(三)、親水憎水的平衡關(guān)系

表面活性劑在水中的溶解性大小，即所謂親水性大小(即H.L.B.值)，是非常重要的，因此，親水基的親水性和憎水基的憎水性之比，是關(guān)系到表面活性劑性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因?yàn)橐环N溶劑(或液體)對于一種化合物的吸引還是排斥，及其在界面的集結(jié)效應(yīng)，取決于分子中親水和憎水基團(tuán)的相對極性。

表面活性劑的水溶性及其性能之間的關(guān)系，是以乳化化學(xué)為基礎(chǔ)的，根據(jù)乳化情況，有人提出了分類的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，即所謂親水(Hydrophile)和憎水(Lipophile)平衡——H.L.B.值。

1.乳化作用。將油和水一起放于容器中，則油在上層(比重小)，水在下層，在分界線處形成一層明顯的接觸膜，即使在強(qiáng)力攪拌混合后，慢慢還會分成兩層。如在其中加入一些表面活性劑(肥皂，洗滌劑等)，再經(jīng)攪拌混合后，就成為另一種的情況了，油成微小粒子被分散在水中，呈乳狀液，這種現(xiàn)象叫乳化。這種乳狀液靜置后也很難分層。

如果加大乳化劑的用量，并減少油量，則油就溶在水中，呈透明溶液，這種現(xiàn)象就叫增溶。

油水兩相所以不相溶，是因?yàn)樗鼈兊谋砻鎻埩Σ幌嗤鸬?如水的表面張力為72.8達(dá)因/厘米(20℃)，油的表面張力約為33達(dá)因/厘米)。原來油和水的接觸面上有相互排斥和各自盡量縮小其接觸面積兩種作用。因而，只有當(dāng)油、水分離成兩層時，兩者的接觸面為最小，才最穩(wěn)定。如果進(jìn)行攪拌混合，油便變成微小粒子分散于水中，這樣就增大了油和水的接觸面積，使體系處于不穩(wěn)定狀態(tài)。一俟攪拌停止，混合作用消失后，它們又把接觸面積恢復(fù)到最小的狀態(tài)，分成兩層。加入乳化劑后就會發(fā)生乳化和增溶現(xiàn)象，這是因?yàn)楸砻婊钚詣┦怯删哂幸兹苡谟偷挠H油基和易溶于水的親水基所組成的，這兩個基團(tuán)不僅具有防止油水兩相互相排斥的功能，而且還具有把油水兩相連結(jié)起來的功能。

乳化有兩種方法，一種叫分散法，一種叫縮合法。后者是指甲苯在水中的所謂乳液。它是先將苯溶于乙醇中，然后再將這種混合物倒入水中而成的，以此法所成的乳化液滴的直徑約為一微米。它沒有工業(yè)意義。

習(xí)慣上是用的分散法。

所謂乳化，就是一種液體在另一種不相混(溶)液體中被分散成細(xì)小粒子的情況。在分散了的各粒子之間包復(fù)以一層薄膜，以防止粒子的凝集，使乳液更趨穩(wěn)定。這種使乳液穩(wěn)定，防止粒子凝集，包在粒子外面被粒子吸附的一層物質(zhì)就叫乳化劑。

乳液是由連續(xù)相(亦稱外相-分散媒)和分散相(亦稱內(nèi)相-分散質(zhì))及乳化劑三者形成的系統(tǒng)(體系)。

乳液又可分為水包油型(O/W型-Oil in Water-即油在水中型)和油包水型(W/O型-Water in Oil-即水在油中型)兩相。所謂O/W型，即水為連續(xù)相，油被分散成細(xì)小顆粒，所謂W/O型，即油為連續(xù)相，水被分散成細(xì)小顆粒。

習(xí)慣上說的乳化，一般大多指水包油型。因?yàn)樗托退峭庀啵梢詻_入較多的水，使體系成稀乳液。

然而，油墨工業(yè)還是采用油包水型的比較多。因?yàn)樗疄橥庀鄷r，不僅體系不能長期存放，而且對油墨的基本結(jié)構(gòu)概念及應(yīng)用情況看;也不相適應(yīng)。

乳化液的形成，除了兩相組分的比例適當(dāng)外，機(jī)械攪拌作用也是不可忽視的，而乳化劑的作用卻更有其獨(dú)到之處。親水性強(qiáng)的乳化劑可制成O/W型乳液，親油性強(qiáng)的乳化劑可以制成W/O型乳液。

表面活性劑的親水性和親油性的平衡關(guān)系以H.L.B.值的數(shù)字來表示。數(shù)值高則親水性強(qiáng)，數(shù)值低則親油性強(qiáng)。

乳化劑的乳化作用是降低分散相與分散媒之間的界面張力(這個作用可大大減少機(jī)械攪拌的力量)，首先使它們成為易混合狀態(tài)，然后再在機(jī)械攪拌作用下，成為乳化體。最后，由于界面定向吸附，使分子發(fā)生同側(cè)相連，在油滴的周圍，生成一定程度的強(qiáng)保護(hù)膜，以防止粒子的再凝集，使乳液呈穩(wěn)定態(tài)。

為了制得穩(wěn)定的乳液，一般應(yīng)根據(jù)乳化劑的H.L.B.值、化學(xué)結(jié)構(gòu)等情況進(jìn)行選擇。通常采用不同H.L.B.值或兩種以上的乳化劑適當(dāng)拼用時，效果更為理想。當(dāng)然，采用強(qiáng)力攪拌，使粒子分布均勻也是必要的。此外，乳化時的工藝及條件亦甚為重要，例如乳化劑的加入方法，添加保護(hù)性膠體，溫度、粘度、濃度、油水比、電解質(zhì)、酸堿度，耐藥品性等的影響，對乳化作用都是密切相關(guān)的。例如，雖然有乳化劑存在，當(dāng)體系的濃度變化到某一點(diǎn)時，其粘度即急劇下降，此時，連續(xù)相與分散相能互相轉(zhuǎn)換，O/W型和W/O型之間，乳液就有轉(zhuǎn)相的可能。

誠然，乳液也可由于下列手段而破壞：機(jī)械攪拌、加熱、冷卻、化學(xué)處理(如添加電解質(zhì)、酸、堿，溶劑，破乳劑等)。

2.H.L.B.值的計(jì)算。H.L.B是以0—20為范圍值的，它的基礎(chǔ)是石蠟(完全沒有親水基)的H.L.B.值=0，而完全是親水基的聚乙二醇的H.L.B.值=20。這就是說表面活性劑的H.L.B.值越大，則就越親水，反之，H.L.B.值越小，就越親油。

從憎水基來考慮，當(dāng)表面活性劑的親水基不變時，憎水基部分越長(即分子量越大)，則水溶性越差(例如十八烷基的就比十二烷基的難溶于水)。因此，憎水性可用憎水基的分子量來表示。

對于親水基，情況就復(fù)雜了，因?yàn)樗姆N類很多，故不可能都用分子量來表示。當(dāng)然，從聚乙二醇型非離子表面活性劑來考慮，確實(shí)是分子量越大(即環(huán)氧乙烷含量越多)，其親水性就越大。因此，非離子表面活性劑的親水性，可以用其親水基的分子量大小來表示。