The HLB value (Hydrophile-Lipophile Balance) of a surfactant is an extremely important concept that quantifies the relative strength and balance between the hydrophilic (water-loving) and lipophilic (oil-lovingBu sayısal değer, emülsifikasyon, solubilizasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsifikasyon, emulsification, emulsification, emulsification, emulsification, emulsification, emulsification, emulsion, emulsion, emulıslatma, deterjan ve daha fazlası.

HLB değerlerinin aralığı ve anlamı

Aralık: Tipik olarak 0 ila 20 (bazı genişletilmiş sistemler 0 ila 40'a kadar gidebilir).

Yorum:

Düşük HLB (0?? 6): Güçlü lipofilik/hidrofobilik gösterir. Bu tür yüzey aktif maddeler suda düşük ya da hiç çözünürlük gösterir, ancak yağda iyi çözünürler. Su-yağ (W/O) emülsifleri için uygundur,köpük çıkarıcılar, yağda çözünen disperjanlar vb.

Orta HLB (7 ′′9): Orta derecede ıslatma ve yayılma yeteneği gösterir.

Orta HLB (8?? 15): İyi bir yağ-su emülsifikasyonu sağlar. Daha yüksek değerler genellikle daha istikrarlı emülsiyonlara (O / W türleri için) yol açar.

Yüksek HLB (13 ′′ 15): İyi deterjan ve temizlik performansı sunar.

Yüksek HLB (15 ′′ 18): Güçlü hidrofilik gösterir. Bu yüzey aktif maddeler suda iyi çözünür ve su içi yağ (O / W) emülsif ve çözünürler için uygundur.

Çok yüksek HLB (>18): Mükemmel su çözünürlüğü, esas olarak yağlı maddeleri suda çözünür kılmak için kullanılır.

HLB değerlerini hesaplama yöntemleri

HLB değerleri deneysel olarak belirlenebilir (örneğin, emülsifikasyon testi, bulut noktası yöntemi, kromatografi), ancak moleküler yapıya dayalı hesaplama yöntemleri daha yaygın olarak kullanılır.Aşağıdaki ana yaklaşımlar:

1.Griffin's Metodu (polietilen glikol bazlı ve poliol yağ asidi esteri olmayan iyonlu yüzey aktif maddeler için):

Formül: `HLB = 20 * (1 - S/A)

S: Saponifikasyon numarası (1 g örnekte serbest asitleri ve saponifikasyon esterlerini nötralize etmek için gereken mg KOH).

A: Asit sayısı (1 g yağ asidi nötralize etmek için gereken mg KOH).

Sınırlama: Doğru saponifikasyon ve asit değerleri gerektirir. Bilinmeyen veya belirlenmesi zor yüzey aktif maddeler için geçerli değildir (örneğin, rezin esterleri, lanolin türevleri,Polyether).

2Grup Katkısı Yöntemi (Davies Yöntemi ¢ Daha Geniş Uygulanabilirlik):

Bu yöntem, yüzey aktif maddesi molekülünü farklı gruplara (hidrofilik ve lipofilik) ayırır ve her birine belirli bir değer (grup numarası) verilir.

Formül: `HLB = 7 + Σ(Hidrofilik grup numaraları) - Σ(Lipophilik grup numaraları) `

Ortak grup numaraları:

Hidrofilik gruplar:

- SO4−Na+: 38.7

- COO-K+: 21.1

- COO-Na+: 19.1

N (tersiyer amin): 9.4

- COOH: 2.1

-OH (serbest): 1.9

- O-: 1.3

-CH2CH2O- (etilen oksit birimi): 0.33 (en yaygın olarak polioksetilen eterleri için kullanılır)

-CH2CH2CH2O- (propilen oksit birimi): -0.15

Lipofil gruplar:

-CH- / -CH2- / -CH3: -0.475

=CH-: -0.475

-CF2- / -CF3 ((fluorokarbon zincirleri): ≈ -0,87 (değişebilir)

Benzen halka: -1.662

Benzen halka: -1.662

Hesaplama Adımları:

1Moleküldeki tüm grupları tanımlayın.

2Her hidrofilik/lipofilik grup için grup numarasını bulun.

3- Tüm hidrofilik grup numaralarının toplamı.

4Tüm lipofilik grup numaralarının toplamı.

5Formülü uygulayın: HLB = 7 + (ΣHydrophilic) - (ΣLipophilic).

Avantajları: Geniş uygulanabilirlik, moleküler yapısı bilinen sürece, hem iyonik hem de iyon olmayan yüzey aktif maddeler için çalışır (Griffin'in yöntemi için uygun olmayanlar da dahil).

Dezavantajları: Kesin moleküler yapıyı gerektirir; bazı karmaşık grupların belirsiz veya mevcut olmayan grup numaraları olabilir.

3. Polietilen Glikol Eterleri ve Polietilen Noniyonik Suruf Etkenleri için Basitleştirilmiş Hesaplama:

Formül: `HLB = (E / 5) `

E: Surfactant molekülündeki polietilen glikol (etilen oksit, EO) zincirinin ağırlık yüzdesi.

Daha Genel Formül: `HLB = (Hidrofil bölümün moleküler ağırlığı/Toplam moleküler ağırlık) * (20 / k) `

Yalnızca polioksietilen hidrofilik grubu olan yüzey aktif maddeler için (örneğin, yağ alkol etioksilatları AEO, alkilfenol etioksilatları APEO), k = 1, basitleştirerek:`HLB = (EO zincirinin moleküler ağırlığı/Toplam moleküler ağırlık) * 20`

Poliol yağ asit esterleri için (örneğin, Span serisi), k = 5, basitleştirme: `HLB = (E / 5)`, içinde `E` EO birimlerinin ağırlık yüzdesi (% EO).

Avantaj: Polyeter bazlı yaygın ionlu olmayan yüzey aktif maddeler için hızlı ve kolay hesaplama.

HLB Değerlerinin Pratik Uygulamalar

HLB değerleri yüzey aktif maddeleri uygulamaları için merkezi önem taşır:

1Emulsifikasyon: HLB'nin en kritik uygulaması.

Yağ Fazının Gerekli HLB'si: Her yağ veya yağ karışımının, tipik olarak deneysel olarak belirlenen, istikrarlı emülsiyonlar oluşturmak için belirli bir "gerekli HLB"si vardır.

Emülsiflerin seçimi: Tek veya karışık emülsifler, ilgi alanındaki emülsiyon türüne (O/W veya W/O) ve yağ fazının istenen HLB değerine göre seçilir.

O / W emülsiyonları: Genellikle daha yüksek HLB emülsiflerini gerektirir (8 ′′ 18).

W / O emülsiyonları: Daha düşük HLB emülsiflerini gerektirir (3 ′′ 6).

Karışık emülsifler: Genellikle, yağ aşaması için optimum HLB elde etmek ve emülsifikasyon verimliliğini artırmak için farklı HLB değerlerine sahip iki veya daha fazla emülsifler karıştırılır (sinerjik etki).Bir karışımın HLB ağırlıklı ortalama olarak hesaplanır.:

`HLB karışımı = (W1 * HLB1 + W2 * HLB2 +... + Wn * HLBn) / (W1 + W2 +... + Wn) `

- Hayır.

`W1, W2, ..., Wn ≠ her bileşenin kütleleri ve ≠ HLB1, HLB2, ..., HLBn`, karşılıklı HLB değerleridir.

2Çözünürlük: Sıfır veya yarı saydam çözeltiler oluşturmak için suyun içinde az çözünen maddelerin (örneğin, kokular, yağlar, ilaçlar) yüzey aktif mikellerine çözülmesi.

Yeterince büyük mikeller oluşturmak için yüksek HLB yüzey aktif maddeleri (> 15, örneğin Tween serisi, Cremophor RH serisi) gerektirir.

3.Deterjensi: Temizleyici maddeler ıslatma, emülsifikasyon, çözünürlük ve dağılım dengesini korumalıdır.

Tipik olarak, etkili yağ çıkarılması ve suda dağılımı için orta-yüksek HLB (13 ′′ 15) gerektirir.

4Islatma ve yayılma: Islatmayı veya yayılmayı artırmak için katı bir yüzeyde sıvının temas açısını azaltmak.

En iyi şekilde orta HLB yüzey aktif maddeleri (7 ′′ 9) ile elde edilir, bu da yüzey gerilimini etkili bir şekilde düşürür ve arayüzlerde hızlı bir şekilde emilir.

5. Defoaming & Antifoaming: Köpük oluşumunu kırmak veya önlemek.

Köpükleyici ortamda düşük çözünürlüklü düşük HLB yüzey aktif maddeleri (1 ′′ 3) gerektirir (örneğin, Span serisi, L serisi polieter, silikon antifoamlar).Hava-sıvı arayüzünde köpük-güçlendirici maddeleri yerinden oynatırlar., film dayanıklılığını azaltır.

6Dağınıklık: Sıvı bir ortamda katı parçacıkları dengeleme.

HLB seçimi dispersiyon ortamına (su veya yağ) ve parçacık yüzey özelliklerine bağlıdır.

Su içindeki hidrofobik parçacıklar: Orta ve yüksek HLB.

Yağdaki hidrofilik parçacıklar: Düşük HLB.

Önemli Noktalar

Kesin Kural Değil, Kılavuz: HLB güçlü bir tarama aracıdır ancak tek kriter değildir.sıcaklık, su kalitesi, pH ve diğer katkı maddeleri.

Deneysel Veriler: Birçok yaygın yağ (parafin, bitkisel yağlar, silikonlar) ve yüzey aktif maddeler, ön tarama için HLB aralıklarını yayınladı.

İyonik vs. İyonik olmayan yüzey aktivantları: Griffin'ler ve basitleştirilmiş polieter yöntemleri esas olarak iyonik olmayan yüzey aktivantlarına uygulanır. İyonik yüzey aktivantları genellikle Davies'in yöntemini kullanır,ve HLB'leri daha fazla iyonik kuvvet ve pH'dan etkilenir..

Sıcaklık Etkileri: Ionlu olmayan yüzey aktif maddeler (özellikle polioksetilen eterler) için, sıcaklığın artması suda çözünürlüğü azaltır ve etkili bir şekilde HLB'yi düşürür (bulut noktası fenomeni).Bu, yüksek sıcaklık veya sıcaklığa duyarlı uygulamalar için çok önemlidir.

Sonuçlar

HLB değerlerini, hesaplamalarını ve pratik uygulamalarını anlamak, yüzey aktif maddesi formülasyonlarını seçmek ve tasarlamak için temel bir unsurdur.Sıfır bir şekilde yüzey aktif adaylarını daraltabilir ve emülsifikasyon için uygunluklarını tahmin edebilirsiniz.Bununla birlikte, HLB bir deneysel ve rehber bir parametredir; nihai formülasyon performansı ve istikrarı titiz testlerle doğrulanmalıdır.Bir formülatörün araç çantasında vazgeçilmez bir araçtır., ama mükemmel formülasyonu açmak da deneyim ve bütünsel yargılama gerektirir.