配方優化的案例
清潔產品配方中的泡沫優化（上）
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 案例分享｜一種水性底漆成分的定性定量分析，應用于產品配方優化
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%。
展開 選對 CNC 切削液，讓加工效率與設備壽命雙向提升
杉山切削液通過精準配方研發，可針對不同金屬材質定制解決方案，其清潔性能出眾，能有效帶走加工碎屑，避免工件表面殘留影響精度。 環保與安全合規不可忽視。隨著環保政策收緊，具備可生物降解、低氣味、無刺激性的切削液成為行業趨勢。
杉山潤滑油所有產品均通過 ISO141001 環境管理體系認證，不屬于危險品，且經第三方權威檢測，從原料到成品全程環保可控，既保障操作人員健康，又符合企業綠色生產需求。 企業實力與服務保障是選型重要支撐。優質切削液品牌需具備成熟的研發能力、嚴格的質控體系和高效的售后服務。杉山潤滑油擁有 8000 平米自有廠房、四條生產線，月產能達 2000 噸，可實現次日發貨的快速交付；15 人研發團隊深耕配方優化，能根據客戶特殊工況定制專屬方案；24 小時應急響應機制確保問題出現后 48 小時內技術員到場解決，搭配現場用油指導、油品檢測等增值服務，讓企業使用更放心。 選對 CNC 切削液，本質是選擇一份穩定的生產保障。杉山潤滑油以 “務實守信、客戶導向” 為核心，憑借高性價比產品與全鏈條服務，成為大疆、三一重工等知名企業的合作之選。企業在選型時，不妨圍繞加工需求、材質特性、環保標準和服務能力綜合考量，讓切削液真正成為提升生產效率、降低運營成本的得力助手。
展開 Moldex3D塑料材料產業解決方案
材料供貨商總希望優化其設計，并在黏度及固化程度間找到適當的平衡點，這對可加工性以及產品周期有著相當大的影響。針對熱固材料，Moldex3D透過分析塑料流動的行為(包含黏度變化及固化時間)，提供材料供貨商更高效率的解決方案來優化其配方并節約成本。此外，透過材料的特征來量化如固化所引發的體積收縮，并且此技術可以應用在改變化學制劑、仿真、產品設計以及各種成型條件上。
Moldex3D模流分析之熱固性材料與熱塑性材料的區別
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Moldex3D模流分析之塑料材料的廣泛應用
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基于GROMACS的油水自發相分離分子動力學模擬
圖5 正十六烷的溶劑可及表面積變化
工業與科研應用
本案例通過分子動力學模擬，實現了油水體系自發相分離過程，該研究在多個領域具有廣泛的應用價值：
石油工業：研究油水乳化、分離優化，提高采油效率
環境科學：優化油污水處理方法，減少污染
化妝品與食品科學：開發穩定的乳液、乳化劑配方
生物醫學：探索生物膜與油水界面的相互作用
最后，有需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
切削液為什么會腐蝕
東莞市杉山潤滑油科技有限公司深耕切削液研發生產 18 年，對行業痛點有著深刻洞察，結合實際應用場景來看，切削液產生腐蝕問題并非單一原因，而是配方、使用、維護等多方面因素共同作用的結果。 切削液自身的配方配比失衡，是引發腐蝕的核心內因。優質切削液的配方需精準搭配基礎油、防銹劑、緩蝕劑等成分，若生產過程中防銹劑添加量不足、緩蝕劑配比不合理，或使用了劣質基礎油，會直接導致切削液的防銹防護能力缺失。部分小廠家為控制成本偷工減料，省去關鍵的防腐成分，這類切削液接觸金屬后，無法在表面形成致密的防護膜，金屬易與空氣中的水、氧氣發生氧化反應，進而出現生銹、腐蝕。而杉山切削液始終堅持品質為先，原料均選自 API 標準龍頭企業，經實驗室三重測試，通過精準配方搭配保障防腐防銹性能，從源頭規避配方性腐蝕。 使用過程中的工況適配不當，是腐蝕問題的重要誘因。不同金屬材質（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，穩定切削液 PH 值。 切削液的維護與管理不當，會加速腐蝕問題的發生。切削液在使用中會不斷混入金屬切屑、鐵粉、油污等雜質，若未及時過濾清理，這些雜質會成為腐蝕反應的 “催化劑”，加劇金屬銹蝕；同時，切削液使用過程中會因揮發、工件攜帶出現損耗，若僅簡單補充清水而不及時補加原液，會導致切削液濃度過低，防腐、防銹等核心性能大幅下降。
展開 粉末測量新技術：Mastersizer 3000+ vs Morphologi-4ID
多參數測量： 提供全面的顆粒特性數據，同時可以進行特定的參數分類，這有助于優化粉末形貌特性，提高燒結性能和機械性能，如圖2。
圖2：Morgpologi 4-ID，除了形貌分布也可以看到顆粒形狀
總結
在積層制造領域，Mastersizer 3000+和Morphologi 4-ID展示了各自獨特的性能和應用優勢。
Mastersizer 3000+以其廣泛的測量范圍，從奈米到微米級顆粒都能精確測量，適用于積層制造過程中的粉末質量控制和配方優化，確保最終產品的性能一致性。
相對地，Morphologi 4-ID則以其高分辨率的形貌成像能力著稱，不僅提供粒徑和形狀參數的詳細數據，還能進行顆粒分類分析，有助于深入理解顆粒形貌特征對材料性能的具體影響，從而優化粉末的形貌特性以提升產品的質量和功能性。
這兩款儀器的結合滿足了從粒徑測量到形貌分析的全面需求，推動了制造技術的不斷進步和創新。
展開 哈佛大學鎖志剛教授最新綜述：從分子到宏觀，如何“設計”材料的抗裂性？
對于以天然橡膠為代表的具有應變結晶（SIC，strain-induced cystallization）效應的高分子材料，我們提供”非全松弛疲勞裂紋擴展測試“，測試結果可以幫助工程師理解和表征材料的應變結晶效應對疲勞裂紋擴展的阻礙作用，對于比較和優化材料的配方具有重要意義。
變速處理后疲勞裂紋擴展測試演示及裂紋形貌圖
03
為仿真提供真實世界的數據輸入
理論中的“斷裂內聚長度”概念，可用于研究橡膠復合材料的損傷準則、評估材料的缺陷敏感程度。在E-rubber試驗室，我們通過測試數據，為客戶擬合疲勞特性參數（如Lake-Lindley模型, Thomas模型參數），并標定材料的本征微裂紋尺寸，這些參數可用于橡膠材料和產品的疲勞壽命預測和損傷累積仿真分析，是橡膠疲勞仿真分析軟件（如Endurica, Fe-safe/rubber等）所必需的輸入參數。
Endurica所倡導的“基于斷裂力學的疲勞壽命預測”方法，其根基便源于此套嚴謹的熱力學與力學分析框架。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。
點擊了解Enduirca橡膠疲勞仿真分析軟件
結
語
04
PART
鎖志剛教授團隊的這篇綜述，再次彰顯了基礎科學對工程技術的強大引領作用。它告訴我們，材料的“抗裂”與“耐久”不再是模糊的經驗概念，而是可以被清晰定義、定量測量并理性設計的科學屬性。
展開 挑戰紐北 | 紐北圈速優化-用戶案例分享
基于該駕駛員模型及Stelvio Quadrifoglio模型，初始的成績是8：10：00，第一次優化的內容包括彈簧，防傾桿和Sky Hook懸架控制算法，后輪差速器算法，四驅算法，本次優化帶來的提升是10s。
02 ->輪胎配方優化-優化2
第二個優化是使用新的輪胎配方，而帶來的收益是5s。
編輯
跳轉
03 ->雙重調校，提升圈速
最后一個是駕駛模擬器上的調校和驗證，通過真實駕駛員的反饋調校，圈速相比上次提升了1s。
4-國內某知名主機廠A
在追求極致性能、立志打造全球頂級高性能跑車的征程上，國內某領先主機廠正是通過引入VI-grade的VI-CarRealTime實時車輛動力學仿真平臺，成功構建了一套“虛實結合、前瞻驗證”的高效研發體系，從而精準實現了其樣車的設計目標。
01 ->概念階段
在概念設計階段，當樣車還僅存在于圖紙之上時， 該主機廠的工程師團隊便利用VI-CarRealTime的強大建模能力，快速創建了自身目標車型以及數款國際標桿競品的高精度虛擬模型。通過離線仿真與高沉浸感駕駛模擬器進行系統的虛擬對標分析，他們得以在虛擬空間中反復探索、驗證不同技術方案的極限性能，從而精準定位了能夠在關鍵指標上擊敗競品的最佳底盤架構、動力總成匹配與空氣動力學配置。這一步，確保了項目從概念源頭就確立了清晰且具有競爭優勢的性能目標。
02 ->測試階段
當首臺物理樣車下線后，研發進入了關鍵的迭代優化階段。
展開 
KB600耐磨焊絲成功應用于盾構機刀具的修復與制造
隨著北京市地鐵建設的全面開展，盾構刀具的需求迅速加大，KB600修復再制造刀具在性能達到并超過進口刀具的基礎上，經過進一步改進配方、優化生產工藝，實現了修復再制造刀具成本僅為進口刀具的一半。在2007年2月結束的北京市地鐵十號線第十一標段農展館站至亮馬橋站左線的施工中，研制的盾構機刀具一次挖掘長度達780余米，大大超過了進口刀具的使用壽命。
北京固本KB600耐磨焊絲的研發成功大大節約了北京市地鐵施工的成本，推進了地鐵建設進程，達到了服務北京、服務奧運的目的。
索爾維擴建航天復合材料生產設施
索爾維總部設在布魯塞爾，作為一家先進的材料和特種化學品跨國公司，排名世界前3位，成立于1863年，服務重心一直在歐洲，公司的輕量化材料能夠令交通變得更加清潔，先進配方可以優化資源利用，高性能化學品則有助于提升空氣質量和水質，在全球61個國家擁有約24,500名員工。公司2017年凈銷售額為101億歐元，稅息折舊及攤銷前利潤率達22%。索爾維已在布魯塞爾證交所和巴黎證交所上市。
索爾維還提供完全整合的聚酰胺，旨在滿足汽車與運輸、電氣與電子、消費類產品，以及工業與加工業的客戶需求。同時生產的聚酰胺高性能纖維用途十分廣泛，可以使家具、室內裝飾品、汽車更加舒適。索爾維還提供易去污的高分子聚合物，提升洗滌粉和洗滌液的清潔能力。索爾維致力于使用生物質和可再生原材料，應對農化和石油行業對可持續解決方案的強烈需求。
索爾維在格林維爾目前有超過300名全職員工，正在進行招聘工作。索爾維對格林維爾市和亨特縣做出的這項投資決定，正在對當地和周邊地區創造更多就業機會，本次產業擴張將對當地產生積極影響。
展開 螺桿清洗料的技術發展、市場格局與創新趨勢研究
表：螺桿清洗料環保創新主要方向及代表技術
降低碳排放
優化清洗流程，減少清洗時間
旭化成R系列
減少CO?排放量
可回收性
材料配方改進，允許重復使用
肯天Ultra Purge? 肯天 Ultra Purge?
減少廢棄物產生
生物降解性
采用生物基成分
多家企業研發中
降低環境負荷
減少有害物質
無重金屬、低VOC配方
高塑潔(SGS認證)
符合環保法規
4.2 高效清洗技術的突破
清洗效率的提升是另一個重要創新方向。新一代螺桿清洗料通過配方優化和技術創新，大幅提高了清洗效果，減少了清洗時間和材料用量。
旭化成的RX型號作為R系列的明星產品，與舊款newEX型號相比，清洗力和異物去除能力均提升了約20%。這一改進不僅減少了生產線的停機時間，提高了工作效率，還幫助客戶在追求高效生產的同時，實現了更為綠色的生產方式。
肯天的Ultra Purge?螺桿清洗料則可用于熱流道系統，以高效率對其進行清潔。在停機程序運行或換色時向注塑機內放入合適的清洗料，能實現快速、高效地換色，并防止新模制件上出現斑點和斑紋。
4.3 專業化和精細化產品設計
針對不同應用場景的專業化產品設計成為明顯趨勢。生產企業不再追求"一刀切"的通用解決方案，而是針對特定需求開發專用產品。
展開 達索官方 | 4月25日，分子模擬在油田化學和催化煉化中的應用，報名開啟>>
通過加深對石油資源分子水平上的認識，并深入研究石油及其分子組成的轉化規律，借助計算機與信息化技術可以優化原料組成、有針對性地開發最合適的催化劑并設計一系列合理反應路徑和反應條件，達到原料、催化劑以及工藝的最佳匹配。</p><p>達索系統BIOVIA的油田化學與智能催化劑設計解決方案基于分子模擬和數據科學技術，通過提供先進的預測分析和機器學習技術幫助科研工作者了解復雜的催化反應和工業應用機理，破譯分子和原子行為，助力研發流程優化。</p><p>本次分享專注于Materials Studio的學術研究和工業應用，旨在以基礎研究創新來驅動新能源材料科學行業的發展。</p><p><br></p><p> <strong>會議講師介紹</strong></p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/lR4GOtoy9vJX1mLfrtyFrhYcgHiaVPPCIYM1cC8kYItxicic8yibXJ19icspzjpzxN16Pfmbxaw0cqZXOicSGVz6XdLw/640?wx_fmt=png&from=appmsg" width="140"></p><p><strong>胡銳骎</strong></p><p>博士、達索系統技術咨詢部BIOVIA解決方案顧問</p><p>主要從事材料理論研究，擁有10年材料分子模擬經驗，參加了功能材料相關的性質預測，配方篩選與工藝優化等聯合科研工作,研究領域涉及動力電池，能源&材料，交通&運輸，航空&航天等眾多行業，擅長使用材料仿真和數據科學來進行新材料的設計工作。
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