配方優化
關注創建者：羅楚杰 創建時間：2015-07-02
配方優化的實例教程
摘要：每一個清潔產品配方都需要有合適的泡沫性能。某些產品，如手洗餐具洗滌劑和洗發香波，需要較高而持久的泡沫。其他產品，如自動洗碗機用洗滌劑和游泳池消毒劑，則需要較低且能快速消失的泡沫。
DOI:10.16054/j.cnki.cci.2018.04.004
本文從應用的角概述了基本的泡沫優化原理，以及如何提升或降低不同表面活性劑及其配方的泡沫的案例。
泡沫是由氣泡連接在一起構成的。在許多應用中，如洗發香波和手洗餐具洗滌劑，是希望有泡沫的；然而在許多其他應用如自動洗碗機用洗滌劑和水處理中，卻希望是低泡或快速消泡。為控制產品的泡沫，理解有關泡的一些原理及其影響因素是有必要的。
1 泡沫產生和破裂的原理
表面活性劑吸附在水面降低吉布斯自由能的特性是泡沫產生的驅動力。當表面活性劑濃度達到或高于臨界膠束濃度（CMC）時，達到最大吸附值。
氣泡一旦形成，無論是在水底或者浮到水面，都會有吸附著表面活性劑分子的單層膜或雙層膜。由于氣泡膜是彎曲的，通常氣泡內外的氣壓會有一個差值。這一壓差值。這一壓差是導致氣泡破裂乃至最終泡沫消失的驅動力。
為達到以Ross-Miles泡沫測試法測定的較高初始泡沫高度，表面活性劑分子需要以足夠快的速度移動，當氣泡上浮到液體頂部且尺寸變大時，可以在新增加的區域達到新的吸附平衡（圖1）。
當氣泡從單層膜變為雙層膜且尺寸變大時，壓差也在改變，其原理如楊-拉普拉斯方程（YoungLaplace equations）式 (1) 和式 (2) 所示。
展開 圖2 采用旋轉蒸發儀分離溶劑與樹脂
針對客戶提供的樣品，參考水性涂料的配方，設計圖3中所示分析方案。首先在不破壞樣品的情況下，做一個原樣的紅外光譜圖，可初步確定涂料的樹脂及主要溶劑的成分，將樣品中的溶劑烘干后測試烘干固體的紅外光譜及裂解GCMS（PY-GCMS），可輔助判定樹脂種類。采用熱脫附GCMS進行溶劑和其它可揮發組分的定性鑒別。原樣高溫煅燒至恒重后，灰分測試紅外光譜，可得到無機填料的組分和含量。
圖3 分析方案流程圖
3、案例敘述
3.1樹脂及主要溶劑的分析
采用KBr涂片法測試原樣的紅外光譜。如圖4所示，3401cm-1、1633cm-1是液態水的吸收峰，2951 cm-1、2870 cm-1、1454 cm-1、1376 cm-1歸屬于甲基C-H峰，2922 cm-1、2840 cm-1、1454 cm-1歸屬于亞甲基的C-H峰，1742cm-1為聚醋酸乙烯酯的C=O伸縮振動，1252cm-1屬于酯的C-O伸縮振動，1084cm-1為聚乙烯醇二級羥基吸收峰。工業上，聚乙烯醇和乙烯醇醋酸乙烯酯共聚物是由聚醋酸乙烯酯皂化生成的，聚乙烯醇是水溶性樹脂的代表，可用作粘合劑、成膜劑。通過原樣的紅外光譜圖可以知道樣品的主要組分是水和聚乙烯醇。
圖4 原樣紅外光譜圖
為確定溶劑的含量及進一步確定樣品含有的樹脂成分，用分析天平準確稱量2-3g左右樣品至稱量瓶，于烘箱105℃烘干至質量不再變化，同時做平行樣。計算烘干前后的質量變化，即得樣品中溶劑的含量。烘干后的固體測試顯微紅外和裂解GCMS，進一步確認樹脂成分。
如表1，樣品烘干后的固體含量為32.0%，該含量是樹脂和填料的總和，則樣品中溶劑及可揮發性助劑含量為68.0%。
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E-rubber長期專注與橡膠及復合材料非線性力學與疲勞性能測試和表征，目標正是為了幫助客戶獲取這些關鍵的材料特性參數，將前沿的“設計指南”轉化為可輸入仿真軟件、可指導配方優化、可預測產品壽命的量化工程數據。
實際應用與注意事項
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測試時需嚴格遵循標準條件（如跨距、速度），以確保數據準確性和可重復性。如需具體材料的性能數據或測試細節，可參考相關標準文檔或行業案例。
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切削液為什么會腐蝕2個月前
如碳鋼、不銹鋼、鋁合金）對切削液的適配性要求不同，比如鋁合金加工需專用的防變色切削液，若盲目使用通用型切削液，極易引發點蝕、變色；同時，加工環境的濕度、溫度也會影響切削液性能，夏季車間高溫高濕，切削液易滋生細菌，細菌代謝產生的酸性物質會改變切削液的 PH 值，當 PH 值過低時，切削液呈酸性，會對金屬產生腐蝕性，這也是杉山潤滑油重點解決的行業痛點 —— 針對夏天切削液易發臭、變黃、潤滑變差的問題，通過配方優化抑制細菌繁殖
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三、選型核心：匹配場景比品牌更關鍵 選擇齒輪油廠家時，單純追求品牌名氣不如精準匹配自身需求。
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樣品測試（4-8 周）
企業寄送樣，UL 要求足量：通常每種規格 10-20 件，需符合量產標準；
實驗室按對應標準測試：如 UL 94 V-0 級測試，需進行 3 次垂直燃燒，每次點燃 10 秒，樣品自熄時間≤10 秒，無滴落物引燃棉花；
測試不合格：實驗室提供整改建議，如調整阻燃劑添加比例、優化材料配方，企業修改后重新送樣。
3.
CAE仿真技術可以幫助工程師了解涂料的生產流程和性能檢測，從而優化涂料配方，提高汽車外觀的耐用性和美觀度。
圖片來源：網絡
02 汽車行業的應用案例
