2.2　HLB值

2.2.1　基本概念

從表面活性劑的結構特點知道，表面活性劑具有一個對稱的構造，一端親油（疏水），一端親水（疏油），由于構成親油端和親水端的基團可以有很多，因此，這些基團對表面活性劑整體的親油性或親水性的影響亦各不相同。親油端的親油強度大，相對地親水端的親水強度較小，則該表面活性劑表現出較強的親油性。反之，則表現出較強的親水性。因此，表面活性劑中的親水基的親水性與疏水基的親油性的關系就決定了表面活性劑的性質和用途。

為了定量地反映表面活性劑中兩端不同基團對表面活性劑親油性或親水性的綜合影響程度，美國的科學家格里芬（W.D.Griffin）提出了親水親油平衡值的概念，用HLB值（Hydrophile-Lipophile-Balance）表示。

HLB值是一個相對值，HLB值的大小不僅影響表面活性劑的性能，而且也影響表面活性劑的用途。一般而論，表面活性劑的HLB值在0～40范圍之內。石蠟完全沒有親水基，故石蠟的HLB=0，而月桂醇硫酸鈉內含大量親水基，完全溶解于水中，故其HLB=40。HLB值越大，其水溶性越好，油溶性越差。反之，HLB值越小，其油溶性越好，水溶性越差。

表面活性劑的性能與HLB值的關系如圖2-1所示。實際上，選用表面活性劑的HLB值一般均在20以下，HLB值高者，表面活性劑的性能偏向增溶作用，HLB值低者，表面活性劑的性能偏向消泡作用。對紡織工業中常用的乳化劑而言，選用乳化劑的HLB值都在8～18之間。

2.2.2　HLB值的求算

從表面活性劑的結構上來看，表面活性劑分子一般總是由非極性的、親油的碳氫鏈和親水的基團共同構成，而且兩部分分處兩端，形成不對稱的結構。因此，表面活性劑分子具有親油又親水的兩親性質。表面活性劑分子中親水基團的親水性與憎水性的關系，對于決定表面活性劑的性質、用途是極為重要的，而HLB值是衡量表面活性劑親水性和親油性的重要指標。

2.2.2.1　格里芬定律

根據格里芬（Griffin）定律，采用下列公式計算：

　　（2-1）

式中，M0表示憎水基分子量；M表示表面活性劑分子量。

例如：乙醇分子的結構簡式為CH3—CH2—OH，結構式為

由于結構簡式和結構式具有不同的區分親水基的方法，如：

①

②

故，計算結果也不一樣。

對于①計算式如下：

對于②計算式如下：

很顯然，對于同種物質，由于區分親水基和憎水劑的位置不同，其計算結果也不同。所以，規定用于潤濕印版的表面活性劑的HLB值的取值范圍為7～9，或者12～14。只要計算結果落在這兩個數值區間的表面活性劑均可用作潤濕印版的表面活性劑。

2.2.2.2　非離子表面活性劑

對非離子表面活性劑可用以下幾個公式計算：

①多元醇脂肪酸：

HLB=20×（1-S/A）　　（2-2）

式中，S為脂的皂化數；A為酸的酸值。

②對于皂化數不易測定的表面活性劑，可采用下式：

HLB=（E+P）/5　　（2-3）

式中，E為環氧乙烷質量分數；P為多元醇的質量分數。

③只用親水基的表面活性劑：

HLB=E/5　　（2-4）

對于某些結構復雜，含其他元素（如氮、硫、磷等）的非離子表面活性劑，以上公式均不適用。根據表面活性劑在水中的溶解度，從實踐經驗中可得出HLB的近似值（見表2-2）。

戴維思提出將HLB值作為結構團的總和處理，把表面活性劑分解為一些基團，每一基團對HLB值均有影響（見表2-3）。

根據不同不可區分親水和親油端的高分子，只要將分子結構式中的親水基和親油基找到，查表2-3，將對應數據代入式（2-5）就可以計算得到相應的HLB值。

HLB=7+∑（親水基團數）-∑（親油基團數）　　（2-5）

HLB值的計算雖較為復雜，有時對于一些結構復雜的表面活性劑計算也較為困難，但它與表面活性劑性質有著較為密切的聯系。只有對HLB值這一概念有充分的了解，才能更好地掌握和運用表面活性劑，從而能正確地選擇表面活性劑為印刷業服務。

2.2.2.3　HLB值的用途

表2-4列出了表面活性劑HLB值的范圍和用途，用它能判斷某種表面活性劑的用途。許多較重要的非離子活性劑的HLB值，從有關的手冊中均可查到。有時為了迅速確定某種非離子表面活性劑的HLB值，可以參照表2-4和表2-2，采用溶解度實驗法求得。

表2-5是目前膠印潤濕液中常用的幾種表面活性劑的HLB值。