离子型和非离子型表面活性剂的HLB值及CMC值文档格式.docx
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-N(叔胺)9.4=CH-
酯(失水山梨醇6.8衍生的基团数目:
环)
酯(自由的)2.4-(CH-CH-O)-0.3322
-COOH2.1-(CH-CH-CH-O)--0.1522
-OH(自由的)1.9
表面活性剂的HLB值
既然表面活性剂是由亲油基团和亲水基团所组成,形成既有亲油性,又有亲水性的双亲结构,人们试图用一种定量的数据描述这种特性。
试验表明,表面活性剂的亲水基相同时,亲油基的相对分子量越大,基团的链越长,表面活性剂的水溶性越差,油溶性越好,表明表面活性剂亲油基的亲油性与其分子内亲油基的相对质量大小有一定的关系。
而表面活性剂的亲水性就比较复杂,因为亲水基的种类很多,有的表面活性剂分子中的亲水基的质量分数可表示其亲水性。
例如,聚乙二醇型的非离子表面活性的亲水基——聚氧乙烯部分的质量分数越大,亲水性越强,二者成正比,因此,可以用亲水基的质量分数表征该表面活性剂的亲水性大小。
但是,多数表面活性剂尽管具有相同质量分数的亲水基,亲水性并不相同,因此,并非所有表面活性剂均能以分子中亲水基的质量分数代表其亲水性。
影响表面活性剂活;
眭的主要因素主要有亲水基种类、亲油基种类、总分子量、分子结构以及亲油基和亲水基的相对质量大小等。
Griffin提出用表面活性剂的亲水亲油平衡值,HLB值表示表面活性剂的亲水性。
HLB是英文HydrophileLipophilicBalance的缩写。
根据表面活性剂的分子组成,可计算其HLB值:
亲水基部分的分子质量100HLB值=————————————————————×
—
亲水基部分的分子质量+憎水基部分的分子质量5
表面活性剂的HLB值越大,其亲水性越强,在水中的溶解度越大。
表8-4列出了表面活性剂在水中的溶解度与其HLB值的大致关系。
表8-4表面活性剂的水溶性与HLB值的关系
HLB值表面活性剂的水溶性HLB值表面活性剂的水溶性
稳定分散1,4在水中几乎不分散8,10有透明感的分散,透3,6在水中不完全分散10,13明6,8搅拌则分散13,透明溶液
图8-8是不同HLB值的表面活性剂的主要用途或应用范围。
在图8-9中还画出脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)分子中烷基醇的碳原子数和HLB值及其相应产品性质的关系。
其碳原子数及HLB值不同时的应用范围明显不同。
实际上,除了HLB值外,影响表面活性剂应用范围的还有其他多种因素。
因此,图8-8和图8-9与实际用还有一定距离。
在表面活性剂中,只有聚醚的HLB值可以从2到29,因为环氧乙烷和环氧丙烷可以在很大范围选择搭配。
像石蜡、烯烃等的分
子中没有亲水基,其HLB值=0;
聚乙二醇的分子中没有疏水基,只有亲水基,因此HLB值=20。
聚乙二醇型非离子表面活性剂的HLB值在0,20之间。
只有聚醚的HLB值可到29。
上述HLB值的计算式,只适用于非离子型表面活性剂。
根据非离子表面活性剂的类型,HLB值的计算式适当进行变形,便于实际应用。
对于聚乙二醇型非离子表面活性剂:
E
HLB值=——
S
式中E是表面活性剂分子中亲水基——聚乙二醇的质量百分数,,。
对于多元醇型非离子型表面活性剂:
HLB值=20(1-S/A)
式中S是多元醇酯的皂化值,且是所用原料脂肪酸的酸值。
酸值A是表示有机物的酸度的一种指标,通常用中和1g有机物质中酸性成分所需要的氢氧化钾的毫克数来表示。
主要用来测定油脂和蜡的样品中游离酸(主要是游离脂肪酸)的含量。
皂化值S原本是使1s油脂完全皂化时所需要的氢氧化钾的毫克数。
表示在1s油脂等物质中,游离的和化合在酯内的脂肪酸的含量。
用它可以估计酯类化合物中所含化合的脂肪酸的性质,以及所含游离的脂肪酸的数量。
一般而言,在酯类化合物中,化合的脂肪酸的分子量较小,或游离的脂肪酸的数量较大,则皂化值较大。
离子型表面活性剂的HLB值不能使用上式计算,至今也未有计算方法。
因为一般的阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的亲水基的亲水性,比非离子表面活性剂的亲水基的亲水性大得多,加上其亲水基的种类比非离子表面活性剂的复杂得多。
因此,每单位重量的亲水基,在不同表面活性剂中的亲水性各不相同。
所以,HLB值的计算式不能用于离子型表面活性剂。
离子型表面活性剂的HLB值是根据它们的乳化性能的不同,通过对标准油的乳化实验以测定其HLB值的。
表8-5列出主要表面活性剂的HLB值。
表8-5主要表面活性剂的HLB值
HLB分类表面活性剂
油酸约1脂肪酸等十六(烷)醇约1
甘油一酸酯(工业用)2.8,3.5
8.6山梨糖醇酐单月桂酸酯
6.7山梨糖醇酐单棕榈酸酯多元醇酯4.7山梨糖醇酐单硬脂酸酯
4.3山梨糖醇酐单油酸酯
1.8山梨糖醇酐三油酸酯
13.3山梨糖醇酐单月桂酸酯4molEO加多元醇酯环氧乙烷加成物16.7成物
15.6山梨糖醇酐单月桂酸酯20molEO
9.6加成物
14.9山梨糖醇酐单棕榈酸酯20molEO
10.0加成物
15.0山梨糖醇酐单硬脂酸酯4molEO加
11.0成物
山梨糖醇酐单硬脂酸酯20molEO
加成物
山梨糖醇酐单油酸酯5molEO加成
物
山梨糖醇酐单油酸酯20molEO加
成物
山梨糖醇酐单三油酸酯20molEO
表面活性剂的混合物的HLB值具有加和性,等于化合物中各表面活性剂的HLB值
与相应质量分数的总和。
例如,70%山梨糖醇酐硬月瞄单酷(HLB值=4.7)与30%山梨糖醇酐硬脂酸单酷环氧乙烷加
成物(HLB值=14.9)混合物的HLB值的计算方法:
混合物的HLB值=0.70×
4.7+0.30X14.9=7.76
表面活性剂概述:
1.概念:
表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定
向排列,并能使表面张力显著下降的物质。
2.组成:
分子结构具有两亲性
非极性烃链:
8个碳原子以上烃链
极性基团:
羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、
醚键等。
3.吸附性:
溶液中的正吸附:
增加润湿性、乳化性、起泡性,
固体表面的吸附:
非极性固体表面单层吸附,
极性固体表面可发生多层吸附
[编辑本段]
表面活性剂的分类
表面活性剂的分类方法很多,
根据疏水基结构进行分类,分直链、支链、芳香链、含氟长链等;
根据亲水基进行分类,分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等;
有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等,还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。
但是众多分类方法都有其局限性,很难将表面活性剂合适定位,并在概念内涵上不发生重叠。
按极性基团的解离性质分类
1、阴离子表面活性剂:
硬脂酸,十二烷基苯磺酸钠
2、阳离子表面活性剂:
季铵化物
3、两性离子表面活性剂:
卵磷脂,氨基酸型,甜菜碱型
4、非离子表面活性剂:
脂肪酸甘油酯,脂肪酸山梨坦(司盘),聚山梨酯(吐温)
阴离子表面活性剂
1、肥皂类
系高级脂肪酸的盐,通式:
(RCOOˉ)nM。
脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链,常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。
根据M代表的物质不同,又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。
它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。
但易被
。
破坏,碱金属皂还可被钙、镁盐破坏,电解质亦可使之盐析
碱金属皂:
O/W
碱土金属皂:
W/O
三乙醇胺皂有机胺皂:
2、硫酸化物RO-SO3-M
主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。
脂肪烃链R在12~18个碳之间。
硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红油。
高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠(SDS、月桂醇硫酸钠)
乳化性很强,且较稳定,较耐酸和钙、镁盐。
在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀,对粘膜有一定刺激性,用作外用软膏的乳化剂,也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。
3、磺酸化物R-SO3-M
属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。
它们的水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差,但在酸性溶液中不易水解。
常用品种有:
二辛基琥珀酸磺酸钠(阿洛索-OT),十二烷基苯磺酸钠,甘胆酸钠
阳离子表面活性剂
该类表面活性剂起作用的部分是阳离子,因此称为阳性皂。
其分子结构主要部分是一个五价氮原子,所以也称为季铵化合物。
其特点是水溶性大,在酸性与碱性溶液中较稳定,具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。
两性离子表面活性剂
这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团,在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
1、卵磷脂:
是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料
2、氨基酸型和甜菜碱型:
氨基酸型:
R-NH+2-CH2CH2COO,
甜菜碱型:
R-N+(CH3)2-COO—。
在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质,具有很好的起泡、去污作用;
在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质,具有很强的杀菌能力。
非离子表面活性剂
1.脂肪酸甘油酯:
单硬脂酸甘油酯;
HLB为3~4,主要用作W/O型乳剂辅助乳化剂。
2.多元醇
蔗糖酯:
HLB(5~13)O/W乳化剂、分散剂
脂肪酸山梨坦(Span):
W/O乳化剂
聚山梨酯(Tween):
O/W乳化剂
3.聚氧乙烯型:
Myrij(卖泽类,长链脂肪酸酯);
Brij(脂肪醇酯)
4.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物:
Poloxamer
能耐受热压灭菌和低温冰冻,静脉乳剂的乳化剂
表面活性剂的基本性质
1.临界胶束浓度(CMC):
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。
当其浓度高于CMC值时,表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。
2.亲水亲油平衡值(HLB):
表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力。
根据经验,将表面活性剂的HLB值范围限定在0-40,非离子型的HLB值在0-20。
混合加和性:
HLB=(HLBaWa+HLBb/Wb)/(Wa+Wb)
理论计算:
HLB=?
(亲水基团HLB值)+?
(亲油基团HLB)-7
3、增溶作用
1)胶束增溶:
水不溶性、微溶性药物在胶束溶液中溶解度显著增加
非洛地平-----0.025%吐温-----10倍
(表)亲水基团---亲油基团,
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- 离子 表面活性剂 HLB CMC