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配制好的涂料系統(tǒng)是耗時(shí)的并且需要許多重復(fù)的任務(wù)。由于預(yù)測(cè)科學(xué)，很多這項(xiàng)工作可以放棄。在我們的訪談中，VLCI的首席執(zhí)行官Sander van Loon解釋了這是如何工作的以及高吞吐量技術(shù)在這方面發(fā)揮的作用涂料在線coatingol.com。

Sander van Loon是VLCI的首席執(zhí)行官，VLCI是一家配方設(shè)計(jì)師和研發(fā)部門的服務(wù)公司。他將在歐洲涂料技術(shù)論壇上解釋這項(xiàng)技術(shù) 優(yōu)化涂料配方的成本和工藝。

你能解釋一下涂料行業(yè)中預(yù)測(cè)科學(xué)的用途嗎？

Sander van Loon：預(yù)測(cè)科學(xué)用于為成分提供參數(shù)，以便找到與之配制的相容的成分。這些參數(shù)以相同區(qū)域中的成分彼此匹配的方式起作用。這意味著，它們可以形成穩(wěn)定的東西并提高所有類型配方的效率; 溶液，分散液或乳液。

如果成分不在參數(shù)的相同區(qū)域，它們不兼容，您將在穩(wěn)定性，成膜和其他性能方面遇到問(wèn)題。例如，當(dāng)您有十種成分并希望確保這些值至少有一些重疊時(shí)，您就可以使用它，這樣每種成分都會(huì)對(duì)另一種成分“滿意”。這樣可以獲得最佳性能。配方，成分?jǐn)?shù)最少，濃度最低。

您使用什么樣的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？

van Loon：特別是對(duì)于涂料配方，Hansen溶解度參數(shù)（HSP）是最好的。這些參數(shù)可以獲得所有相關(guān)成分，如填料，樹脂，添加劑等。它不僅限于溶解度，而且還限于分散性，或者更一般地，發(fā)現(xiàn)相似性。

HSP由三個(gè)參數(shù)組成：分散力，極性和氫鍵。當(dāng)實(shí)際確定時(shí)，這些中心值帶有球體，其中其他成分是相容的或當(dāng)在球體外時(shí)是不相容的。

你如何獲得這些參數(shù)？

van Loon：HSP有兩種方式。您可以根據(jù)成分的結(jié)構(gòu)（SMILES）計(jì)算它們。但這不是很精確，對(duì)于聚合物而言，它并不具有代表性。第二種方法是以實(shí)際方式確定它們。在這里，你有一套溶劑，你知道HSP，添加了未知成分，然后你評(píng)價(jià)所有這些樣品。通常，您必須評(píng)估30到40個(gè)樣品，從良好到不良的溶解度，然后將評(píng)級(jí)輸入HSPiP軟件進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)這種方式，您可以獲得未知成分的HSP和球體。

這是你在貴公司所做的，所以我希望原材料的制造商或供應(yīng)商不提供他們的數(shù)據(jù)表的HSP？

van Loon：不，目前，他們中的大部分都沒有。但我希望這會(huì)很快改變！我們VLCI是一家研發(fā)服務(wù)公司，其中包括為涂料行業(yè)確定和實(shí)施這些參數(shù)，以及個(gè)人護(hù)理，家用或聚合物行業(yè)。我們?yōu)樵牧瞎?yīng)商這樣做，因此他們更了解自己的產(chǎn)品，也了解配方設(shè)計(jì)師，因此他們可以找到匹配的成分，以改善其配方的穩(wěn)定性。

因此，您可以預(yù)測(cè)配方的穩(wěn)定性，但是您沒有對(duì)最終產(chǎn)品的性質(zhì)進(jìn)行任何預(yù)測(cè)？

van Loon：是的，穩(wěn)定性，還有功效，因此在很多方面屬性。例如，如果您使用防腐顏料配制而未選擇最佳分散劑，則涂層最大性能不會(huì)起作用。因此，通過(guò)HSP匹配成分可以提高性能，因?yàn)槟梢愿玫胤稚⒒蚪鉀Q您的成分。

除了HSP，您還使用所謂的HLD-NAC。這是什么？

van Loon：是的，它代表親水親脂性差異 - 凈平均曲率，用于例如乳液聚合。您可以表征單體，并根據(jù)單體的參數(shù)，您可以找到合適的表面活性劑來(lái)乳化它們并制造您的聚合物。基本上，它就像HSP一樣工作。您可以使用參數(shù)來(lái)計(jì)算特定乳液的正確成分。

您之前提到過(guò)，您需要測(cè)試大量樣品才能獲得一種成分的數(shù)據(jù)。你怎么處理這個(gè)？

van Loon：這是高通量設(shè)備的用武之地。為了實(shí)際確定參數(shù)，每種成分需要大約40個(gè)，有時(shí)50個(gè)不同的樣品。因此，如您所知，市場(chǎng)上有成千上萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)種成分。要獲得所有這些參數(shù)，您需要高吞吐量。即使在一種涂料配方中，您也有大約10種不同的成分，這意味著您必須為這一種情況創(chuàng)建數(shù)百個(gè)樣品。但是一旦你擁有一種成分的HSP，你就不必再這樣做了。

我想你現(xiàn)在有一個(gè)關(guān)于這些值的相當(dāng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)？

van Loon：有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，尤其是HSP，但我們會(huì)為客戶進(jìn)行所有測(cè)量。這意味著我們所做的大多數(shù)工作都是保密的。有時(shí)我們的客戶會(huì)公布價(jià)值觀，但這是他們的決定，而不是我們的決定。   

有時(shí)我們會(huì)為自己工作，然后我們可以在我們的網(wǎng)站上發(fā)布一些內(nèi)容。但是，有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可用于HSP的計(jì)算值。這是我們與SpecialChem和Steven Abbott教授共同開展的一項(xiàng)計(jì)劃。我們?cè)赟pecialChem網(wǎng)站上創(chuàng)建了一個(gè)成分選擇器，其中包含大約數(shù)萬(wàn)個(gè)計(jì)算的HSP值。這些并不像實(shí)際確定的HSP那么好，但它們可以作為指導(dǎo)，并可以教人們他們可以做些什么。

使用這些數(shù)據(jù)有多復(fù)雜？你需要特殊技能嗎？

van Loon：有點(diǎn)復(fù)雜但可行。大多數(shù)情況下，這只是一種不同的心態(tài)，需要一點(diǎn)時(shí)間。但是一旦你了解它是如何工作的，配方設(shè)計(jì)師就可以開始使用它了。此外，我們提供培訓(xùn)并教人們?nèi)绾问褂盟?/p>

通過(guò)HSP，配方設(shè)計(jì)師可以擺脫試錯(cuò)法。許多配方設(shè)計(jì)師仍然將成分混合在一起，看看會(huì)發(fā)生什么，然后進(jìn)一步計(jì)劃。在某些情況下，它們包括限制試錯(cuò)難度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。但是，它仍然只是在黑暗中拍攝。

這與預(yù)測(cè)科學(xué)有很大的不同。一旦您擁有HSP，您就可以預(yù)測(cè)匹配成分并限制開發(fā)配方所需的樣品數(shù)量。這是一個(gè)努力的開始，但隨后的樂(lè)趣開始了！

高通量實(shí)驗(yàn)室可能非常昂貴。這是小公司能買得起的東西嗎？

van Loon：你可以讓它像你想要的那樣瘋狂，它可以帶來(lái)數(shù)百萬(wàn)歐元的投資。但是，如果預(yù)算較少，比方說(shuō)，100,000歐元，您仍然可以獲得更小的高通量，可以準(zhǔn)備樣品。但在大多數(shù)情況下，對(duì)于規(guī)模較小的公司來(lái)說(shuō)，外包給像我們這樣的服務(wù)公司更有意義，因此您只需在需要時(shí)使用它。因?yàn)閷?duì)他們來(lái)說(shuō)，可能是經(jīng)過(guò)一周或一個(gè)月的HT篩選后你會(huì)有大量的數(shù)據(jù)可供使用，從那時(shí)起HT就會(huì)長(zhǎng)期無(wú)用但是，我們也為大公司工作，因?yàn)樗麄兿朐陧?xiàng)目基礎(chǔ)上購(gòu)買資源。