一位客户找到OMG Borchers，询问该公司是否可以为水性涂料系列中使用的相关增稠剂提供第二种来源。挑战在于增稠剂需要在三种不同类别的产品中与现有增稠剂的特性相匹配，这些产品的化学成分与现有增稠剂不同。OM集团的全国客户经理Kip Howard说:“试图通过试错法在所有这些不同的应用中找到一种能够提供所需性能的混合物，就像大海捞针一样困难。”相反，霍华德使用实验设计(DOE)方法开发了一个混合实验，以筛选四种候选添加剂的效果。

基于结果，我们进行了第二次设计实验，使用了第一次实验中表现最好的两种添加剂，再加上一种添加剂，并使用了更详细的测量方法。在所有三个申请中，由第二个DOE产生的提法与现任的提法几乎没有区别。霍华德说:“与传统的试错方法相比，我们只花了很少的时间就完成了更好的匹配。”

在这种情况下，客户拥有一系列受到市场好评的房屋涂料，需要在不影响其性能的情况下为产品中使用的增稠剂开发第二来源。增稠剂必须执行的三个关键应用包括水性乳胶底漆、乳胶半光泽和乳胶光泽。油漆制造商想在每一种产品中使用相同的增稠剂。增稠剂需要在整个应用范围内与现任剂匹配。低剪切率涉及到油漆被涂到墙面后的厚度，特别是其避免跑线的能力。中等剪切速率是指浇注和搅拌过程中涂料的厚度。另一方面，高剪切速率是其涂刷、轧制和喷涂过程中的厚度，在抗飞溅方面尤为重要。客户坚持新产品能够与现有产品在任何应用中互换使用，产品及其应用或性能没有明显差异。

霍华德说:“为这一应用开发新产品的传统方法包括使用我们对各种添加剂的影响的最佳判断来调制一系列混合物。”“在每一个应用中获得正确表现的机会都接近于零，所以我们本质上面临的是一场漫长的猜谜游戏，并希望自己在某个时刻能够走运。为了改进这一方法，当我来到博彻斯时，我的首要任务之一是发展强大的能源部能力。我搜索了有关混合设计的文献，并寻找一个软件包，可以简化执行DOE的过程。我选择设计专家®因为它是我所知道的唯一一款提供用户友好的混合设计的软件，而不是像其他软件那样事后才提供。”混合设计是一种DOE，它利用了这样一个事实，即混合成分的比例必须加起来达到100%，以减少评估设计空间所需的实验运行次数。

霍华德说:“每当我做混合设计时，我就把常识抛到脑后，消除所有的偏见。”首先，霍华德进行了一个相对粗糙的筛选实验，以确定哪些添加剂在这些应用中对增稠剂性能的影响最大。他选择了4种添加剂进行评价，并允许每种添加剂的比例在0% ~ 62.5%之间变化。使用该软件进行了20次二次混合设计。每种混合物被用作介质剪切应用模型制定的流变添加剂组分。对它们进行了三种相对简单和快速测量的响应测试:1)用CAP 2000L粘度计测定ICI粘度;2)由KU-2 Stormer粘度计测定的克雷布斯单位粘度;3)旋转粘度计测得的触变性指数(图1)。这些结果被组合成一个期望函数，当混合物完全匹配现任物的性质时，该期望函数被校准为1(图2)。实验预测，当配方中含有0%添加剂1、0%添加剂2、45.5%添加剂3和54.5%添加剂4时，在设计空间中最佳设计的期望度为95%。设计的实验探索了整个设计空间，而不仅仅是20个实验运行中使用的配方。

在这些结果的基础上，进行了第二次设计实验，以便更精确地确定最佳配方。添加剂1和2被取消，添加第三种添加剂，以期更好地匹配现有产品的粘度恢复率。在设计中添加了5个新的响应，涵盖了所有三种应用，并通过研究流变仪得到:低剪切粘度、中剪切粘度、高剪切粘度、重建粘度和重建时间(图3)。重建时间是粘度在剪切后恢复所需的时间。重建粘度是剪切后恢复的粘度量。

与筛选实验中使用的简单方法相比，在第二个实验中对每个配方进行完整的流变学分析所需的时间要多得多。再次采用可取性公式确定优化配方(图4)。添加剂3为52.66%，添加剂4为47.34%，优化配方可取性在91%时略低于筛选实验。然而，由于使用了更严格的测量方法，产品性能实际上更接近现任者。由第二个DOE确定的最佳设计的可取性实际上与在任者在测量仪器的误差范围内相匹配。

当配方被制备和测试时，它在每个应用中的性能无法从现有的识别。“混合实验为以最少的资源和时间花费获得最佳配方提供了一条清晰的途径，”霍华德总结道。“此外，混合设计提供了对所有成分之间的相互作用的了解，以达到预期的性能，以便未来的配方开发减少对试验和错误的依赖。通过描述限制，可以节省额外的时间和金钱，以避免设置使用现有原材料和工艺无法实现的规格目标。”188金宝搏bet官网

如需更多信息，请发送电子邮件Kip.Howard@omgi.com，info@statease.com,或者访问www.statease.com．

参考文献

1混合料设计入门:配方商有什么好处?统计,Inc .)