Design-Expert软件辅助内墙乳胶漆配方设计及优化的研究

□ 杨 静，王东南，朱 明，陈祥鹏，陈剑伟
(三棵树涂料股份有限公司，福建莆田 351100)

0 前 言
目前对于乳胶漆的配方设计多建立在经验基础之上，较少有技术人员采用科学的试验设计（Designof Expert, DOE）方法对乳胶漆配方进行设计和优化，采用计算机辅助涂料开发并建立数学模型的报道更是凤毛麟角。Design-Expert软件的出现则为我们使用科学的试验方法进行计算机辅助涂料配方设计带来了很大的便利。Design-Expert软件是美国Stat-Ease公司开发的一种试验设计软件系统，该系统可对试验数据进行统计分析、曲线拟合，进而建立数学模型，并可利用已建立的数学模型对试验结果进行预测以及优化[1]。目前，利用Design-Expert软件响应面分析法（Response surface method ，RSM）进行的试验设计已广泛应用于各领域。本文以Design-Expert软件中Mixture的试验设计方法对内墙乳胶漆PVC65%～70%的配方进行辅助设计及优化，希望能将涂料配方设计过分依赖于经验的现状有所改善，为涂料配方设计科学化、规范化打下基础。

1 试验部分
1.1 主要原材料
苯丙乳液、金红石型钛白粉、水洗高岭土、煅烧高岭土、重钙、滑石粉、助剂、纤维素，以上均为市售。
1.2 主要设备
高速搅拌分散机，上海现代环境，SFJ-400；电子分析天平，Sartorius，TE3102S；100 μm线棒等。

2 试样的制备及测试方法
2.1 试样的制备方法
将水及部分助剂加入缸中，置于分散机下分散，加入纤维素，分散数分钟后加入pH调节剂，待缸内纤维素溶解后，加入粉料，高速分散约25 min，降低转速，加入助剂、乳液、水，分散数分钟，得试样。
2.2 试样测试方法
涂膜对比率按GB/T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》中所述涂膜对比率测试方法进行测试。
2.3 试验设计
对比率、耐擦洗性能为评判内墙乳胶漆性能的重要指标，对于PVC65%～70%配方而言，耐擦洗性能一般均能满足国标要求，且耐擦洗性能测试重现性较差，较难准确测试，故不适宜作为试验设计中用于建立定量模型的指标。本设计以涂膜对比率为设计目标及优化目的进行试验设计。影响对比率的主要因素有乳液用量、粉料种类及其用量以及PVC的取值范围，经过探索性试验，确定了各影响因素合适的取值范围及约束条件，如表1所示。

将表1中各影响因素取值范围及约束条件输入Design-Expert软件，采用Mixture中D-Optimal的试验设计方法得到了试验设计方案，将试验方案按照2.1及2.2中所述方法进行试验及测试，得到相应的试验结果，如表2所示。