聚乙二醇
我们再带入公式
可计算出它的HLB值等于1乘以20
也就是20
所以对于全亲水的分子来说
HLB值等于20
其余的表面活性剂分子
HLB值全处于0和20之间
我们对于全亲水
或者全亲油分子的HLB值
比较有概念了
那就是20和0
那么HLB值在0和20之间的分子呢
它的亲水或者亲油能力
大概是什么样的状态呢
我们可以通过
它在水溶液当中的分散状态
一定程度上来判断一下
例如HLB值在1到4时
这个值是比较小的
表面活性剂在水溶液当中
是直接不分散的
表明亲油能力是比较强
HLB值在3到6时
亲水能力有所增加
但在水溶液当中分散仍然不好
在HLB值等于6到8时
可以通过搅拌
来达到水溶液当中分散的目的
而上升到8到10时
来达到水溶液当中分散的目的
而上升到8到10时
表面活性剂分子
便可以在水溶液当中稳定的分散
超过10以后
开始有溶解的性能
当在10到13时
可以在溶液当中形成半透明状
大于13时
是可以形成透明的液体的
类似于溶解于水溶液当中
这样我们对于HLB值
所对应的表面活性剂亲水亲油的能力
有了初步的了解
我们并可以通过公式来计算它
但是有些酯类的分子
我们不太好确信
哪些是亲水性的基团
哪些是连接基团
基团的归属错误
便会导致算错HLB值
所以
如果能通过一些固定
可测定的指标来计算
得到的数值会更准确
可测定的指标来计算
得到的数值会更准确
例如
对于大多数的多元醇脂肪酸酯来说
我们就可以通过
测定脂肪酸酯的皂化价
和脂肪酸的酸价来计算
这类表面活性剂的HLB值为
20(1-皂化价S/酸价A)
但请同学们注意
我们在讲前面的两个计算公式时
全部加了限定条件
也就是它的体系适用的类别
一个是多元醇型和聚乙二醇型的
非离子型表面活性剂
一个是多元醇脂肪酸酯
对于不属于这类体系的物质呢
特别是对于新合成的表面活性剂
我们可以通过什么样的方法
特别是对于新合成的表面活性剂
我们可以通过什么样的方法
来计算HLB值呢
这里有一个官能团法
来计算任何表面活性剂的HLB值
化合物的HLB值
也就等于亲水基团的HLB值之和
减去亲油基团的HLB值之和
再加上7
官能团法需要用到各种基团的HLB值
我们来看几种常用基团的HLB值表
官能团法需要用到各种基团的HLB值
我们来看几种常用基团的HLB值表
亲水性基团的HLB值一般都比较大
在5到20之间
而亲油性基团的HLB值比较小
特别是强亲油性基团
比如含氟的基团
HLB值是小于1的
但利用该方法计算出来的HLB值
通常是比较大
会远远超过我们前面讲到的
全亲水时的分子HLB为20的这个数值
例如硫酸钠亲水基团
它的HLB值就有38.7
那么十二烷基硫酸钠的HLB值
通过官能团法来计算
为亲水基团硫酸钠的HLB值38.7
减去亲油基团的亚甲基和甲基
它们都是0.475
有十二个
再加上7等于40
是全亲水的聚乙二醇HLB值的2倍
上面我们讲到的都是针对
单一组分化合物的HLB值的计算方法
那么复配体系怎么计算呢
对于离子型表面活性剂复配
表面活性剂之间会有电荷的作用
会导致复配之后的实际HLB值
会跟通过一定方法计算的理论HLB值
差别比较大
通常需要结合实际的性能来测定
来去判断
而对于非离子型的表面活性剂
之间的复配体系
我们可以通过公式计算出来
比较能呈现实际的情况
具体计算方法为
复配体系的HLB值
等于每一种样品的HLB值
乘以所对应的质量分数之和
我们举个例子来分析一下
用60克HLB值为15的吐温80
与80克HLB值为4.7的司盘60混合
来计算复配之后的HLB值是多少
这道题非常简单
直接带入公式
混合体系的HLB值
直接带入公式
混合体系的HLB值
等于吐温80的HLB值15
乘以质量分数60%
加司盘60的HLB值4.7
乘以它所占的质量分数40%
计算出混合物的HLB值等于4.88
通过复配的方法
我们可以获得
在两种混合物HLB值4.7和15之间的
任何HLB产品
这是非离子表面活性剂
复配的一个优势
我们可以根据对HLB值的需要
例如我们需要HLB值为10的目标物
如果现有的商品没有
那么就可以用已知HLB值的
两种现有商品进行复配
来获得我们的目标产物
以上是表面活性剂
所呈现出来的亲水亲油的性能
我们可以用HLB指标来恒定它
不同HLB值的表面活性剂
亲水亲油能力不同
也就导致了其在水溶液当中的
溶解性能不同
也就是说明表面活性剂HLB值
直接影响了它在水溶液当中的溶解度
那么可否通过改变其它的因素
来调节溶解度呢
例如温度
通常
化合物随着温度的增高
在溶剂当中溶解度均为增加的
温度同样会对表面活性剂的溶解度
有影响
这就是我们所讲的
表面活性剂的第四个性质
温度对溶解度的影响
对于离子型表面活性剂来说
温度对溶解度的影响
对于离子型表面活性剂来说
随着温度的升高
溶解度会增大
当达到某一个温度时
溶解度会急剧的增大
我们把此时的温度
称为临界溶解温度点
也就是Kraff点
而对于非离子型表面活性剂来说
加热体系 升高温度
反而会导致非离子型
表面活性剂的溶解度降低
分子体系出现混浊的现象
我们把这种现象称为起浊
这时候的温度就是浊点或者昙点
Kraff点或浊点
也是衡量表面活性剂性能的指标
此外
表面活性剂还有个非常重要的性能
也就是表面活性剂胶束
与溶液的界面之间
可以形成界面电荷
表面活性剂分子在溶液当中
可以聚集成胶束
离子型的表面活性剂胶束
最外层会带有电荷
这种电荷会吸引周围相反的离子
最外层会带有电荷
这种电荷会吸引周围相反的离子
形成吸附双电层
当表面活性剂胶束离子移动时
会带动旁边的吸附双电层来进行移动
当表面活性剂胶束离子移动时
会带动旁边的吸附双电层来进行移动
这样
在表面活性剂胶束与溶液的界面之间
便会产生界面电荷
产生电位差
这个电位差便是Zeta电位
Zeta电位的重要意义在于
它决定了胶束溶液的分散稳定性
Zeta电位的绝对值
正的或者负的都转化成绝对值
绝对值越高
体系越稳定
即越容易溶解或者分散
可以抵抗聚集的能力就比较强
反之Zeta电位绝对值越低
越倾向于凝结或者凝聚
即吸引力超过了排斥力
分散被破坏而发生凝结或者凝聚
大家需要注意的是
Zeta电位的大小是一个绝对值
Zeta电位的正负
仅仅代表了离子的表面所带的电荷
也就是颗粒表面带正负电荷都可以
同性电荷是排斥的
这个电位差越大
那么它的排斥力也就越大
体系当中的颗粒也就越稳定
当Zeta电位在0到5毫伏的时候
体系中胶体或者颗粒会快速凝结
而当超过40毫伏时
才具有较好的稳定性能
我们知道
表面活性剂可以在溶液中形成胶束
要想得到胶束
溶液的浓度要超过CMC值
要想得到胶束
溶液的浓度要超过CMC值
那么这个胶束是否稳定
就要通过测试Zeta电位的大小
来评定它
绝对值大于40毫伏时
体系才具有比较好的稳定性
我们来回顾总结一下
好
我们来回顾总结一下
我们来回顾总结一下
这章的第一个难点
表面活性剂的性质
我们用表面张力值的大小
第一
我们用表面张力值的大小
我们用表面张力值的大小
来衡量表面活性剂
降低表面张力的能力
第二
我们用临界胶束浓度CMC值
来衡量胶束化性质
第三
用亲水亲油平衡值HLB值
来衡量亲水亲油的一个综合力
用亲水亲油平衡值HLB值
来衡量亲水亲油的一个综合力
第四
我们用Kraff点和浊点
来衡量温度对溶解度的一个影响
最后
我们通过界面电荷的大小Zeta电位
来判定表面活性剂在溶液当中
胶体的一个稳定性
这些指标和衡量的性质
都直接决定了表面活性剂的作用
我们下节课将结合表面活性剂的性质
为大家讲解表面活性剂的作用原理
请同学们继续关注我们的课程
-0 课程简介和参考资料
--参考书籍-1
--参考书籍-2
--参考书籍-3
--最新资讯分享
-1.1 精细化学品的定义和分类
--讲义 1.1
--考核-习题 1.1
-1.2 精细化工的特点
--讲义 1.2
--考核-习题 1.2
-1.3 精细化工现状和发展趋势
--讲义 1.3
--习题 1.3
-1.4 精细化工原料及林产精细化工
--讲义 1.4
--习题 1.4
--讨论:【思政教育】透过精细化工行业,如何看美国、中国和非洲发展?在专业领域,我们能做什么?
--辅助教学材料-皂荚果实、皂荚种仁、皂荚树培育区、挂果皂荚树
-1.5 拓展-访谈:精细化工中的法律知识
--讲义 1.5
--习题 1.5
-1.6 拓展-讲座 甘露聚糖胶研究与应用
--讲义1.6
-作业:【北林混合式教学线上学习要求】第一章笔记
-2.1-1 先修知识介绍-有机化学基础知识
--讲义 2.1-1
--习题 2.1-1
-2.1-2 先修知识介绍-淀粉和纤维素化学结构
--讲义 2.1-2
--习题 2.1-2
-2.1-3 先修知识介绍-松脂简介
--讲义 2.1-3
--习题 2.1-3
--讨论:琥珀与松香
-2.2 单元反应-卤化、磺化、羟基化和酰化反应
--讲义 2.2
--考核-习题 2.2
-2.3 单元反应-硝化与亚硝化、氨解、重氮化、烷基化与环化反应
--讲义 2.3
--考核-习题 2.3
-2.4 单元反应-氧化与还原、歧化及其它反应
--讲义 2.4
--考核-习题 2.4
-第二章 单元反应汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第二章 笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(松香树脂酸反应汇总)
-3.1 表面活性剂概述
--讲义 3.1
--习题 3.1
-3.2-1 表面活性剂基础知识-概念
--讲义 3.2-1
--考核-习题 3.2-1
-3.2-2 表面活性剂基础知识-结构和分类
--讲义 3.2-2
--考核-习题 3.2-2
--讨论:使用氨基酸表面活性剂的洁面究竟对皮肤有什么好处呢?
-3.2-3 表面活性剂基础知识-表面张力
--讲义 3.2-3
--考核-习题 3.2-3
-3.2-4 表面活性剂基础知识-胶束化性质
--讲义 3.2-4
--考核-习题 3.2-4
-3.2-5 表面活性剂基础知识-CMC值测定方法
--讲义 3.2-5
--考核-习题 3.2-5
--期刊论文-滴体积法测定表面活性剂溶液临界胶束浓度的新方法
-3.2-6 表面活性剂基础知识-HLB值及其它性质
--讲义 3.2-6
--考核-习题 3.2-6
-3.2-7 表面活性剂基础知识-作用
--讲义 3.2-7
--考核-习题 3.2-7
-3.2-8 表面活性剂基础知识-影响表面活性剂性能的因素
--讲义 3.2-8
--习题 3.2-8
-3.3-1 松香合成表面活性剂-歧化松香
--讲义 3.3-1
--考核-习题 3.3-1
-3.3-2 松香合成表面活性剂-歧化松香胺
--讲义 3.3-2
--习题 3.3-2
-3.3-3 松香合成表面活性剂-松香基表面活性剂
--讲义 3.3-3
--习题:3.3-3
--参考文献:8分
-3.4 常用表面活性剂产品
--讲义 3.4
--习题:3.4
-3.5 拓展-实验:一滴洗洁精的魅力
--讲义 3.5
--习题 3.5
-第三章 表面活性剂汇总
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-1
-作业:【北林混合式教学线上学习】第三章 笔记-2
-前三章知识点翻转课堂(含实验)
-作业:前三章讨论课总结(需上传)
-作业:梁希混合式第三章笔记
-4.1 胶粘剂概述
--讲义 4.1
--考核-习题 4.1
-4.2 植物单宁胶粘剂
--讲义 4.2
--考核-习题 4.2
-4.3 松香胶粘剂
--讲义 4.3
--习题 4.3
-4.4 拓展-访谈:软包装胶粘剂
--讲义 4.4
--习题 4.4
-第四章 胶粘剂笔记(北林林化17)
-5.1 食品添加剂概述
--讲义 5.1
--考核-习题 5.1
-5.2 食品抗氧化剂
--讲义 5.2
--考核-习题 5.2
-5.3-1 食用香料概述
--讲义 5.3-1
--习题 5.3-1
-5.3-2 食用香料-天然食用香料生产
--讲义 5.3-2
--考核-习题 5.3-2
-5.3-3 食用香料-香料单离技术
--讲义 5.3-3
--考核-习题 5.3-3
-5.3-4 食用香料-合成食用香料
--讲义 5.3-4
--习题 5.3-4
-5.3-5 实验:天然苯甲醛合成
-5.4 拓展-实验:糖尿病患者应该如何吃糖
--讲义 5.4
--习题 5.4
--讨论:甜味剂
-5.5 拓展-访谈:食品添加剂的安全问题
--讲义 5.5
--习题 5.5
-第五章 笔记
-6.1 医药制剂概述和银杏叶制剂
--讲义 6.1
--考核-习题 6.1
-6.2 松节油合成冰片
--讲义 6.2
--习题 6.2
-6.3 拓展-访谈:医改形式下的医药发展
--讲义 6.3
--习题 6.3
-6.4 拓展-讲座:松节油基萜类驱避剂与驱避机理的新认识
--讲义 6.4
-第六章 医药制剂笔记(北林林化17课程要求)
-7.1 造纸助剂概述
--讲义 7.1
--考核-习题 7.1
--讨论:对纸的认识
-7.2 造纸施胶剂概述
--讲义 7.2
--考核-习题 7.2
-7.3 强化松香施胶剂
--讲义 7.3
--习题 7.3
-7.4 纸张增强剂
--讲义 7.4
--考核-习题 7.4
-第七章 造纸助剂笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(4-7章内容)
-8.1 概述
--讲义 8.1
--考核-习题 8.1
-8.2 松香在涂料中应用
--讲义 8.2
--习题 8.2
-8.3 带锈涂料
--讲义 8.3
--考核-习题 8.3
--第八章 涂料笔记
-9.1-1 油墨概述
--讲义 9.1-1
--考核-习题 9.1-1
-9.1-2 油墨结构与生产过程
--讲义 9.1-2
--考核-习题 9.1-2
-9.1-3 松香在油墨中的应用
--讲义 9.1-3
--习题 9.1-3
-9.2 活性炭纤维
--讲义 9.2
--考核-习题 9.2
--第九章其它精细化学品笔记
-作业:梁希混合式教学笔记(8-9章)
-10.1 碳和氢元素分析
--讲义 10.1
--考核-习题 10.1
-10.2 氮元素分析
--讲义 10.2
--考核-习题 10.2
-10.3 硫和卤素分析
--讲义 10.3
--考核-习题 10.3
-10.4 精细化工产品的仪器分析法
--讲义 10.4
--考核-习题 10.4
-第十章 精细化学品的分析检测 学习要点、结构导图及精华笔记
-第十章 精细化学品的分析笔记
-北林林化讨论课视频