Rational Design of a Polyurethane Foam.
Rational Design of a Polyurethane Foam.
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DOI：
10.3390/polym14235111
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发表时间：
2022-11-24
期刊：
影响因子：
5
通讯作者：
Ryan AJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wright HC;Cameron DD;Ryan AJ
由于PU键形成的性质，以及各种聚合物主链和配方组分(如催化剂和表面活性剂)，聚氨酯(PU)泡沫塑料具有非常广泛的用途。这种多功能性带来了一个挑战，即用于配制泡沫的变量几乎是无限的。除此之外，开发PU泡沫塑料需要专业知识，不仅是在聚氨酯化学方面，而且在评估所产生的泡沫塑料的艺术方面也是如此。在这项工作中，我们证明了合理的实验设计框架与实验设计(DOE)方法相结合，既减少了理解配方空间所需的实验数量，也减少了对PU专家默示知识的需求。我们将重点放在一个深入的例子中，其中一个已知配方的催化剂和两个表面活性剂被设置为因素，泡沫的物理性质被设置为响应。使用迭代DOE方法来生成一组具有显著不同的泡孔形态和流体动力学行为的泡沫塑料。我们证明，有23个筛选配方和16个最终配方，泡沫的物理性质可以通过催化剂和表面活性剂的负载量来模拟。这种方法还允许探索PU泡沫塑料的泡孔形态与其流体力学行为之间的关系。
Polyurethane (PU) foams are exceptionally versatile due to the nature of PU bond formation and the large variety of polymeric backbones and formulation components such as catalysts and surfactants. This versatility introduces a challenge, namely a near unlimited number of variables for formulating foams. In addition to this, PU foam development requires expert knowledge, not only in polyurethane chemistry but also in the art of evaluating the resulting foams. In this work, we demonstrate that a rational experimental design framework in conjunction with a design of experiments (DoE) approach reduces both the number of experiments required to understand the formulation space and reduces the need for tacit knowledge from a PU expert. We focus on an in-depth example where a catalyst and two surfactants of a known formulation are set as factors and foam physical properties are set as responses. An iterative DoE approach is used to generate a set of foams with substantially different cell morphology and hydrodynamic behaviour. We demonstrate that with 23 screening formulations and 16 final formulations, foam physical properties can be modelled from catalyst and surfactant loadings. This approach also allows for the exploration of relationships between the cell morphology of PU foam and its hydrodynamic behaviour.
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影响因子：
64.8
作者：
Harris CR;Millman KJ;van der Walt SJ;Gommers R;Virtanen P;Cournapeau D;Wieser E;Taylor J;Berg S;Smith NJ;Kern R;Picus M;Hoyer S;van Kerkwijk MH;Brett M;Haldane A;Del Río JF;Wiebe M;Peterson P;Gérard-Marchant P;Sheppard K;Reddy T;Weckesser W;Abbasi H;Gohlke C;Oliphant TE
通讯作者：
Oliphant TE
影响因子：
2.5
作者：
Dhaliwal, Gurjot S.;Anandan, Sudharshan;Nam, Paul
通讯作者：
Nam, Paul
影响因子：
3.1
作者：
Baferani, A. Hasani;Keshavarz, R.;Ohadi, A. R.
通讯作者：
Ohadi, A. R.
影响因子：
4.6
作者：
Arevalo-Alquichire, Said;Morales-Gonzalez, Maria;Valero, Manuel F.
通讯作者：
Valero, Manuel F.
影响因子：
0.8
作者：
Komosa, Andrzej;Markiewicz, Bartosz;Mieloch, Monika
通讯作者：
Mieloch, Monika