2.2　HLB值

2.2.1　基本概念

从表面活性剂的结构特点知道，表面活性剂具有一个对称的构造，一端亲油（疏水），一端亲水（疏油），由于构成亲油端和亲水端的基团可以有很多，因此，这些基团对表面活性剂整体的亲油性或亲水性的影响亦各不相同。亲油端的亲油强度大，相对地亲水端的亲水强度较小，则该表面活性剂表现出较强的亲油性。反之，则表现出较强的亲水性。因此，表面活性剂中的亲水基的亲水性与疏水基的亲油性的关系就决定了表面活性剂的性质和用途。

为了定量地反映表面活性剂中两端不同基团对表面活性剂亲油性或亲水性的综合影响程度，美国的科学家格里芬（W.D.Griffin）提出了亲水亲油平衡值的概念，用HLB值（Hydrophile-Lipophile-Balance）表示。

HLB值是一个相对值，HLB值的大小不仅影响表面活性剂的性能，而且也影响表面活性剂的用途。一般而论，表面活性剂的HLB值在0～40范围之内。石蜡完全没有亲水基，故石蜡的HLB=0，而月桂醇硫酸钠内含大量亲水基，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。

表面活性剂的性能与HLB值的关系如图2-1所示。实际上，选用表面活性剂的HLB值一般均在20以下，HLB值高者，表面活性剂的性能偏向增溶作用，HLB值低者，表面活性剂的性能偏向消泡作用。对纺织工业中常用的乳化剂而言，选用乳化剂的HLB值都在8～18之间。

2.2.2　HLB值的求算

从表面活性剂的结构上来看，表面活性剂分子一般总是由非极性的、亲油的碳氢链和亲水的基团共同构成，而且两部分分处两端，形成不对称的结构。因此，表面活性剂分子具有亲油又亲水的两亲性质。表面活性剂分子中亲水基团的亲水性与憎水性的关系，对于决定表面活性剂的性质、用途是极为重要的，而HLB值是衡量表面活性剂亲水性和亲油性的重要指标。

2.2.2.1　格里芬定律

根据格里芬（Griffin）定律，采用下列公式计算：

　　（2-1）

式中，M0表示憎水基分子量；M表示表面活性剂分子量。

例如：乙醇分子的结构简式为CH3—CH2—OH，结构式为

由于结构简式和结构式具有不同的区分亲水基的方法，如：

①

②

故，计算结果也不一样。

对于①计算式如下：

对于②计算式如下：

很显然，对于同种物质，由于区分亲水基和憎水剂的位置不同，其计算结果也不同。所以，规定用于润湿印版的表面活性剂的HLB值的取值范围为7～9，或者12～14。只要计算结果落在这两个数值区间的表面活性剂均可用作润湿印版的表面活性剂。

2.2.2.2　非离子表面活性剂

对非离子表面活性剂可用以下几个公式计算：

①多元醇脂肪酸：

HLB=20×（1-S/A）　　（2-2）

式中，S为脂的皂化数；A为酸的酸值。

②对于皂化数不易测定的表面活性剂，可采用下式：

HLB=（E+P）/5　　（2-3）

式中，E为环氧乙烷质量分数；P为多元醇的质量分数。

③只用亲水基的表面活性剂：

HLB=E/5　　（2-4）

对于某些结构复杂，含其他元素（如氮、硫、磷等）的非离子表面活性剂，以上公式均不适用。根据表面活性剂在水中的溶解度，从实践经验中可得出HLB的近似值（见表2-2）。

戴维思提出将HLB值作为结构团的总和处理，把表面活性剂分解为一些基团，每一基团对HLB值均有影响（见表2-3）。

根据不同不可区分亲水和亲油端的高分子，只要将分子结构式中的亲水基和亲油基找到，查表2-3，将对应数据代入式（2-5）就可以计算得到相应的HLB值。

HLB=7+∑（亲水基团数）-∑（亲油基团数）　　（2-5）

HLB值的计算虽较为复杂，有时对于一些结构复杂的表面活性剂计算也较为困难，但它与表面活性剂性质有着较为密切的联系。只有对HLB值这一概念有充分的了解，才能更好地掌握和运用表面活性剂，从而能正确地选择表面活性剂为印刷业服务。

2.2.2.3　HLB值的用途

表2-4列出了表面活性剂HLB值的范围和用途，用它能判断某种表面活性剂的用途。许多较重要的非离子活性剂的HLB值，从有关的手册中均可查到。有时为了迅速确定某种非离子表面活性剂的HLB值，可以参照表2-4和表2-2，采用溶解度实验法求得。

表2-5是目前胶印润湿液中常用的几种表面活性剂的HLB值。