表面活性剂HLB值及乳化剂选择
在特定的油水系统中使用什么样的乳化剂才能获得性能最佳的乳液，这是制备乳液的关键。最可靠的方法是通过实验筛选，HLB值有助于筛选工作。通过实验发现，O/W型（水包油）乳液的乳化剂的HLB值往往为8至18;作为W/O型（油包水）乳液的乳化剂，其HLB值常在3-6之间。在配制乳液时，除了根据所需的乳液类型选择乳化剂外，不同的油相性质对乳化剂的HLB值有不同的要求，乳化剂的HLB值应与乳化油相保持一致。[4]有一种简单的方法可以确定乳化油所需的HLB值：目视检查不同HLB值的乳化剂水溶液表面的油滴扩散情况。当乳化剂HLB值较大时，油品充分扩散，随着HLB值的降低，扩散变得困难，直到油在一定的HLB值乳化剂溶液上不扩散，该乳化剂的HLB值约为乳化油所需的HLB值。虽然粗糙，但作方便，得到的结果具有一定的参考价值。
HLB值和最佳乳化剂的选择：
每种乳化剂都有特定的HLB值，单一乳化剂往往难以满足由多个组件组成的系统的乳化要求。一般将多种不同HLB值的乳化剂混合使用，形成混合乳化剂。满足复杂体系的要求，可大大提高乳化效果。要乳化油水系统，可以按照以下步骤选择最好的乳化剂。
油水系统最佳HLB值的测定：
选择一对HLB值差异较大的乳化剂，例如Span-60（HLB=4.3）和Tween-80（HLB=15），配制一系列不同HLB值、不同比例的混合乳化剂。该系列混合乳化剂分别将规定的油水体系制成一系列的乳液，并测定每种乳液的乳化效率（可以用乳液的稳定时间或其他稳定性来表示），计算出混合乳化剂HLB，绘制，可以得到一条钟形曲线，曲线最高峰对应的HLB值为指定体系乳化所需的HLB值。显然，使用混合乳化剂可以获得最合适的HLB值，但这种乳化剂不一定是最有效的。所谓乳化剂效率好，就是稳定指定乳液所需的乳化剂浓度最低！价格是最便宜的。乳化剂价格昂贵，但所需浓度远低于价格！高浓度乳化剂效率高。
乳化剂的测定：
在保持所选乳化体系所需HLB值的前提下，选择几对乳化剂进行混合，使每对混合乳化剂的HLB值为上述方法确定的值。稳定性，比较乳化效率，直到找到最有效的乳化剂一对。值得注意的是，这里没有提到乳化剂的浓度，但这并不影响这种匹配方法，因为制备的稳定乳液所需的HLB值与乳化剂浓度关系不大。在乳液的不稳定区域，当乳化剂浓度很低或内相浓度过高时，会影响该方法。[6] HLB法用于选择乳化除了最佳HLB值外，还应注意乳化剂与分散相和分散介质的亲和力。理想的乳化剂不仅要与油相有很强的亲和力，还要与水相有比较性。亲和力强。将HLB值小的乳化剂和HLB值大的乳化剂混合，形成与油相和水相亲和力强的混合膜，可以兼顾两者的要求。因此，使用混合乳化剂比使用单一乳化剂更有效综上所述，确定指定体系乳化所需的乳化剂配方的方法是：任意选择一对乳化剂，在一定范围内改变混合比例，在得到效率最高的HLB值后，改变复合乳化剂的种类和比例， 但仍需要保持所需的HLB值，直到找到最有效的复合乳化剂。
HLB值与混合乳化剂的比例：
在配制乳化剂时，可以从各自的HLB值和指定体系所需的HLB值中获得适量。例如，在对醋酸乙烯酯进行O/W乳液聚合时，乳化剂的用量为3%，以SDS和Span-65为乳化剂，已知SDS的HLB值为40，Span-65的HLB值为2.1，乳液聚合时所需的平均HLB值为16.0。令Span-65在混合乳化机中的质量分数为w%，则40（1-w%）+2.1w%=16，溶液为w%=63.3%，则SDS在混合乳化机中的质量分数为36.7%。可以看出，在乙酸乙烯基酯的O/W乳液聚合体系中，Span-65的用量占3%*63.3%=1.9%;SDS量占3%*（1-63.3%）=1.1%。
在制备稳定乳液时，选择最合适的乳化剂以达到最佳乳化效果是一个关键问题。乳化剂的选择没有完美的理论。表面活性剂的HLB值在乳化剂的选择和复合乳化剂的用量比例上具有很大的使用价值。其优点主要体现在其加性，可以简单计算;问题在于它没有考虑其他因素对HLB值的影响，尤其是温度。近年来，用量较大的非离子乳化剂尤为突出。此外，HLB值只能粗略预测乳液形成的类型，不能在乳化剂浓度时给出最佳的乳化效果，也不能给出所得乳液的稳定性。因此，利用HLB值选择乳化剂是一种更有效的方法，但也有一定的局限性，在实践中需要与其他方法相结合。
制备油包水（W/O）微乳液燃料时，合适的HLB值为4-6。在不同表面活性剂复配时的协同效应方面，与混合表面活性剂相比，使用单一表面活性剂形成微乳液燃料时的最佳表面活性剂用量更大，即单一表面活性剂的效率较低，混合阴离子和阳离子表面活性剂由于亲水基团的相互吸引，可以大大提高微乳液燃料的水溶性， 且其效率高于混合正（或负）非离子表面活性剂，因此微乳液燃料的制备宜使用阴离子和阳离子表面活性剂进行复合。在阴离子和阳离子混合表面活性剂中，混合脂肪酸盐由于烃链长度不相等，具有良好的相容性效果，因此其表面活性剂效率大于单一脂肪酸盐。
在用离子表面活性剂制备微乳液燃料油时，助溶剂（酒精）是必不可少的。应用最广泛的是C4-7中碳醇，其中正丁醇、正戊醇、正庚醇和正辛醇较好。醇主要分布在油水界面层，其羟基靠近表面活性剂的极性基团，烃链位于表面活性剂的烃链尾部之间。其作用是进一步降低界面张力，增加界面膜的流动性。调节表面活性剂的HLB值，可促进油水的混溶性，降低表面活性剂浓度，增加油水的添加量。通过研究油酸/氨水、燃料油、酒精和水微乳液体系形成过程的热力学，结果表明，微乳液燃料油形成过程中标准自由能变化的绝对值随着醇碳链的增加而增大，燃料的相对分子量随着燃料含量的增加而减小， 更容易形成微乳液燃料。此外，C4-7中的碳胺和醚也可以用作助溶剂，如正己胺和乙二醇醚是非常有效的助溶剂。在微乳液形成过程中，适当添加电解质（如NH4N03、NaCl等）可以增加胶束表面膜的硬度，降低助溶剂的含量，从而降低表面活性剂的浓度，提高表面活性剂的效率。然而，盐分不利于燃料的燃烧，并加速气缸和其他部件的腐蚀。
调整表面活性剂的HLB值
在制备微乳液时，HLB值不合适的表面活性剂可以用助表面活性剂调整到合适的范围。
在选择助表面活性剂时，考虑因素与表面活性剂的选择类似。常用的助表面活性剂有中高碳脂肪醇、羊毛脂衍生物、胆固醇、乙二醇等。由于非离子表面活性剂是一种有效的增溶剂，因此HLB值低的非离子表面活性剂通常被归类为助表面活性剂。弗里伯格等人。指出在W/O乳液中，聚氧乙烯烷基醚可用作离子表面活性剂的助表面活性剂。聚氧乙烯的链长影响微乳液对水的溶解度的关键因素。
微乳液一词最初由 Hear 和 Schalmer 于 1943 年创造。
微乳液与传统乳液的另一个区别是微乳液结构的巨大变异性。传统的微乳液基本上可以分为W/O型和O/W型两种，微乳液可以从W/O型结构不断变化为O/W型结构。当体系富含水分时，油相以均匀珠子的形式分散在连续相中，形成O/W型正相微乳液;当体系富含油时，水相以均匀珠子的形式分散在连续相中，形成W/O反向微乳液;对于系统中水和油的量等价的情况，水相和油相同时为连续相，两者随机连接，称为双连续相结构，此时系统处于相反区域。
减少界面张力
如果仅使用表面活性剂，界面张力在达到CMC后将不再降低。如果此时加入与表面活性剂性质不同的一定浓度的助表面活性剂，可以进一步降低界面张力，导致更多的表面活性剂和助表面活性剂吸附在界面上。当液滴的界面张力为y <10 ”n="" cm,="" it="" can="" spontaneously="" form="" a="" microemulsion,="" and="" when="" y=""> 10-5N/cm时，生成粗乳液。当然，还有一些离子表面活性剂，如琥珀酸辛基磺酸钠（AOT）的特点是具有两个烃基团的极性头，因此无需助表面活性剂即可生成微乳液。一些非离子表面活性剂也具有接近 HLB 值。相似的特征。
增加界面膜的流动性
在形成微乳液滴时，大液滴分散成小液滴，必须对界面进行变形和重整，这需要界面弯曲能量。添加助表面活性剂可以降低界面的刚度，增加界面的流动性，减少微乳液生成时所需的弯曲能量，使微乳液液滴容易自行生成。
HLB值和最佳乳化剂的选择：
每种乳化剂都有特定的HLB值，单一乳化剂往往难以满足由多个组件组成的系统的乳化要求。一般将多种不同HLB值的乳化剂混合使用，形成混合乳化剂。满足复杂体系的要求，可大大提高乳化效果。要乳化油水系统，可以按照以下步骤选择最好的乳化剂。
油水系统最佳HLB值的测定：
选择一对HLB值差异较大的乳化剂，例如Span-60（HLB=4.3）和Tween-80（HLB=15），配制一系列不同HLB值、不同比例的混合乳化剂。该系列混合乳化剂分别将规定的油水体系制成一系列的乳液，并测定每种乳液的乳化效率（可以用乳液的稳定时间或其他稳定性来表示），计算出混合乳化剂HLB，绘制，可以得到一条钟形曲线，曲线最高峰对应的HLB值为指定体系乳化所需的HLB值。显然，使用混合乳化剂可以获得最合适的HLB值，但这种乳化剂不一定是最有效的。所谓乳化剂效率好，就是稳定指定乳液所需的乳化剂浓度最低！价格是最便宜的。乳化剂价格昂贵，但所需浓度远低于价格！高浓度乳化剂效率高。
乳化剂的测定：
在保持所选乳化体系所需HLB值的前提下，选择几对乳化剂进行混合，使每对混合乳化剂的HLB值为上述方法确定的值。稳定性，比较乳化效率，直到找到最有效的乳化剂一对。值得注意的是，这里没有提到乳化剂的浓度，但这并不影响这种匹配方法，因为制备的稳定乳液所需的HLB值与乳化剂浓度关系不大。在乳液的不稳定区域，当乳化剂浓度很低或内相浓度过高时，会影响该方法。[6] HLB法用于选择乳化除了最佳HLB值外，还应注意乳化剂与分散相和分散介质的亲和力。理想的乳化剂不仅要与油相有很强的亲和力，还要与水相有比较性。亲和力强。将HLB值小的乳化剂和HLB值大的乳化剂混合，形成与油相和水相亲和力强的混合膜，可以兼顾两者的要求。因此，使用混合乳化剂比使用单一乳化剂更有效综上所述，确定指定体系乳化所需的乳化剂配方的方法是：任意选择一对乳化剂，在一定范围内改变混合比例，在得到效率最高的HLB值后，改变复合乳化剂的种类和比例， 但仍需要保持所需的HLB值，直到找到最有效的复合乳化剂。
HLB值与混合乳化剂的比例：
在配制乳化剂时，可以从各自的HLB值和指定体系所需的HLB值中获得适量。例如，在对醋酸乙烯酯进行O/W乳液聚合时，乳化剂的用量为3%，以SDS和Span-65为乳化剂，已知SDS的HLB值为40，Span-65的HLB值为2.1，乳液聚合时所需的平均HLB值为16.0。令Span-65在混合乳化机中的质量分数为w%，则40（1-w%）+2.1w%=16，溶液为w%=63.3%，则SDS在混合乳化机中的质量分数为36.7%。可以看出，在乙酸乙烯基酯的O/W乳液聚合体系中，Span-65的用量占3%*63.3%=1.9%;SDS量占3%*（1-63.3%）=1.1%。
在制备稳定乳液时，选择最合适的乳化剂以达到最佳乳化效果是一个关键问题。乳化剂的选择没有完美的理论。表面活性剂的HLB值在乳化剂的选择和复合乳化剂的用量比例上具有很大的使用价值。其优点主要体现在其加性，可以简单计算;问题在于它没有考虑其他因素对HLB值的影响，尤其是温度。近年来，用量较大的非离子乳化剂尤为突出。此外，HLB值只能粗略预测乳液形成的类型，不能在乳化剂浓度时给出最佳的乳化效果，也不能给出所得乳液的稳定性。因此，利用HLB值选择乳化剂是一种更有效的方法，但也有一定的局限性，在实践中需要与其他方法相结合。
制备油包水（W/O）微乳液燃料时，合适的HLB值为4-6。在不同表面活性剂复配时的协同效应方面，与混合表面活性剂相比，使用单一表面活性剂形成微乳液燃料时的最佳表面活性剂用量更大，即单一表面活性剂的效率较低，混合阴离子和阳离子表面活性剂由于亲水基团的相互吸引，可以大大提高微乳液燃料的水溶性， 且其效率高于混合正（或负）非离子表面活性剂，因此微乳液燃料的制备宜使用阴离子和阳离子表面活性剂进行复合。在阴离子和阳离子混合表面活性剂中，混合脂肪酸盐由于烃链长度不相等，具有良好的相容性效果，因此其表面活性剂效率大于单一脂肪酸盐。
在用离子表面活性剂制备微乳液燃料油时，助溶剂（酒精）是必不可少的。应用最广泛的是C4-7中碳醇，其中正丁醇、正戊醇、正庚醇和正辛醇较好。醇主要分布在油水界面层，其羟基靠近表面活性剂的极性基团，烃链位于表面活性剂的烃链尾部之间。其作用是进一步降低界面张力，增加界面膜的流动性。调节表面活性剂的HLB值，可促进油水的混溶性，降低表面活性剂浓度，增加油水的添加量。通过研究油酸/氨水、燃料油、酒精和水微乳液体系形成过程的热力学，结果表明，微乳液燃料油形成过程中标准自由能变化的绝对值随着醇碳链的增加而增大，燃料的相对分子量随着燃料含量的增加而减小， 更容易形成微乳液燃料。此外，C4-7中的碳胺和醚也可以用作助溶剂，如正己胺和乙二醇醚是非常有效的助溶剂。在微乳液形成过程中，适当添加电解质（如NH4N03、NaCl等）可以增加胶束表面膜的硬度，降低助溶剂的含量，从而降低表面活性剂的浓度，提高表面活性剂的效率。然而，盐分不利于燃料的燃烧，并加速气缸和其他部件的腐蚀。
调整表面活性剂的HLB值
在制备微乳液时，HLB值不合适的表面活性剂可以用助表面活性剂调整到合适的范围。
在选择助表面活性剂时，考虑因素与表面活性剂的选择类似。常用的助表面活性剂有中高碳脂肪醇、羊毛脂衍生物、胆固醇、乙二醇等。由于非离子表面活性剂是一种有效的增溶剂，因此HLB值低的非离子表面活性剂通常被归类为助表面活性剂。弗里伯格等人。指出在W/O乳液中，聚氧乙烯烷基醚可用作离子表面活性剂的助表面活性剂。聚氧乙烯的链长影响微乳液对水的溶解度的关键因素。
微乳液一词最初由 Hear 和 Schalmer 于 1943 年创造。
微乳液与传统乳液的另一个区别是微乳液结构的巨大变异性。传统的微乳液基本上可以分为W/O型和O/W型两种，微乳液可以从W/O型结构不断变化为O/W型结构。当体系富含水分时，油相以均匀珠子的形式分散在连续相中，形成O/W型正相微乳液;当体系富含油时，水相以均匀珠子的形式分散在连续相中，形成W/O反向微乳液;对于系统中水和油的量等价的情况，水相和油相同时为连续相，两者随机连接，称为双连续相结构，此时系统处于相反区域。
减少界面张力
如果仅使用表面活性剂，界面张力在达到CMC后将不再降低。如果此时加入与表面活性剂性质不同的一定浓度的助表面活性剂，可以进一步降低界面张力，导致更多的表面活性剂和助表面活性剂吸附在界面上。当液滴的界面张力为y <10 ”n="" cm,="" it="" can="" spontaneously="" form="" a="" microemulsion,="" and="" when="" y=""> 10-5N/cm时，生成粗乳液。当然，还有一些离子表面活性剂，如琥珀酸辛基磺酸钠（AOT）的特点是具有两个烃基团的极性头，因此无需助表面活性剂即可生成微乳液。一些非离子表面活性剂也具有接近 HLB 值。相似的特征。
增加界面膜的流动性
在形成微乳液滴时，大液滴分散成小液滴，必须对界面进行变形和重整，这需要界面弯曲能量。添加助表面活性剂可以降低界面的刚度，增加界面的流动性，减少微乳液生成时所需的弯曲能量，使微乳液液滴容易自行生成。