7.3.2 hệ thống HLBMặc dù nhiều tiến bộ trong lý thuyếtsự ổn định của hệ keo lyophobic, khu nghỉ mát có vẫn cònđược thực hiện cho một cách tiếp cận thực nghiệm để cácsự lựa chọn của emulsifier, nghĩ ra năm 1949 bởi Griffin.Trong hệ thống này chúng tôi tính toán hydrophile-sự cân bằng lipophile (HLB) của bề mặt, màlà một thước đo của sự đóng góp tương đối củavùng Purifying và lipophilic của cácphân tử. Giá trị của HLB hiệu quả củahỗn hợp chất có thể được tính toán.HLB, số một chất được tính theo một công thức thực nghiệm. Chononionic bề mặt các giá trị nằm trong khoảng từ 0đến 20 trên một quy mô tùy ý (xem hình 7,12). Tạicuối cao quy mô các bề mặtPurifying và hành động như các tác nhân solubilising,chất tẩy rửa và ow natri NaNO2. Để duy trìsự ổn định, một vượt quá chất là cần thiết tronggiai đoạn liên tục; do đó, trong tổng hợp,hòa tan trong nước bề mặt ổn định ow nhũ tương và không hòa tan nước bề mặt ổn địnhwo nhũ tương. Các bề mặt hòa tan dầu với mộtthấp HLB hoạt động như natri NaNO2 wo. Ở ổn định dầu giọt nó là điều cần thiết mà cómột mức độ chất hydrophilicity đểCác hạt này một lực lượng enthalpic cánh và mộtmức độ hydrophobicity để an toàn hấp phụtại các ow giao diện. Sự cân bằng giữa cáchai sẽ phụ thuộc vào bản chất của dầu vàhỗn hợp của bề mặt; Vì thế sự cần thiết phảiáp dụng hệ thống HLB. HLB của polyhydricrượu acid béo Este chẳng hạn như glycerylmonostearate may be obtained from equation(7.14)(7.14)where S is the saponification number of theester and A is the acid number of the fattyacid. The HLB of polysorbate 20 (Tween 20)calculated using this formula is 16.7, withS # 45.5 and A # 276.Typically, the polysorbate (Tween) surfactants have HLB values in the range 9.6–16.7;the sorbitan ester (Span) surfactants haveHLBs in the lower range of 1.8–8.6.For those materials for which it is not possible to obtain saponification numbers, forexample beeswax and lanolin derivatives, theHLB is calculated from(7.15)where E is the percentage by weight of oxyethylene chains, and P is the percentage byweight of polyhydric alcohol groups (glycerolor sorbitol) in the molecule.Figure 7.12 The HLB scale and the approximate ranges into which solubilising agents, detergents, emulsifiers andantifoaming agents fall.Calculation of HLB of a polysorbatePolysorbate 20 has a molecular weight ofapproximately 1300 and contains 20 oxyethylene groups and two sorbitan rings. Thus,Hence,If the hydrophile consists only of oxyethylenegroups (CH 2CH 2O, mol. wt. # 44), a simplerversion of the equation is(7.16)giving the upper end of the scale (20) forpolyoxyethelene glycol itself.Some HLB values of typical surfactants usedin pharmacy are given in Table 7.2. A moredetailed list is given in Tables 6.7 and 6.8.Group contributionThe HLB system has been put on a more quantitative basis by Davies, who calculated groupcontributions (group numbers) to the HLBnumber such that the HLB was obtained from(7.17)Some group numbers are given in Table 7.3.Choice of emulsifier or emulsifier mixtureThe appropriate choice of emulsifier or emulsifier mixture can be made by preparing aseries of emulsions with a range of surfactantsof varying HLB. It is assumed that the HLB of amixture of two surfactants containing fractionf of A and (l 0 f) of B is the algebraic mean ofthe two HLB numbers:(7.18)For reasons not explained by the HLBsystem, but from other approaches, mixturesof high HLB and low HLB give more stableemulsions than do single surfactants. Apartfrom the possibility of complex formationat the interface, the solubility of surfactantcomponents in both the disperse and thecontinuous phase maintains the stability ofthe surfactant film at the interface from thereservoirs created in each phase. In the experimental determination of optimum HLB,creaming of the emulsion is observed and istaken as an index of stability. The system withthe minimum creaming or separation ofphases is deemed to have an optimal HLB. It istherefore possible to determine optimum HLBnumbers required to produce stable emulsionsof a variety of oils. Table 7.4 shows therequired HLB of surfactants to achieve stabilityof five oils. A more sensitive method would beto determine the mean globule size in emulsions using modern techniques such as laserdiffraction methods to produce data such asthose in Fig. 7.13. For the mineral oil-in-wateremulsion stabilized by a mixture of twoFigure 7.13 Variation of mean globule size in a mineraloil-in-water emulsion as a function of the HLB of thesurfactant mixtures present at a level of 2.5%. Surfactants:Brij 92–Brij 96 mixtures.Source: P. Depraetre, M. Seiller, A. T. Florence and F. Puisieux (unpublished)nonionic surfactants, an optimal HLB ofbetween 7.5 and 8 is identified.At the optimum HLB the mean particle sizeof the emulsion is at a minimum (Fig. 7.13)and this factor would explain to a large extentthe stability of the system (see equations 7.1and 7.2, for example).Although the optimum HLB values forforming ow emulsions are obtained in thisway, it is possible to formulate stable systemswith mixtures of surfactants well below theoptimum. This is sometimes because of theformation of a viscous network of surfactantin the continuous phase. The high viscosity ofthe medium surrounding the droplets prevents their collision and this overrides theinfluence of the interfacial layer and barrierforces due to the presence of the adsorbedlayer.The HLB system has several drawbacks. Thecalculated HLB, of course, cannot take accountof the effect of temperature or that of additives. The presence in emulsions of agentswhich salt-in or salt-out surfactants will.respectively increase and decrease the effective(as opposed to the calculated) HLB values.Salting-out the surfactant (for example, withNaCl) will make the molecules less hydrophilic and one can thus expect a higheroptimal calculated HLB value for the stabilising surfactant for ow emulsions containingsodium chloride. Examples are shown inFig. 7.14 in which the effects of NaCl and NaIare compared.
đang được dịch, vui lòng đợi..
