模糊变换—正交设计法在配方筛选中的应用

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1、日　用　化　学　工　业第3期研究与开发ChinaSurfactantDetergent&Cosemetics2001年6月模糊变换—正交设计法在配方筛选中的应用113112王正武　李干佐　刘俊诚　牟建海　廖莉玲(11山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室,山东　济南,250100;21贵州师范大学化学系,贵州　贵阳,550001)　　摘要:正交实验测定了以皂荚素为主要原料的液体餐具洗涤剂的去污力、刺激性、黏度、泡沫及成本等5个指标。对各指标(y)的实验结果采用公式:ri=(yi-ymin)/(ymax-ymin)或ri=

2、(ymax-yi)/(ymax-ymin)进行评分,再根据各指标的重要性分别赋予不同的权重,然后通过模糊变换方法将多指标转换为单指标(综合评分)后并进行优化。最后得到成本低、去污力强,其他主要性能均达到或超过液体餐具洗涤剂标准的配方。关键词:洗涤剂;餐洗;表面活性剂;皂荚素;模糊变换;正交设计;配方中图分类号:TQ649文献标识码:A文章编号:1001-1803(2001)03-0014-04[5]　　液体餐具洗涤剂主要以表面活性剂为基料再配以贵阳市郊,根据我们的测定含皂荚素1716%,其少量助剂(络合剂、防腐剂等)混合

3、而成。为了提高产余药品全为分析纯试剂,水为二次蒸馏水。品质量、降低成本,生产上常使用多种阴、非离子表面112　实验方法活性剂复配。但由于表面活性剂间的相互作用,复配去污力和泡沫分别按GB9986-88和GB7462-87后常使得洗涤剂的各种指标(去污力、刺激性、黏度、泡标准测定,其中去污力的结果为与15%LAS标准洗沫等)的正效应(有利于产品质量)和负效应(不利于产涤剂的相对比值,泡沫测定所使用的浓度为110%的品质量)发生剧变,而且这些指标的变化又不规则,从样品溶液。黏度用旋转式黏度计(上海天平仪器厂)[1～4]测定,

4、每样测3次,取平均值。模拟刺激性实验在贵而导致对配方的优化比较困难。关于表面活性剂相互作用机理的研究,目前还仅处于对二元复配的个阳某餐具消毒公司进行,实验者(男女各3人)在别指标的定性描述阶段。因此对多种表面活性剂复配012%的洗涤剂水溶液中洗涤,水温(25±2)℃,pH-1的多指标相互作用的综合控制,常常是凭经验结定。=615～715,水硬度为20mg·L(以CaO计),每日我们尝试采用正交设计法安排实验,然后根据各指标洗涤2次,每次3h,连续一周。对于手表皮的刺激的重要性进行评判打分,再通过模糊变换原理进行线性按表2

5、标准评分后再取平均值。性变换,将多指标(各单项得分)转换为指标(综合评分表1　实验原料及实验参数结果)。再经方差分析后找出影响产品质量的主要因名称含量单价(按100%计,元/kg)素,从而达到预见及综合控制产品质量的目的。皂荚素(Sap)1716%218皂荚素是一种从皂荚中提取的天然植物表面活性脂肪醇聚乙烯醚硫酸钠(AES)70%1310剂,在我国的西南地区野生资源非常丰富。具有价廉α-烯基磺酸钠(AOS)96%1310(015元/kg)、表面活性强、泡沫丰富、易降解、对脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9)93%1210烷基醇酰

6、胺(6501)70%1515人体无毒害作用等诸多优点。此外它与各类型的阴、阳、非离子表面活性剂复配后都具有良好的协同效表2　洗涤剂对皮肤的刺激性评分标准应。但迄今为止对皂荚素的应用还仅限于洗发香波类完全手表皮明显评判项目微红斑浮肿破裂无变化有皱纹红斑产品。我们应用模糊变换正交设计方法首次将其应用评分100806040200于液体餐具洗涤剂中,这将对开发我国西南贫困地区[6,8]丰富的自然资源、保护环境具有一定的重要意义。2　模糊数学原理简介1　药品、仪器及实验方法一般地,对有限论域U={x1,x2,⋯,xn}里的某一11

7、1　药品模糊集A,可以用向量矩阵A=(a1,a2,⋯,an)表示,其实验所用原料及相应参数见表1,其中皂荚取于中a1,a2,⋯an(ai∈[0,1])是相应的隶属度,代表综合收稿日期:2000-01-24;修回日期:2000-05-12第一作者简介:王正武(1961-),男,副教授,山东大学博士研究生,联系电话:0351-8570053。3通讯联系人:李干佐。·14·©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第3期　　　　　　　　　　　王

8、正武等:模糊变换—正交设计法在配方筛选中的应用　　　　　　　　　　　2001年6月研究与开发n评判各因素对应权重的集合,且满足归一化条件:　　其中:bj=∑akrkj(j=1,2,⋯,m)(3)nk=1　　∑ai=1(1)3　正交实验及结果讨论[9,10]i=1另设模糊关系矩阵:311　正交实验及结果r11r12　⋯