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      塑料配方设计方法

      2009-08-07  

    塑料配方中不同品种助剂的最佳用量及配合决定着制品质量的好坏,在如何使实验次数最少、配方最优的问题上,配方设计方法起着很大的作用。
    对于单变量配方设计多采用消去法来确定,其基本原理是在搜索区间内任取两点,比较其函数值,舍去其中一个,这样搜索区间缩小再进行下一步,使区间缩小到允许误差之内。常用的搜索方法主要有以下几种:
    (1)逐步提高法:该法适合于工厂小幅度调整配方用,比较方便,生产损失也较小。其方法是:先找一个起点A。这个起点一般为原来生产配方,也可是一个估计配方。在A 点向该原材料用量增 加的方向B 点做试验,同时向该原材料用量减少的方向C 点做试验。如果B 点好,原材料用量就增加;如果C 点好,原材料用量就减少。这样一步步改变,如果到y 点,再增加或减少效果反而不好,则y 点就是该原材料用量最佳加入值。
    (2)黄金分割法(优选法、0.618 法):该方法是根据数学上黄金分割定律演变而来的。其具体做法是,先将配方试验范围(A-B)的0.618点作第一次试验,再在其对称点0.382 处作第二次试验,比较两点的结果,去掉“坏点”以外的部分。在余下的部分再进行黄金分割,再比较、取舍,最终得出最佳值。该法试验次数少,较方便,适于推广。
    (3)平分法:该法与黄金分割法相似,只是在试验范围内,每个试验点都取在范围的中点上,根据试验结果,去掉试验范围的某一半,再在另一半中取中点,做试验,又将范围缩小一半,这样逼近最佳点范围的速度很快,而且取点也极为方便。采用平分法的前提是,在试验范围内,目标函数是单调的,即该塑料制品应有一定的物理性能指标,以此标准作为对比条件。同时,还应预先知道该变量对制品物理性能、加工性能影响的规律,这样才能知道其试验结果所表明该原材料的添加量是多或少。


    (4)均分分批试验法:该法是将每批试验配方均匀地同时安排在试验范围内,将其试验结果比较,留下效果较好的范围,再均匀分成数份,再试验,又留下好的部分,最终找出最佳配方。当原材料添加量变化少,而制品物理性能却显著变化时,采用该法最好。
    对于多变量的配方设计可采用正交法等。由于塑料应用指标考核项目较多,其助剂与性能间的关系不确定,同时各助剂间的协同作用较多,因而塑料的配方设计是一个典型的多因素多水平多指标配方实验。由于塑料配方设计的多样性和复杂性,致使配方设计仍主要凭工作经验,再结合一些实验技巧(如正交设计)来确定最佳配方,存在着工作量大、实验费用高、周期长、偶然性大等一系列问题。
    均匀设计法是数论与多元统计相结合而创造的一种全新实验设计方法,适用于多因素多水平多指标实验,可有效减少实验数量,同时又采用多元逐步回归法对实验结果进行数据分析,建立回归方程,利用有限的数据结果获得最多的实验信息,因而其配方设计方法更加科学,能更准确地预测产品的性能,简化实验程序,提高实验效率,具有一定的工业应用前景。
    最终所设计的配方正确与否,要经过实验来筛选。一般按配方制成母料,检测其加工性,然后制成试样,检测其使用性能。需要重复试验才能得到最佳的实用配方。

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