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嵌段聚醚 HLB 值与分子结构关联的新模型
王春晖
1
,李伯耿
1
,范宏
1
,李宝芳
1
,朱世平
2
1
浙江大学化学工程国家重点实验室,浙江大学化工系,杭州(310027)
2
Department of Chemical Engineering, McMaster University,Hamilton, Canada L8S 4L7
摘 要:亲水亲油平衡(HLB)值是表征表面活性剂溶液性质的重要参数。它不仅是亲水、
亲油基团数的函数,也与这些基团在分子链中的位置相关。过去基于基团贡献法的 HLB 值
计算模型都忽略了基团所处的位置,而仅仅考虑了基团数,且假定贡献度与基团数呈线性关
系。本文提出了基团贡献非等效的观点,针对由聚氧乙烯(EO)、聚氧丙烯(PO)构成的
嵌段聚醚,引入了一个同性质重复结构单元段中各链节贡献大小随位置依次递减的函数,从
而得到了 HLB 值与 EO 链节数 n 和 PO 链节数 m 的新的关联式:
0
ln(1 ) ln(1 )
EO PO
HLB A f A n f A m=+× ++× +。
对一系列由 PEO、PPO 组成的三嵌段与二嵌段聚醚进行计算,表明该公式比过去的关联式
更加准确。
关键词:表面活性剂,嵌段聚醚,亲水亲油平衡值,模型
中图分类号:TQ423.2
1. 引言
表面活性剂在工业上和日常生活中有着广泛的应用,亲水亲油嵌段共聚物作为表面活性
剂的一个大类,越来越受到人们的重视,研究及应用非常活跃
[1]
。
亲水亲油平衡(HLB)值是表征表面活性剂溶液性质的重要参数
[2,3]
,但有关它们与分
子结构关联的研究始终没有大的突破
[4]
。
Davies
[5]
曾根据基团贡献原理提出了 HLB 值的预测式:
HLB = 7 +
∑∑
亲水基团贡献- 亲油基团贡献
(1)
然而,研究表明,Davies 的这一算式对于大多数非离子表面活性剂并不适用
[6]
。Lin 等
[7]
在研究含聚氧乙烯基阴离子表面活性剂时,针对
2
CH
− 基团,提出了有效数的概念,改
进了此类表面活性剂的 HLB 计算。最近,Guo 等
[4]
针对各种聚醚表面活性剂,进一步将基
团有效数的概念拓展至
2
CH−−及氧乙烯基(
EO
)和氧丙烯基(
PO
)三种基团,并提出
新的算式:
22
,,,
7
CH CH eff EO EO eff PO PO eff
HLB GN N GN N GN N=+ × + × + ×
++
∑∑
其它亲水基团的贡献 其它亲油基团的贡献
(2)
式中,
2
CH
GN
、
EO
GN 和
O
GN 为
2
CH−−、
EO
和
PO
三个基团贡献的基数,完全与 Davies
本课题得到浙江省科技计划项目(No.G20060281)资助。
作者简介:王春晖(1984-),女,硕士研究生。
通讯联系人:李伯耿,教授,E-mail:bgli@zju.edu.cn
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