Introducción al uso de HLB en la selección de tensioactivos para emulsificación
IAl desarrollar sistemas emulsionantes, es importante seleccionar un sistema tensioactivo / emulsionante con las características correctas para cumplir con los requisitos de la fase oleosa más otros factores, como la temperatura de la emulsión y los electrolitos.
El uso del sistema HLB puede ayudar a identificar rápidamente el sistema tensioactivo óptimo.
HLB = equilibrio hidrófilo - lipófilo
Proporciona el punto de partida para hacer coincidir el HLB del tensioactivo con el HLB requerido del aceite para formar emulsiones estables. Se puede predecir el HLB aproximado necesario para emulsionar un material dado y hacer estimaciones más inteligentes de qué tensioactivo o combinaciones de tensioactivos son apropiados para una aplicación determinada. Cuando se utilizan mezclas, el HLB se puede
estimado usando un promedio ponderado de los tensioactivos usados en la mezcla.
Cálculo del HLB de tensioactivos no iónicos
Este método ha demostrado ser muy exitoso con tensioactivos no iónicos alcoxilados pero
menos exitoso con los tensioactivos iónicos. El sistema HLB, en su forma más básica, permite el cálculo de HLB utilizando la siguiente formulación:
HLB = % Hidrófilo por peso de molécula
5
Ejemplo: alcohol oleílico 10 EO
Peso molecular del hidrófilo calculamos el peso molecular de los 10 moles de óxido de etileno (un mol de EO = 44)
10 x 44 = 440
sumamos este número al peso molecular del alcohol oleílico
440+ 270 = 710
Qué porcentaje de 710 es 440?
440/710 * 100 = 61,97%
Por lo tanto: HLB es 61,97/5 = 12,4
Ejemplo de cálculo de mezcla de HLB
El HLB de una mezcla de dos tensioactivos, 70% en peso de Lansurf SMO80 (HLB = 15) y 30% en peso de Lansurf SMO (HLB = 4.3) se puede calcular de la siguiente manera:
Mezcla de HLB = 0,3 x 4,3 + 0,7 x 15 = 11,8
De manera similar, para una mezcla al 70: 30% en peso de ácido oleico (HLB = 17) y lanolina (HLB = 12):
Mezcla de HLB = 0,7 x 17 + 0,3 x 12 = 15,5
Los valores de HLB medidos frente a la solubilidad en agua
El HLB de un tensioactivo, que va de 1 a 20, afecta sus características en soluciones acuosas y dicta sus características y las aplicaciones típicas donde se utilizarán.
Una emulsión se define con mayor precisión como una dispersión de gotitas de líquido en un segundo líquido inmiscible. Pueden formarse emulsiones temporales mezclando los dos líquidos normalmente inmiscibles, sin embargo, la estabilidad de las emulsiones temporales producidas de esta manera es mala. Los emulsionantes son materiales tensioactivos (tensioactivos) que se utilizan para ayudar en la formación y estabilización de una emulsión.
El emulsionante óptimo también vendrá dictado por la fase externa, con una emulsión de aceite en agua que requiere sistemas de emulsionantes de HLB más altos que el agua en aceite.
Al determinar el HLB óptimo, el punto de partida es la naturaleza de la fase oleosa y el tipo de emulsión (aceite en agua o agua en aceite). Hay valores de literatura disponibles para varios materiales:
Ejemplo Emulsificación de aceite mineral parafínico
El valor de HLB de la literatura para la emulsificación de aceite mineral parafínico es 10, pero este es un valor aproximado ya que el HLB exacto se verá afectado por la composición del aceite específico, más los valores de HLB asignados a los emulsionantes no son particularmente precisos, por lo tanto, el valor óptimo El HLB para cada aceite y emulsionante debe establecerse mediante experimentación.
Esto se logra preparando emulsiones basadas en mezclas de emulsionantes para dar HLB alrededor del valor teórico como se muestra en la siguiente tabla. En función de la calidad de la emulsión, se pueden determinar la proporción óptima y el HLB. Puede ser necesario hacer más mezclas, por ejemplo, si el mejor resultado se obtiene con la muestra 6, se deben evaluar más mezclas con HLB de 9.3 y 9.1.
El uso de mezclas de tensioactivos tiene varios beneficios. En primer lugar, permite utilizar el HLB óptimo para cada aplicación. También en muchas aplicaciones, mezclar emulsionantes con diferentes HLB puede ser beneficioso para proporcionar una gama más amplia de HLB presentes en el sistema. Esto suele ser beneficioso cuando la fase oleosa es una mezcla en lugar de una especie química individual. La combinación de emulsionantes no iónicos y aniónicos también puede ser beneficiosa, en muchas aplicaciones puede aumentar la estabilidad en aplicaciones donde puede ocurrir una amplia gama de temperaturas.
A veces, es posible que no se conozca el HLB del aceite. En este caso, el análisis experimental utilizando una gama de tensioactivos no iónicos con diversos grados de etoxilación pero con el mismo hidrófobo es un buen método de partida para establecer una aproximación de los emulsionantes HLB.
Lankem fabrica una amplia gama de emulsionantes, la siguiente tabla proporciona información sobre sus valores de HLB:
Otras lecturas: The Principles of emulsification