离子型表面活性剂的HLB值结构片断法计算及其应用

论文摘要

表面活性剂（surfactant）是一种能显著降低水-气界面和油-水界面的界面张力的物质。表面活性剂（surfactant）一词是表面（surface）、活性的（active）和试剂（agent）三个词的组合缩写。表面活性剂分子通常是由亲水基和亲油基两个部分组成,由于它的亲水亲油双重性,其主要作用表现在表面和界面上,具有极高的降低表、界面张力的能力和效率;在一定浓度以上的溶液中能形成有序组合体,从而具有润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、以及增溶等一系列应用功能。因而在洗涤、化妆品、纺织、造纸、皮革、医药、食品、石油、橡胶、化肥、涂料、信息材料、金属加工、选矿、建筑、环保等不同的工业领域有着广泛的应用。表面活性剂在工业上得以如此广泛的应用,这就使得如何正确选择和合理使用表面活性剂成为众多研究者关注的重点。作为表面活性剂重要参数的亲水亲油平衡值（HLB值）,也就理所当然的成为表面活性剂应用的重要衡量指标,而表面活性剂的HLB值的计算也即成了研究该问题的关键。本文在Davies基团贡献法的基础上,引入结构片断疏水值logP的概念,计算相应疏水基团的疏水贡献值,并用其值代替亲油基团贡献值建立结构片断法计算HLB值的模型方程。该模型方程大大改善了离子型表面活性剂HLB值的预测精度,通过对87个离子表面活性剂的HLB值的计算检验,发现其总体平均相对误差在1.97%以下。采用分段统计拟合的方法得出乙氧基（EO）的基团贡献值,并将其运用到聚氧乙烯类非离子表面活性剂HLB值的计算中。经162个非离子表面活性剂的HLB值计算检验,其总体平均相对误差在9.55%以下。并用非线性拟合的方法关联了HLB值与临界胶束浓度（CMC）之间的关系。通过石脑油乳状液的制备实验,考察了乳化剂HLB值和制备工艺条件对该乳状液稳定性及相关物性的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 课题来源
• 1.3 研究内容和目的
• 第2章 文献综述
• 2.1 HLB 值的定义
• 2.2 HLB 值的实验测定方法简介
• 2.2.l 乳化法
• 2.2.2 浊点、浊数法
• 2.2.3 临界胶束浓度法
• 2.2.4 分配系数、溶解度法
• 2.2.5 水合热法
• 2.2.6 核磁共振法
• 2.2.7 色谱法
• 2.3 HLB 值的理论计算方法简介
• 2.3.1 分子结构式法
• 2.3.2 结构因子法
• 2.3.3 结构参数法
• 2.3.4 极性指数
• 2.3.5 表面活性剂混合物的HLB 值计算
• 2.4 利用基团贡献法计算HLB 值的各方法简介
• 2.4.1 Davies 基团加和法计算HLB 值
• 2.4.2 Lin 对Davies 方法的改进
• 2.4.3 McGowan 的原子体积法计算HLB 值
• 2.4.4 小田方法计算HLB 值
• 第3章 离子型表面活性剂HLB值的结构片断法计算
• 3.1 模型的建立
• 3.1.1 结构片断法的引入
• 3.1.2 疏水值logP 的计算
• 3.2 计算结果与讨论
• 3.2.1 计算结果及讨论
• 3.2.2 表面活性剂HLB 值的计算误差汇总比较
• 3.2.3 计算误差的分析
• 3.3 数据拟合
• 3.4 结构片断法在聚氧乙烯类非离子表面活性剂HLB 值计算中的探讨
• 3.4.1 聚氧乙烯类非离子表面活性剂HLB 值的计算误差汇总
• 3.4.2 计算误差的分析
• 3.4.3 亲水基团中阴离子基团的贡献值
• 3.5 本章小结
• 第4章 HLB值在乳状液制备中的应用
• 4.1 乳状液制备的一般概述
• 4.1.1 表面活性剂的选择与乳状液稳定性关系
• 4.1.2 乳状液的制备方法
• 4.2 HLB 规则对乳状液制备的意义
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 实验设备及试剂说明
• 4.3.2 实验方法
• 4.4 实验结果与分析
• 4.4.1 石脑油－无水甲醇的乳化剂的最佳HLB 值
• 4.4.2 乳化剂含量对乳状液稳定性的影响
• 4.4.3 超声波搅拌对乳状液稳定性的影响
• 4.4.4 乳化剂的添加方式对乳状液稳定性的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 本论文工作的主要创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A
• 攻读学位期间发表的论文