葛利芬提出经验式可计算某些非离子表面活性剂的HLB值,根据葛利芬提出的计算式,计算的非离子表面活性剂的HLB值及其应用范围见表1。
道康宁的产品信息中就有葛利芬计算HLB值的经验式:HLB:(分子中亲水部分的质量百分数)÷5,与表1的计算值相符。说复杂一些,即表面活性剂分子中亲水基团占亲水亲油基团总和的质量百分数÷5就是HLB值,例如亲水基团占分子中的百分数为32%,则该表面活性剂的HLB值=32÷5=6.4。因此在设计表面活性剂配方时就可计算出产品的HLB值。还有一个计算公式,HLB=(环氧乙烷的分子重量/总聚合物的分子重量)×20,两式是一样的。
3乳液类型
表面活性剂最多的用途是制备乳液,乳液状态最主要有水包油O/W和油包水W/O两种类型,还有多相状态乳液,如水包硅油再包水的W/S/W的表面活性剂—D0wComing9011。决定乳液类型的因素有:乳化剂的性质、油一水体积之比、内相液体(被分散相)的加入方法、搅拌方式及容器表面性质等。当乳化剂用量足够,油一水体积比例合适(即不能过大或过小,过大乳化困难;过小乳液稳定性差),表面活性剂就起决定乳液类型的主要作用。
3.1O/W乳液
根据表1所示,制备水包油乳液应选择HLB值=8~18的表面活性剂。CER值为0.90~0.10。制备乳液的方法一种是将被分散相液体以微小粒子分散到连续相中,另一种方法是将被分散相液体溶解于另一液体中,然后使其适当地聚集而形成乳液。可以采用乳液聚合的方式和使用机械方法一快速搅拌、均质器、胶体磨等制备乳液。
乳化剂的加入方式有四种:一是乳化剂加入油相:预先将乳化剂加入被分散相一油相,然后将带有乳化剂的油相加人连续相一水相中;二是乳化剂加入水相:预先将乳化剂加入连续相一水相,然后再将油相加入到有乳化剂的水相;三是皂生成法:将脂肪酸乳化剂加入油相,碱加人水相,再将两相加以混合;四是交互添加法:在搅拌下逐渐将油相和水交互加于乳化剂中,使两相混合。目前多用第一种和第二种方法,尤其①法可制备较细微粒子乳液。乳液粒子<100nm为透明的微乳;乳液粒子在100nm一1000nm之间是细小粒径的乳液;乳液粒子>1000nm是大粒径乳液。
在水包油体系中,被分散相一油相是内相,连续相一水相是外相。乳化剂附在内相表面,形成如图20的示意图。表面活性剂的亲油基包裹在油相表面,亲水基向外伸入外相一水中,则形成均匀的O/W乳液:
3.2W/O乳液
根据表1所示,制备油包水乳液应选择HLB值=3—6的表面活性剂。CER值为1.5—4.0。(:l:CER—CohesiveEnergyRatio一内聚能比)制备油包水乳液比制备水包油乳液困难。
在油包水体系中,被分散相一水相是内相,连续相一油相是外相。乳化剂附在内相表面,形成如图26的示意图。表面活性剂的亲水基包裹在水相表面,亲油基向外伸入外相一油中,形成均匀的W/O乳剂。
3.3其它类型
对于有机硅产品还有适合油包硅油一S/O的表面活性剂,例如,DowComing@190流体;硅油包油和硅油包水一O/S和W/S,例如,DowComing@3225C配方助剂。在S/O和O/S的有机硅一有机乳液中,HLB值不适用,CER值分别为0.80~0.06和1.5~6.0。
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