（一）HLB的概念

為了建立溶液中表面活性劑親水性與官能團之間的定量關系，Griffin提出表面活性劑的HLB（Hydrophilicity-Lipophilic-Balance）概念。HLB值是表示分子中親水和親油的兩個相反基團的大小和作用的平衡，簡單說，表示親水親油的平衡。后來Davies擴展了Griffin的概念，提出表面活性劑的基團與其HLB值相對應，即HLB值是由分子的化學結構、極性強弱或分子中的水合作用決定的。

表3-2顯示了表面活性劑水溶液狀態(tài)對表面活性劑的HLB值的依賴性，同時給出不同HLB值的表面活性劑的典型應用。數(shù)據(jù)還顯示，HLB值低表示親油性強，反之則表示親水性強，其平衡點為 0左右，通過HLB值可以預見表面活性劑的性能、作用與用途。用于W/O乳液的乳化劑應該是憎水性的，HLB值在3~6，而用于O/W型的乳化劑的HLB值應在8~ 4。但這一用途不是絕對的，例如，鯨蠟醇雖有較強的親油性，卻常用作O/W型乳液的助乳化劑。

溫度的變化對表面活性劑的應用會產(chǎn)生一定的影響，特別是在乳化過程中，溫度升高和乳液在低溫情況下存放，都會產(chǎn)生性質(zhì)的變化。聚氧乙烯類型非離子表面活性劑對溫度十分敏感。許多該類表面活性劑在室溫形成O/W乳液，但升高溫度則形成W/O乳液。許多因素如水中電解質(zhì)濃度，油的極性以及水與油的比例等都影響到乳液類型。很明顯，HLB值不能作為決定乳化劑所形成的乳液類型的唯一條件。一些常用乳化劑的HLB值見表3-3。

*為陰離子表面活性劑，其余全部為非離子型表面活性劑；Span（司盤）是失水山梨醇脂肪酸酯類型乳化劑；Tween（吐溫）是聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯類型乳化劑；Atlas（阿特拉斯）是聚氧乙烯脂肪醇醚類型乳化劑。

（二）HLB的理論計算

. 離子型表面活性劑

Griffin將表面活性劑分子結構分解為一些基團，有的基團使HLB值增大，有的則使HLB值降低。根據(jù)每一個基團對HLB值的貢獻大小來計算表面活性劑的HLB值。該方法適用于離子型表面活性劑。J.T.Davies根據(jù)表面活性劑的HLB實驗值計算出各種基團的HLB數(shù)值，式中各種基團的HLB基團數(shù)值見表3-4。

表3-4中所列的基團數(shù)值為正值，表示該基團是親水性的，為負值表示該基團是親油性的，計算時要將其絕對值帶入公式中。

其計算公式如下：

HLB=Σ（親水基團數(shù)值）-Σ（親油基團數(shù)值）+7

例如，油酸鈉的分子結構式為：CH₃（CH₂）₇CH＝CH（CH₂）₇COONa，查表可知─COONa基團數(shù)值為 9. ；─CH₃、─CH₂─、＝CH─的基團數(shù)值均為-0.475，則可計算：HLB= 9. - 7×0.475+7= 8同樣，可計算月桂醇硫酸鈉C ₂H₂₅SO₄Na的HLB值：HLB=38.7- 2×0.475+7=40

2. 非離子表面活性劑

對于非離子表面活性劑，它的HLB值可以簡單的計算。（ ）聚氧乙烯與脂肪醇縮合物可用下列公式計算：

式中，E為分子中親水基氧化乙烯

例如：聚氧乙烯（ 0）十六醇醚，分子式C ₆H₃₃O（CH₂CH₂O） ₀H，氧化乙烯CH₂CH₂O相對分子質(zhì)量為44，十六醇C ₆H₃₃OH相對分子質(zhì)量為242。

HLB=0.645× 00= 2.9 （2）多元醇脂肪酸酯可用下列經(jīng)驗計算公式計算：

HLB=20（ -S/A）

式中，S為酯皂化值，A為脂肪酸的酸值（一般是測定出來的）。例如：單硬脂酸甘油酯S為 6 ，A為 98，則HLB=20（ - 6 / 98）=3.8

（3）多羥基乙氧基化合物 對于表面活性劑皂化值不易測定的（如Tween類、松香酸酯、妥爾油、蜂蠟酯、羊毛脂等），或者脂肪酸的酸值不易得到，就不能應用上式。此時可用式3-8計算多元醇脂肪酸酯的HLB值。

（3-8）例如：某種聚氧乙烯基脫水山梨醇羊毛脂的衍生物W_E＝0.65 ，W_P=0.067，則

W_E為乙氧基質(zhì)量分數(shù)，W_P為多羥基化合物質(zhì)量分數(shù)。

（4）乙氧基醇和乙氧基酚 對于親水基只有聚氧乙烯基、憎水基是脂肪醇類（不含多元醇基）的表面活性劑，式3-8中W_P＝0，則

例如：聚氧乙烯（ 0）月桂醇醚，相對分子質(zhì)量為626，聚氧乙烯基為44× 0＋ ＝44

3. 混合表面活性劑

在實際應用中，化妝品的配方中油相和乳化劑常常不是單一組分，而是由兩種以上組分組成的，則可利用HLB值加合性來計算其混合組分的HLB值，計算公式為：

（3-9）式中，W_A、W_B分別為混合乳化劑中乳化劑A和B用量，HLB_A、HLB_B分別為乳化劑A和B的HLB值。

例如：某配方中含5份的單硬脂酸甘油酯（HLB=3.8）和 份的失水山梨醇單硬脂酸酯（HLB=4.7），求混合乳化劑的HLB值。

實踐證明Griffin提出的HLB值計算方法（局限于非離子體系）在實際應用中的最初表面活性劑選擇方面是十分有效的。

對于含環(huán)氧丙烷、氮、硫、磷等的非離子型表面活性劑，或離子型表面活性劑，以上各公式都不適應，需通過復雜的實驗測得。

（三）HLB值的實驗估算法

表面活性劑的HLB值可以由實驗確定，如格里芬法、色譜法、核磁共振法等。此外，表面活性劑的HLB值還可由溶解實驗估算。其方法是：取幾毫升的表面活性劑置于試管中，加入4倍體積的水，攪拌后觀察其在水中的溶解性狀。根據(jù)表面活性劑在水中的溶解狀況，由表3-2判斷HLB值的大致范圍。此方法簡單、快速，但有例外。

對于未知結構的表面活性劑還要通過實驗法測定其HLB值，而對于已知結構的則可用上述一些經(jīng)驗公式計算出HLB值。