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定制设计产品的技术

摘要

本发明公开了产生材料的性质预测值的图形描绘的方法。根据所述方法,处理单元生成限定了几何形状并且包括以矩阵布置的多个点的绘图,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值。在输出设备上显示在标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示。标记范围表示性质预测值的范围。在输出设备上显示在视觉表示上的指针。

著录项

说明书

其它申请的优先权

本申请要求2018年10月22日提交的美国临时专利申请号62/748,762以及2018年4月9日提交的美国临时专利申请号62/654,641的优先权。

版权声明

本文中包含的材料受版权保护。版权所有人并不反对当本专利的公开内容出现在专利和商标局的专利文件或记录中时任何人对其进行传真复制,但是除此之外,保留对该版权的所有权利。

技术领域

本公开大体上涉及基于客户端-服务器的可视化映射技术。更特别地,本公开涉及基于web的图形用户界面,以使用户能够定制设计适应其独特应用需求的产品配置。

背景技术

基于客户端-服务器的图形用户界面可以配置成使得用户能够定制设计适应其独特应用需求的产品配置。可以采用绘图(plot)来限定各种产品的设计空间,以减少开发时间并提供自助式配方协助(self-service formulation assistance)。

三元绘图、三元图、三角图、单面图(simplex plot)或吉布斯(Gibbs)三角是关于求和为常数的三个变量的重心图。其以图形方式将三个变量的比率描绘为等边三角形中的位置。其用于物理化学、岩理学、矿物学、冶金学和其它物理科学中,以显示由三种物类组成的系统的组成。

在三元绘图中,三个变量a、b和c的比例必须求和为某个常数K。通常,该常数表示为1.0或100%。由于对于所有要用图形描绘的物质而言,a+b+c=K,因此任何一个变量都不独立于其它变量,因此为了在图上找到样本的点,仅两个变量必须是已知的:例如,c必须等于K-a-b。由于这三个比例不能独立地变化——仅有两个自由度——因此有可能仅在两个维度上用图形描绘所有三个变量的组合。三元绘图可用于具有n>3种组分的材料。三元绘图随后表示这三种组分,而其它n-3种组分各自保持在固定比例。

可以采用实验技术的设计来设计目的在于描述或解释在如下条件下的信息变化的任何任务,这些条件被假设为反映该变化。在一种形式中,实验的目的在于通过引入先决条件的改变来预测结果,该改变以称为预测子的变量(自变量)来反映。通常假设预测子的改变会导致第二变量的改变,因此第二变量称为结果变量(因变量)。实验设计不仅涉及选择合适的预测子和结果,而且还考虑到可用资源的约束,在统计学上最理想的条件下计划实验交付。

在实验设计中,可以挑选预测子以减小测量误差的风险。实验设计应当实现适当水平的统计能力和灵敏度。

发明内容

在一个方面,本公开提供了一种产生材料的性质预测值的图形描绘的方法。所述方法包括:通过处理单元生成限定了几何形状并且包括以矩阵布置的多个点的绘图,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和所述材料的性质预测值;通过处理单元生成限定了几何形状并且包括动态改变的预测特性的图示,其中所述动态改变的特性包括所述材料的性质预测值;在输出设备上显示在标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示,其中标记范围表示性质预测值的范围;在输出设备上显示在所述视觉表示上的点,其中所述视觉表示包括示出就所述几何形状的轴线与所述点相关联的值的蜘蛛网图;和其中动态移动在所述视觉表示上的所述点动态地改变在所述图示上描绘的预测特性。

附图说明

图1是根据本公开的一个方面的三元绘图轴线A的图形描绘。

图2是根据本公开的一个方面的三元绘图轴线B的图形描绘。

图3是根据本公开的一个方面的三元绘图轴线C的图形描绘。

图4是根据本公开的一个方面的最终三元绘图的图形描绘。

图5是根据本公开的一个方面的三元图页面的图形描绘。

图6是根据本公开的一个方面的三元图页面的图形描绘。

图7是根据本公开的一个方面的三元绘图的优化性质的图形描绘。

图8是根据本公开的一个方面的存储的选择表的示例显示,所述选择表显示了存储的配方。

图9是根据本公开的一个方面的存储的选择表的示例显示,所述选择表显示了建议的配方。

图10是根据本公开的一个方面的设置和性质描述的示例显示。

图11是根据本公开的一个方面的三元图页面的图形描绘。

图12是根据本公开的一个方面的三元图页面的图形描绘。

图13是根据本公开的一个方面的三元绘图的优化性质的图形描绘。

图14是根据本公开的一个方面的存储的选择表的示例显示,所述选择表显示了建议的配方。

图15是根据本公开的一个方面的存储的选择表的示例显示,所述选择表显示了存储的配方。

图16是根据本公开的一个方面的设置和性质描述的示例显示。

图17示出了示例计算环境,其中可以实施本文中阐述的一个或多个规定。

图18是根据本公开的一个方面的产生材料的性质预测值的图形描绘的方法的逻辑配置或过程的逻辑流程图。

图19是根据本公开的一个方面的产生材料的性质预测值的图形描绘的方法的逻辑配置或过程的逻辑流程图。

图20是根据本公开的一个方面的产生材料的性质预测值的图形描绘的方法的逻辑配置或过程2000的逻辑流程图。

图21显示了用户或客户与数字配方服务对接的基本框图,这可以体现在计算机化模块中。

图22显示了根据一些方面,关于数字配方服务可以如何完成定制涂层订单的一个模型。

图23显示了根据一些方面,关于数字配方服务可以如何完成定制涂层订单的变型的第二模型。

图24显示了根据一些方面,关于数字配方服务可以如何完成定制涂层订单的另一变型的另一模型。

图25显示了根据一些方面,在生成了满足用户指定的(一个或多个)约束条件的推荐材料配置后,如何可以将数字配方服务模块配置成与提供了生成推荐配方所需的成分的一个或多个购买/交易平台进行对接。

图26显示了购买机制的框图,该购买机制可以扩展以包括可以自动连接到适当供应商的方便且更精简的特征。

具体实施方式

在一个方面,本公开涉及基于客户端-服务器的可视化映射技术,该技术采用图形用户界面,该图形用户界面配置成使得用户能够定制设计适应其独特应用需求的产品配置。可以采用绘图来限定各种产品的设计空间,以减少开发时间并提供自助式配方协助。该绘图可以并入到客户端上的图形用户界面中,该客户端在基于云的系统中运行web服务器。

在描述基于客户端-服务器的可视化映射技术的各个方面之前,本公开简要地转向对实验技术设计的描述,该实验技术设计可用于构建用于生成三元图的数据的数据库,以使得用户能够通过以下方法来定制设计各种产品:操纵作为等边三角形中的位置的三个变量的比率,并在计算机、平板设备、智能电话或其它基于web的客户端电器的屏幕或显示器上提供结果的图形描绘。在一个方面,可以采用来自Stat-Ease Inc.的以商品名Design-Expert已知的统计软件应用程序来创建和分析实验设计,从而生成模型方程,该模型方程驱动根据本公开的三元图界面的三元图。用于生成和分析实验设计的其它统计软件应用程序包括例如以商品名ECHIP、JMP和Minitab已知的统计软件应用程序。

要认识到,在创建、执行和分析实验设计时有许多考虑因素。用于创建本文中所述三元图的方法提供了一种方式的实例,其中可以使用实验数据来驱动交互式图形界面。在一个方面,可以采用计算机生成的数据来驱动根据本公开的三元图界面。在其它方面,可以采用真实测量数据来驱动三元图界面。在又一方面,可以采用真实测量数据来驱动三元图界面,并可以采用计算机生成的数据来填充真实测量数据中的任何间隙。

在一个配方生成实例中,分析了包含A侧和B侧的聚氨酯涂层。使用两种混合物设计来评估该系统,其中一种混合物(混合物1)基于三种组分的相对量,并且另一种混合物(混合物2)基于两种组分的相对量。可以使用DesignExpert软件应用程序来创建实验配方数据集的设计。在指定设计空间并生成一组配方后,制备并在适当的测试基材上固化涂层。随后测量各性质并将其记录在Design-Expert数据表中。配方数据集可以存储在数据库中。

一旦已经累积了数据,则可以对其进行分析以开发模型方程。存在多种方法来选择最终模型的项,例如,可以挑选阈值p值,可以最小化信息准则统计信息(如校正过的Aikake信息准则或贝叶斯信息准则),或者可以优化另一统计信息,如经调整的R平方或Mallow's Cp。此外,可以从模型构建过程中保留点的验证集,其中选择最终模型作为该验证集的最佳拟合(同样,可以采用多种标准来确定最佳拟合)。这些方法可以以具有前向选择的逐步方法、具有后向选择的逐步方法、或混合了前向和后向选择的逐步方法来实施,该前向选择是以不具有任何项的模型开始,并且逐步地一次添加一个项,该后向选择是以完整模型开始,并且一个接一个地减少项。当满足所挑选的标准时,停止项的添加和减少。商业上可获得的统计软件包支持这些以及其它方法。

在一个实例中,可以采用计算机生成的数据作为对响应的输入。对于每个响应,在将贝叶斯信息准则(BIC)的最小化作为停止规则的情况下,可以通过以完整的二次模型开始并且实行后向逐步消除来识别重要模型项。随后可以使用标准最小二乘回归来确定最终模型方程的重要模型项的系数。以下过程以高水平演示了在Design-Expert软件应用程序中针对第一响应“性质1”的该方法的使用。

在分析树下选择“性质1”响应。选择初始模型,并选择响应拟合概要(summary)。可以手动完成模型降阶,或者使用自动化方法来完成模型降阶。如果选择了自动选择模型,则将模型选择标准录入到自动模型选择窗口中。完成上述过程后,接受所选择的实验设计模型,并且选择方差分析(ANOVA),方差分析是一种统计方法,其中将一组观测值中的变化划分成不同的组分。应用程序(如Design-Expert应用程序)随后进行R平方分析,并向用户提供查看R平方分析、调整R平方和预先确定R平方值以确保所述值在对于正在进行评价的响应所期望的范围内的机会。应用程序(如Design-Expert应用程序)计算各种各样的统计信息以评估所选模型与数据的拟合,包括例如R平方、经调整的R平方、所预测的R平方、标准偏差以及PRESS(所预测的残差平方和)。此外,应用程序提供了诊断部分,其中可以评价ANOVA假设的有效性,可以对来自模型的离群值检查数据,并且可以衡量其它此类重要的模型构建问题。最后,可以选择模型图形描绘,并可以评价依据真实组分的最终方程。可以采用该最终方程对所有性质来填充三元图界面的数据表。

用于生成材料的性质预测值的模型包括但不限于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任意组合。在一个方面,由实验技术设计生成用于生成三元绘图的材料的性质预测值的模型。在其它方面,用于生成性质预测值的模型包括非结构化数据的统计分析,如由化学制造厂的分布式控制系统的历史数据库(historian)生成的数据。例如,可以由此类非结构化数据生成聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性的聚烯烃(PMPO)粘度对固含量以及在小范围内相当精确的其它变量的依赖性的模型。在其它方面,可以采用人工智能方法来挖掘公司的实验室笔记本系统中的大量实验系统以及研究论文。在其它方面,可以基于科学第一原理来生成分析模型。例如,图形用户界面(GUI)可以配置成显示例如由非理想气体定律预测的多种气体的混合物在给定体积和温度下的压力。

下表1中将各种材料性质制成表格。如本文中所述,三元图的图形描绘尤其可用于设计具有表1中所述特定材料性质(短的或长的)的产品。例如,性质包括但不限于通常与涂层相关的性质(如柔软感、五指刮擦耐受性、二乙基甲苯酰胺(DEET)溶剂耐受性、摩擦系数),以及通常与聚氨酯泡沫(如柔性聚氨酯泡沫)相关的性质(尤其如密度、挠度缩进力25%、挠度缩进力40%、挠度缩进力65%、抗拉强度、伸长率、撕裂强度、最高温度、抗压强度90%、潮湿老化压缩永久变形75%、疲劳损耗)。

表1 - 材料性质

通常,在一个方面,本公开提供了一种产生材料的性质预测值的图形描绘的方法。该方法包括通过处理单元生成限定了几何形状并且包括以矩阵布置的多个点的绘图,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值。该方法包括在输出设备上显示在标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示,其中标记范围表示性质预测值的范围。标记范围内的多个点中的至少一些意味着标记范围内的多个点中的至少两个,直至包括标记范围内的多个点中的每一个,如所述多个点中的大多数。该方法进一步包括在输出设备上显示在视觉表示上的指针。至少两个变量中的至少一个可以是自变量。该视觉表示可以是热图、彩色热图或等值线图。该材料可以是例如泡沫、涂层、胶粘剂、密封剂、弹性体、片材、膜、粘合剂或任何有机聚合物。

在一个方面,该方法包括基于光标在视觉表示上的位置,在输出设备上显示标记的值和材料的性质。在一个方面,该方法包括随着在视觉表示上拖动指针而动态地更新指针的位置和元素。例如,该元素可以包括性质的数值或描述符。例如,该元素可以包括标记范围内的标记,其在视觉表示中表示性质的预测值或描述符。

在一个方面,该几何形状限定了欧几里得空间中的闭合形状。例如,该闭合形状可以限定多边形。例如,该多边形可以是三角形或四边多边形。在其中多边形是三角形的情况下,每一个点可以限定三个变量的值,其中每个变量表示组合物中的组分的量的值,如组合物中的组分相对于彼此的相对量。例如,所述量可以表示为百分比形式,并且所述量之和为100%。在其中多边形是四边多边形的情况下,每一个点可以限定两个变量的值,其中每个变量是组合物中的组分的量的值、处理条件的值,或表示组合物中的两种组分相对于彼此的量的值。例如,该闭合形状可以限定椭圆或圆形。例如,该闭合形状可以限定二维空间或三维形状的二维透视投影。

在另一方面,该方法包括通过处理单元基于标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示来配制组合物。例如,可以基于标记范围内的多个点中的至少一些点的多种性质来配制组合物。该方法还可以包括通过处理单元在一个或多于一个所限定的标记范围内优化材料的一个或多于一个性质。例如,可以在输出设备上显示网格化区域,该网格化区域基于一个或多于一个所限定的标记范围来表示一个或多于一个优化区域。

在一个方面,该方法包括通过处理单元,基于指针在视觉表示上的位置,用至少两个变量的当前值和性质预测值来更新表格。该方法还可以包括通过处理单元生成用于产生表现出在标记范围内的多个点之一处的材料的性质预测值的产品的一组指令。

在一个方面,该方法还包括通过处理单元生成多个绘图,所述绘图各自限定了几何形状并且各自包括以矩阵布置的多个点,其中对于多个绘图中的每一个,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值。可以在输出设备上显示在标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示。标记范围可以表示性质预测值的范围。指针可以显示在多个绘图中的每一个上。

在一个方面,该方法包括:通过处理单元基于模型来生成绘图。可以基于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任意组合来生成该模型。

在一个方面,绘图限定了三角形,该三角形包括以矩阵布置的多个点,其中所述点中的每一个限定了三个变量的值和材料的性质预测值。可以在输出设备上显示颜色范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的彩色热图表示。颜色范围可以表示性质预测值的范围。指针可以显示在热图上。

在另一方面,绘图限定了四边多边形,该四边多边形包括以矩阵布置的多个点,其中所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值。可以在输出设备上显示颜色范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的彩色热图表示。颜色范围可以表示性质预测值的范围。指针可以显示在热图上。

在一个方面,本公开提供了在任何兼容HTML5的浏览器中运行的基于web的三元图图形用户界面(GUI)。可以使用web可视化软件来创建基于web的三元图GUI。因此,基于web的三元图GUI可以在现代蜂窝电话、平板设备和个人计算机上使用。可以访问该界面以将其发布到云,并且用户可以经由网站使用该界面。

三元图GUI是用户友好的界面,可以使得该界面可用于每天24小时和每周7天的自助服务。由三元图GUI进行的所有计算都在引擎面的“后方”进行,以保护用于构建模型的数据,并防止用户意外造成对三元图GUI的功能的损害,如采用电子表格解决方案会造成的情况那样。三元图GUI用户界面允许用户通过图形图标和视觉指示符(如辅助符号)而不是基于文本的用户界面、键入的命令标签或文本导航来与通过实验技术设计创建的数据表进行交互。

三元图GUI提供了一种快速、低成本的解决方案以帮助用户更好地了解可用产品。三元图GUI需要唯一的用户名和密码访问以便使用。三元图GUI的结构是通用的,这在于可以根据用户的需要和需求来定制它。其动态属性使得能够对市场上的任何类型的产品进行建模。

图1-3是根据本公开的一个方面的三元绘图100的图形描绘。三元图GUI由表示感兴趣的性质的多个三元绘图100组成。在深入研究该界面之前,评述如何阅读三元绘图100可能是有用的。由三元图GUI生成的三元绘图100是三角形102,其中各个顶点A、B和C对应于例如可以包含在设计配方中的树脂。为了公开内容的简洁和清楚,本部分内的顶点将被称为A、B和C。

为了理解三元绘图100的三个轴线,将单独地评价各个轴线(A、B和C)。如图1中所示,顶点A位于三角形102的顶部106处,并且其轴线沿着三角形102的右边缘103行进,右边缘103指示A的值(如百分比)并标记为“A标度”。指示符箭头110的距顶点A最远的底边108与三角形102的底部边缘104重合,并且底边108在该实例中表示A值为0%。A的值由平行于底部边缘104绘制的线112与三元绘图100的右边缘103的交点来确定。指示符箭头110显示了渐增的A的方向。

如图2中所示,顶点B是三元绘图100的左下角126,其中在该实例中,百分比标度沿着三角形102的左边缘113行进。该百分比标度相对于图1中所示的三元绘图100逆时针旋转120度并标记为“B标度”。指示符箭头130的距顶点B最远的底边128与三角形102的右边缘103重合,并且底边128在这种情况下表示B值为0%。三角形102的右边缘103表示顶点B的基线,其具有沿着三角形102的左边缘113行进的对应百分比标度。与A一样,B的值由平行于右边缘103(其是顶点B的基线)而绘制的线132与三角形102的左边缘113的交点来确定。指示符箭头130显示了渐增的B的方向。

如图3中所示,顶点C是三元绘图100的右下顶点136,其中百分比标度沿着基线104行进,该百分比标度相对于图2逆时针旋转另一个120度并标记为“C标度”。三角形102的左边缘113表示顶点C的基线,其具有沿着三角形的底部边缘104行进的对应的百分比标度。指示符箭头140的距顶点C最远的底边138与三角形102的左边缘113重合,并且底边138在这种情况下表示C值为0%。与A和B一样,C由平行于基线138而绘制的线134与三角形102的左边缘113的交点来确定。指示符箭头140显示了渐增的C的方向。

如图4中所示,组合了所有三个轴线并且消除了指示符箭头,所得三元绘图100表示三维空间。出于说明的目的,在表2中显示了三元绘图100上的各个点1-5的组成的量。

表2 - 作为实例的各个点(1-5)的组成值

如表1中所示,在位于三元绘图100上的任何点处,所有三个坐标将总计为100%。关于三元绘图的附加信息可以从来自http://csmres.jmu.edu/geollab/Fichter/SedRx/readternary.html的“Reading a Ternary Diagram, Ternary plotting program, PowerPoint presentation”中获得,其经此引用并入本文。

在一个方面,可以通过登录页面来访问三元图GUI,该登录页面充当访问三元图GUI的网关。一旦已经授予用户利用三元图GUI的权限,他/她将把指派的用户名和密码录入到所提供的输入框中。一旦用户已经登录,主屏幕提供选项卡(tab)或其它可选项,用户可以选择它们来打开三元图GUI。在一个方面,三元图GUI允许用户基于下文所讨论的感兴趣的性质,使用树脂或其它产品来设计产品。

图5是根据本公开的一个方面的三元图GUI页面200的图形描绘。三元图GUI页面200包括标题栏202和菜单栏204,菜单栏204包括例如分区选项卡“主页”、“图”和“帮助”。在菜单栏204下方是例如具有选项卡201a、201b和201c的工作表选项卡选择栏203。在本说明书中,首字母缩写词“PUD”是指聚氨酯分散体,并且首字母缩写词“ISO”是指异氰酸酯。聚氨酯分散体(PUD)近来已经并入到各种产品中,并提供了优于常规技术(如丙烯酸类和丙烯酰胺共聚物、聚乙烯吡咯烷酮和PVP/VA共聚物)的若干优点。这样的优点包括水相容性、易于配制低VOC喷雾剂、耐水性和优异的成膜能力。聚氨酯分散体(PUD)及其制备方法可以在例如Polyurethanes-Coatings, Adhesives and Sealants, Ulrich Meier-Westhues,Vincentz Network GmbH & Co., KG, Hannover,(2007),第3章中找到,其内容经此引用并入本文。

可用于本公开的聚氨酯分散体含有:(A)至少一种二醇和/或多元醇组分;(B)至少一种二异氰酸酯和/或多异氰酸酯组分;(C)至少一种包含至少一个亲水基团的组分;(D)任选地,单、双和/或三胺官能和/或羟胺官能化合物;以及(E)任选地,其它异氰酸酯反应性化合物。

合适的二醇和/或多元醇组分(A)是具有至少两个与异氰酸酯呈反应性的氢原子并具有优选62至18000克/摩尔和特别优选62至4000克/摩尔的平均分子量的化合物。合适的结构组分的实例包括聚醚、聚酯、聚碳酸酯、聚内酯和聚酰胺。优选的多元醇(A)优选具有2至4个、特别优选2至3个羟基、且最特别优选具有2个羟基。不同的此类化合物的混合物也是可能的。

可能的聚酯多元醇特别为直链聚酯二醇或实际上弱支化的聚酯多元醇,如可以由以下来制备:脂族、脂环族或芳族二或多元羧酸(如琥珀酸、甲基琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬二羧酸、癸二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、环己烷二羧酸、马来酸、富马酸、丙二酸或偏苯三酸和酸酐,如邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或琥珀酸酐,或其混合物)与多元醇(如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇或其混合物),任选使用更高官能的多元醇(如三羟甲基丙烷、甘油或季戊四醇)。脂环族和/或芳族二羟基和多羟基化合物也可作为制备聚酯多元醇的多元醇。代替游离的多元羧酸,也可以使用相应的多元羧酸酐或低级醇的相应多元羧酸酯或其混合物来制备聚酯。

聚酯多元醇可以是内酯的均聚物或混合聚合物,其优选通过将内酯或内酯混合物(如丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯)加成到合适的双官能和/或更高官能的起始剂分子(如上文提及的作为聚酯多元醇的结构组分的低分子量多元醇)上来获得。ε-己内酯的相应聚合物是优选的。

具有羟基的聚碳酸酯也可以作为多羟基组分(A),例如可以通过使二醇(如1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇)与碳酸二芳基酯(如碳酸二苯酯)、碳酸二烷基酯(如碳酸二甲酯)或光气反应来制备的那些。作为至少部分使用具有羟基的聚碳酸酯的结果,可以改进聚氨酯分散体的对水解的耐受性。

合适的聚醚多元醇例如是氧化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、环氧丁烷、环氧氯丙烷的加聚产物,及其混合加成和接枝产物,以及由多元醇或其混合物的缩合和由多元醇、胺和氨基醇的烷氧基化获得的聚醚多元醇。适于作为结构组分(A)的聚醚多元醇是环氧丙烷和环氧乙烷的均聚物、混合聚合物和接枝聚合物,其可以通过将所述环氧化物加成到低分子量二醇或三醇(如上文作为聚酯多元醇的结构组分所提及的那些)、或加成到较高官能的低分子量多元醇(如季戊四醇或糖)或加成到水上来获得。

其它合适的组分(A)是低分子量二醇、三醇和/或四醇,如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,4-、1,3-、1,2-二羟基苯或2,2-双-(4-羟基苯基)-丙烷(双酚A)、TCD-二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇或其混合物,任选还使用未提及的其它二醇或三醇。

合适的多元醇是所述多元醇、特别是低分子量多元醇与环氧乙烷和/或环氧丙烷的反应产物。

低分子量组分(A)优选具有62至400克/摩尔的分子量,并优选与上文提及的聚酯多元醇、聚内酯、聚醚和/或聚碳酸酯组合使用。

优选地,根据本公开的聚氨酯中的多元醇组分(A)的含量为20至95重量%、特别优选30至90重量%、和最特别优选65至90重量%。

适于作为组分(B)的是在每个分子中具有至少两个游离异氰酸酯基团的任何有机化合物。优选使用二异氰酸酯Y(NCO)

除了这些简单的二异氰酸酯之外,同样合适的是在连接异氰酸酯基团的基团中含有杂原子和/或在每个分子中具有超过2个异氰酸酯基团的官能度的那些多异氰酸酯。首先是例如多异氰酸酯,其通过将简单的脂族、脂环族、芳脂族和/或芳族二异氰酸酯改性而获得,并且其包含至少两种具有脲二酮、异氰脲酸酯、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、碳二亚胺、亚氨基噁二嗪二酮和/或噁二嗪三酮结构的二异氰酸酯。作为在每个分子中具有超过2个异氰酸酯基团的非改性多异氰酸酯的实例,例如可以提及4-异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯(壬烷三异氰酸酯)。

优选的二异氰酸酯(B)是六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合-环己烷、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷(IPDI)、4,4'-二异氰酸根合-二环己基-甲烷、2,4-二异氰酸根合甲苯、2,6-二异氰酸根合甲苯、4,4'-二异氰酸根合-二苯基甲烷、2,2'-和2,4'-二异氰酸根合-二苯基甲烷以及这些化合物的混合物。

根据本公开的聚氨酯中组分(B)的含量为5至60重量%、优选6至45重量%、和特别优选7至25重量%。

合适的多异氰酸酯可以由Covestro以DESMODUR和BAYHYDUR为名获得。

合适的组分(C)例如是含有磺酸根或羧酸根基团的组分,如附加地含有磺酸根和/或羧酸根基团的二胺化合物或二羟基化合物,如以下的钠、锂、钾、叔胺盐:N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸、N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙烷磺酸、N-(3-氨基丙基)-3-氨基丙烷磺酸、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙烷磺酸、类似的羧酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、来自1摩尔二胺(如1,2-乙二胺或异佛尔酮二胺)与2摩尔丙烯酸或马来酸的迈克尔加成的反应产物。

所述酸常常以其作为磺酸盐或羧酸盐的盐形式直接使用。但是,也可以仅在制备聚氨酯过程中或在制备聚氨酯之后分份或以其全部添加形成盐所需的中和剂。

为了形成盐,特别合适和优选的叔胺是例如三乙胺、二甲基环己胺和乙基二异丙胺。还可以使用其它胺来形成盐,如氨、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、氨基甲基丙醇以及所述和实际上其它胺的混合物。仅在形成预聚物之后再添加这些胺才是明智的。

出于中和的目的,还可以使用其它中和剂,如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氢氧化钙。

其它合适的组分(C)是单官能或双官能聚醚,其具有非离子亲水化作用并基于以醇或胺为原料的环氧乙烷聚合物或环氧乙烷/环氧丙烷共聚物,如POLYETHER LB 25(Covestro AG)或MPEG 750:分子量750克/摩尔的甲氧基聚乙二醇(例如PLURIOL750, BASFAG)。

优选地,组分(C)是N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙烷磺酸盐,以及二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸的盐。

优选地,根据本公开的聚氨酯中组分(C)的含量为0.1至15重量%、特别优选0.5至10重量%、非常特别优选0.8至5重量%和甚至更特别优选0.9至3.0重量%。

合适的组分(D)是单、二、三官能胺和/或单、二、三官能羟胺,如脂族和/或脂环族伯和/或仲单胺,如乙胺、二乙胺、异构丙胺和丁胺、高级直链脂族单胺和脂环族单胺如环己胺。进一步的实例是氨基醇,即在一个分子中包含氨基和羟基的化合物,如乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、1,3-二氨基-2-丙醇、N-(2-羟乙基)-乙二胺、N,N-双(2-羟乙基)-乙二胺和2-丙醇胺。进一步的实例是二胺和三胺,如1,2-乙二胺、1,6-己二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(异佛尔酮二胺)、哌嗪、1,4-二氨基环己烷、双-(4-氨基环己基)-甲烷和二亚乙基三胺。己二酸二酰肼、肼和水合肼也是可以的。还可以使用多种化合物(D)的混合物,任选与未提及的化合物混合的那些。

优选的组分(D)是1,2-乙二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷、二亚乙基三胺、二乙醇胺、乙醇胺、N-(2-羟乙基)-乙二胺和N,N-双(2-羟乙基)-乙二胺。

化合物(D)优选充当扩链剂以产生更高的分子量,或充当单官能化合物以限制分子量和/或任选附加地用于并入其它反应性基团(如游离羟基)作为另外的交联点。

优选地,根据本公开的聚氨酯中组分(D)的含量为0至10重量%、特别优选0至5重量%、和最特别优选0.2至3重量%。

还可以任选使用的组分(E)例如可以是具有2至22个C原子的脂族、脂环族或芳族一元醇,如乙醇、丁醇、己醇、环己醇、异丁醇、苄醇、硬脂醇、2-乙基乙醇、环己醇;对于异氰酸酯基团而言常规的并且可以在升高的温度下再次分裂的封闭剂,如丁酮肟、二甲基吡唑、己内酰胺、丙二酸酯、三唑、二甲基三唑、叔丁基苄胺、环戊酮羧乙基酯。

优选地,根据本公开的聚氨酯中组分(E)的含量在数量上可以为0至20重量%、最优选0至10重量%。

根据本公开使用的聚氨酯聚合物可以含有基于直链二羧酸和/或其衍生物(如酸酐、酯或酰氯)与脂族或脂环族、直链或支链多元醇的二官能或更高官能的聚酯多元醇(A)。相对于所有羧酸的总量,这些以至少80摩尔%、优选85至100摩尔%、特别优选90至100摩尔%的量来使用。

任选地,也可以使用其它脂族、脂环族或芳族二羧酸。此类二羧酸的实例是戊二酸、壬二酸、1,4-、1,3-或1,2-环己烷二甲酸、对苯二甲酸或间苯二甲酸。相对于所有羧酸的总量,这些以至多20摩尔%、优选0至15摩尔%、特别优选0至10摩尔%的量来使用。

聚酯(A)的优选多元醇组分选自单乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇和新戊二醇,特别优选作为多元醇组分的是1,4-丁二醇和1,6-己二醇,最特别优选为1,4-丁二醇。相对于所有多元醇的总量,这些优选以至少80摩尔%、特别优选90至100摩尔%的量来使用。

任选地,也可以使用其它脂族或脂环族、直链或支链的多元醇。这种类型的多元醇的实例是二乙二醇、羟基新戊酸新戊二醇、环己烷二甲醇、1,5-戊二醇、1,2-戊二醇、1,9-壬二醇、三羟甲基丙烷、甘油或季戊四醇。相对于所有多元醇的总量,这些优选以至多20摩尔%、特别优选0至10摩尔%的量来使用。

两种或更多种这类聚酯(A)的混合物也是可能的。

根据本公开的聚氨酯分散体优选地具有优选15至70重量%、特别优选25至60重量%、和最特别优选30至50重量%的固含量。pH优选为4至11,特别优选为6至10。

可以制备可用于本公开的水性聚氨酯分散体,使得组分(A)、(B)任选地(C)和任选地(E)在单阶段或多阶段反应中进行反应以得到异氰酸酯官能预聚物,随后使其任选与组分(C)和任选地(D)在单阶段或两阶段反应中进行反应,并随后分散在水中或用水来分散,其中在此所用溶剂可以任选通过在分散过程中或在分散之后的蒸馏来部分或全部去除。

根据本公开的水性聚氨酯或聚氨酯脲分散体可以在一个或多个阶段中均质地制备,或在多阶段反应的情况下在分散相中部分地制备。在加聚已经部分或全部进行之后,进行分散、乳化或溶解的步骤。随后任选进行在分散相中的进一步加聚或改性。对于制备,可以使用由现有技术已知的任何方法,如乳化剂/剪切力方法、丙酮方法、预聚物混合方法、熔融/乳化方法、酮亚胺方法和固体自发分散方法或其衍生。这些方法的概述可以在Methodender organischen Chemie(Houben-Weyl, 第4版的增补卷, 卷E20, H. Bartl和J. Falbe,Stuttgart, New York, Thieme 1987, 第1671-1682页)中找到。熔融/乳化方法、预聚物混合方法和丙酮方法是优选的。丙酮方法是特别优选的。

原则上,可以一起量出所有组分——所有羟基官能组分,并随后添加所有异氰酸酯官能组分并使它们反应以得到异氰酸酯官能聚氨酯,其随后与氨基官能组分反应。反过来制备也是可能的,即取出异氰酸酯组分,添加羟基官能组分,反应以得到聚氨酯,并随后与氨基官能组分进行反应以得到最终产物。

常规地,将用于制备聚氨酯预聚物的羟基官能组分(A)、任选地(C)和任选地(E)的全部或一部分放入反应器中,任选用水混溶性溶剂(但是其对异氰酸酯基团是惰性的)来稀释,随后均化。随后,在室温至120℃下添加组分(B),并制备异氰酸酯官能聚氨酯。该反应可以在单个阶段或多个阶段中进行。可以实施多阶段反应,例如使组分(C)和/或(E)与异氰酸酯官能组分(B)反应,并随后向其中添加组分(A),并且可以随后使其与仍然存在的一部分异氰酸酯基团反应。

合适的溶剂是例如丙酮、甲基异丁基酮、丁酮、四氢呋喃、二氧杂环己烷、乙腈、二丙二醇二甲醚和1-甲基-2-吡咯烷酮,其不仅可以在制备开始时添加,还可以任选随后分份添加。丙酮和丁酮是优选的。可以在标准压力或在升高的压力下进行该反应。

为了制备预聚物,所使用的羟基官能组分和任选地氨基官能组分的量使得产生优选1.05至2.5、特别优选1.15至1.95、最特别优选1.2至1.7的异氰酸酯比率。

进行异氰酸酯官能预聚物与另外的羟基官能和/或氨基官能、优选仅氨基官能的组分(D)和任选地(C)的进一步反应(所谓的扩链),使得选择相对于100%的异氰酸酯基团优选为25至150%、特别优选为40至85%的羟基和/或氨基的转化度。

在转化度大于100%(这是可能的,但不太优选)的情况下,适当的是首先使对异氰酸酯加成反应为单官能的所有组分与预聚物反应,随后使用二官能或更高官能的扩链组分,以获得所有扩链分子的最大可能的并入程度。

常规地,通过跟踪反应混合物的NCO含量来监测转化度。为此,可以进行光谱学测量(如红外或近红外光谱)或折射率的测定,以及化学分析(如样本的滴定)。

为了加速异氰酸酯加成反应,可以使用常规催化剂,如本领域技术人员已知的用于加速NCO-OH反应的那些催化剂。实例是三乙胺、1,4-二氮杂双环-[2,2,2]-辛烷、二丁基氧化锡、二辛酸锡或二月桂酸二丁基锡、双(2-乙基己酸)锡、二辛酸锌、双(2-乙基己酸)锌或其它有机金属化合物。

异氰酸酯官能预聚物的链可以在分散之前、期间或之后用组分(D)和任选地(C)进行扩展。优选地,链扩展在分散之前进行。如果组分(C)用作扩链组分,那么重要的是在分散步骤之前进行使用该组分的链扩展。常规而言,在10至100℃、优选25至60℃的温度下进行链扩展。

在本公开的上下文中,术语链扩展还包括任选地单官能组分(D)的反应,该单官能组分(D)由于其单官能性而充当链终止剂,并由此不会导致分子量的提高,而是对分子量的限制。

链扩展组分可以添加到用有机溶剂和/或水稀释的反应混合物中。它们可以以任意顺序相继地添加,或通过添加混合物来同时添加。

为了制备聚氨酯分散体,可以将预聚物添加到分散液中,任选在显著的剪切(如剧烈搅拌)下添加,或者相反地,将分散液搅拌到预聚物中。然后进行链扩展步骤,除非这已经在均相中完成。

在分散期间和/或在分散之后,蒸馏除去任选使用的有机溶剂,如丙酮。

可用于本公开的实践的聚氨酯分散体可以以来自Covestro的BAYHYDROL、DISPERCOLL和IMPRANIL商品名找到。

在三元图GUI页面200上可以生成和显示绘图210。在三元图GUI页面200上可以生成和显示图示220、230、240和250。图示220、230、240和250可以描绘为量规(gauge)并对应于材料组合物的不同预测性质。绘图210可以限定几何形状并且包括以矩阵布置的多个点。对于该绘图,所述点中的每一个可以限定至少两个变量的值和材料的性质预测值。可以在三元图GUI页面200上显示在标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示,其中标记范围表示性质预测值的范围。例如,点212显示在绘图210,如热图216上。绘图210还可以具有蜘蛛网图213a、213b、213c,其示出了组分218a、218b和218c各自的值。蜘蛛网图213a、213b、213c提供了构成该组合物的组分218a、218b和218c的视觉表示。

如图5的实例中所示,三元图GUI页面200可以包括三元图GUI,其在一个方面呈现了限定几何形状的绘图(如三元绘图210)和对于四种性质(柔软感227、DEET 237、五指刮擦247和阻力257)的四个量规220、230、240、250。三元图GUI页面200可以包括导航栏204和选项卡201a、201b和201c。选项卡201a、201b和201c对应于三元图GUI页面200的不同页面。绘图210包括以矩阵布置的多个点,其中每个点限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值。标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示在三元图GUI页面200上显示在四个量规220、230、240、250中。标记范围表示性质预测值的范围。在一个方面,至少两个变量中的至少一个变量是自变量。

在一个方面,三元绘图210可以由模型来生成。例如,可以基于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任意组合来生成该模型。

在图5中所示的实例中,三元绘图210表示热图216,其显示了对于与三元绘图210的顶点对应的组分218a、218b和218c的所有可能组合由热图216所描绘的性质分布。在其它方面,三元图GUI 200可以呈现对于附加或更少的性质的三元绘图,对此没有限制。作为实例,三元绘图210示出了对于柔软感227(性质1)的热图216。在由用户选择图示220时,三元绘图210示出了对于柔软感227(性质1)的热图216。此外或替代地,当用户选择图示230、240或250时,三元绘图210描绘出对应于所选图示和性质的热图。使用中心的三元绘图210和图示220、230、240和250允许在方便的图形显示中显示组分218a、218b和218c的组合的预测性质和各种性质。

在一个方面,几何形状限定了欧几里得空间中的闭合形状。在一个方面,该闭合形状限定了多边形。在图5中所示的实例中,由三元图GUI 200生成的三元绘图210是三角形,其中各个顶点对应于感兴趣的组合物的特定组分。在三元图GUI 200中,上顶点对应于组分218c,右下顶点对应于组分218a,并且左下顶点对应于组分218b。各组分218a、218b、218c表示可用的树脂。当多边形为如图5中所示的三角形时,所述点中的每一个限定了三个变量的值,其中每个变量是例如表示组合物的组分的量的值,如组分218a、组分218b和组分218c相对于彼此的相对量。在一个方面,所述量表示为百分比形式,并且所述量的总和为100%。

热图216是数据的图形表示,其中矩阵中包含的个体值被表示为颜色,如例如在对应的颜色标度214中所示。可以对于各性质227、237、247和257提供唯一的颜色标度214。当用户选择特定图示220、230、240或250时,相应的颜色标度显示在三元绘图210上。关于三元图GUI 200,各种颜色表示由热图216描述的性质和相应的所选性质227、237、247或257的实测值的范围。实测值例如可以存储在图8中所示的数据表502中。用户可以通过选择例如由图10中显示的颜色方案下拉菜单703中提供的十个选项之一来选择挑选的颜色方案。如所示那样,颜色1是当前选择。参照图5,可以通过选择保存按钮211a(其保存当前组合物配置)将所期望组合物保存到数据表502。在替代方案中,用户可以选择清空按钮211b,其将从三元图GUI页面200中清空当前选择的配方。此外或在替代方案中,用户可以选择指定按钮211c以具体输入组分218c、218a和218e的期望量。

转回到图5,所选组合在三元绘图210上的位置显示为热图216上的点212。点212提供了相应组分218a、218b和218c的相对量的值。如下文中更详细地描述的那样,随着点212的位置在三元绘图210的热图216区内移动,点212的定位使得所选图示(例如图5中的图示220)中的值以颜色突显并动态地改变。类似地,虽然并未如所选图示220那样以颜色突显,图示230、240和250保持灰显,但是在组合物的预测性质的描绘方面也随着点212在三元绘图210各处移动以选择组分218c、218a和218e的不同组合而改变。

基于点212在热图216上的位置,三元图GUI 200对于该点提供了材料的相应性质在图示220、230、240和250的每一个中的图形显示。如图5中所示,三元绘图210显示了在颜色标度214区域中水平条215上方和框元素217旁边的性质,其中水平条215和框元素217的颜色对应于基于点212的位置由后方软件确定的材料性质的颜色。如图5的实例中所示,基于点212的当前位置,柔软感227性质的值为3.87,DEET 237性质的值为3.85,五指刮擦 247性质的值为2.19,且阻力257性质的值为2.42。此外,性质227、237、247、257的值各自对应于动态量规221、231、241和251,视觉图示222、232、242和252,以及性质描述符223、233、243和253。此外,性质基于点212的位置的值在性质值225、235、245和255中动态地更新。

当动态移动在三元绘图210上的点212时,视觉图示222、232、242和252以及性质描述符223、233、243和253动态地更新以对应于整体组合物的预测性质值。

在图5中所示的实施方案中,选择图示220并描绘动态改变的量规221。量规221显示了当点212在三元绘图210上动态改变时柔软感227性质的范围。在替代方案中,用户可以选择图示230、240或250。当选择各图示时,热图216在中心三元绘图210上更新以示出与所选图示相关的性质范围。在没有选择特定图示220、230、240或250时,其可以保持处于灰色标度。当未选择图示220、230、240或250时,随着点212在三元绘图210各处移动,量规221、231、241和251基于组分218a、218b和218c的组合动态更新相应的性质227、237、247或257。

组合物可以包含各种组分218a、218b和218c。此外或在替代方案中,该组合物可以包含附加组分。可以使用滑块219以各种量和比例选择附加组分。当动态移动在三元绘图210上的点212时,不会修改由滑块219选择的附加组分。

当选择图示220时,动态移动在三元绘图210上的点212导致量规指示226改变颜色,其对应于热图216的颜色。热图216的颜色对应于颜色标度214和水平条215。量规指示226、水平条215和框元素217基于三元绘图210上点212的定位而动态地更新。类似地,当选择图示230、240或250时,量规指示236、246或256的颜色将随着点212在整个三元绘图210中移动而动态地更新。

图6是根据本公开的一个方面的显示点312在所提供的热图316上的位置的对于性质的三元绘图300的图形描绘。三元绘图300呈现出热图316并类似于图5中显示的三元绘图200。三元绘图300包括三个顶点318a、318b、318c并限定了三个标度A-标度、B-标度、C-标度。如颜色标度314的元素表示各性质预测值的颜色。当标度314值针对各预测性质值变化时,各标度以蓝色开始,并且随着该性质的值改变而演进至绿色、黄色和随后的品红色。例如,当查看三元绘图300时,图示320已经被选择为描绘大约3.81的柔软感327性质,如在水平条315上方描绘的那样。随着点312在整个热图316中移动,在水平条315、量规指示326、视觉图示322、性质值325和性质描述符323中所示的性质指示动态地更新。

此外,或在替代方案中,弹出框360可以允许用户输入组合物318c、318a和318e的特定组合。为了访问弹出框360,用户选择打开弹出框360的指定按钮311c,以允许用户指定组合物的期望组成。用户可以使用逗号描画的符号来输入组合物318c、318a和318e的特定组合。当使用弹出框360选择组合物318c、318a和318e的组合时,一旦用户接受该组合,动态更新的图示将更新。点312将更新至三元绘图310上对应于所选组合物的特定位置,并且水平条315、量规指示326、视觉图示322、性质值325和性质描述符323中示出的性质指示将动态地更新。

在整个热图316中移动点312时,颜色变化表明所选图示的性质的预测值的变化。可以通过在点312上点击光标并用光标将点312拖动至热图316内的所期望位置在热图316内移动所选点312。在视觉表示(如热图316)上拖动点312时,点击和拖动点312动态地更新点312的位置和元素。元素(如标度314)可以包括性质的数值或描述符。在一个方面,元素包括标记,如表示预测值的颜色范围或视觉表示中性质的描述符。合适的描述符的实例包括但不限于丝质、天鹅绒质、软质、硬质、绒面革、橡胶质、阻力(例如手)、润滑、光滑、坚韧、僵硬、刺状、潮湿、干燥、粉状、柔韧。

在本公开的另一方面,绘图810可以生成并显示在三元图GUI页面800上。图示820、830、840和850可以生成并显示在三元图GUI页面800上。图示820、830、840和850可以描绘为量规并对应于材料组合物的不同预测性质。绘图810可以限定几何形状并且包括以矩阵布置的多个点。每个点可以限定至少两个变量的值和对于该绘图的材料的性质预测值。可以在三元图GUI页面800上显示在标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示,其中标记范围表示性质预测值的范围。例如,点812显示在绘图810上,如热图816。绘图810还可以具有蜘蛛网图813a、813b、813c,其示出了组分818a、818b和818c各自的值。蜘蛛网图813a、813b、813c提供了构成该组合物的组分818a、818b和818c的视觉表示。

如图11的实例中所示,三元图GUI页面800可以包括三元图GUI,其在一个方面呈现了限定几何形状的绘图(如三元绘图810)和对于四种性质(柔软感827、DEET 837、五指刮擦847和阻力857)的四个量规820、830、840、850。三元图GUI页面800可以包括导航栏804和选项卡801a、801b和801c。选项卡801a、801b和801c对应于三元图GUI页面800的不同页面。绘图810包括以矩阵布置的多个点,其中每个点限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值。标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示在三元图GUI页面800上显示在四个量规820、830、840、850中。标记范围表示性质预测值的范围。在一个方面,至少两个变量中的至少一个变量是自变量。

在一个方面,三元绘图810可以由模型来生成。例如,可以基于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任意组合来生成该模型。

在图11中所示的实例中,三元绘图810表示热图816,其显示了对于与三元绘图810的顶点对应的组分818a、818b和818c的所有可能组合由热图816所描绘的性质分布。在其它方面,三元图GUI 800可以呈现对于附加或更少性质的三元绘图,对此没有限制。作为实例,三元绘图810表示对于柔软感827(性质1)的热图816。当由用户选择图示820时,三元绘图810示出了对于柔软感827(性质1)的热图816。此外或在替代方案中,当用户选择图示830、840或850时,三元绘图810描绘了对应于所选图示和性质的热图。使用中心三元绘图810和图示820、830、840和850允许显示组分818a、818b和818c的组合的预测性质。

在一个方面,几何形状限定了欧几里得空间中的闭合形状。在一个方面,该闭合形状限定了多边形。在图11中所示的实例中,由三元图GUI 800生成的三元绘图810是三角形,其中各个顶点对应于感兴趣的组合物的特定组分。在三元图GUI 800中,上顶点对应于组分818c,右下顶点对应于组分818a,并且左下顶点对应于组分818b。各组分818a、818b、818c表示可用的树脂。当多边形为如图11中所示的三角形时,所述点中的每一个限定了三个变量的值,其中每个变量是例如表示组合物的组分的量的值,如组分818a、组分818b和组分818c相对于彼此的相对量。在一个方面,所述量被表示为百分比形式,并且所述量的总和为100%。

热图816是数据的图形表示,其中矩阵中包含的个体值被表示为颜色,如例如在对应的颜色标度814中所示。可以对于各性质827、837、847和857提供唯一的颜色标度814。当用户选择特定图示820、830、840或850时,三元绘图810更新。该更新包括更新对应于所选图示的模型方程、更新颜色标度和生成相应的热图以视觉显示在三元绘图810上。关于三元图GUI 800,各种颜色表示由热图216描述的性质和相应的所选性质827、837、847或857的实测值的范围。实测值例如可以存储在图15中所示的数据表1202中。用户可以通过选择例如由图16中显示的颜色方案下拉菜单1303中提供的十个选项之一来选择挑选的颜色方案。如所示那样,颜色1是当前选择。参照图11,可以通过选择保存按钮811a(其保存当前组合物配置)将所期望组合物保存到数据表1202。在替代方案中,用户可以选择清空按钮811b,其将从三元图GUI页面800中清空当前选择的配方。此外或在替代方案中,用户可以选择指定按钮811c以具体输入组分818c、818a和818e的期望量。

转回到图11,所选组合在三元绘图810上的位置显示为热图816上的点812。点812提供了相应组分818a、818b和818c的相对量的值。如下文中更详细地描述的那样,随着点812的位置在三元绘图810的热图816区内移动,点812的定位使得所选图示(例如图11中的图示820)中的值以颜色突显并动态地改变。类似地,虽然并未如所选图示820那样以颜色突显,图示830、840和850保持灰显,但是在组合物的预测性质的描绘方面也随着点812在三元绘图810各处移动以选择组分818a、818b和818c的不同组合而改变。

基于点812在热图816上的位置,三元图GUI 800对于该点提供了材料的相应性质在图示820、830、840和850的每一个中的图形显示。如图11中所示,三元绘图810显示了在颜色标度814区域中水平条815上方和框元素817旁边的性质,其中水平条815和框元素817的颜色对应于基于点812的位置由后方软件确定的材料性质的颜色。如图11的实例中所示,基于点812的当前位置,柔软感827性质的值为3.05,DEET 837性质的值为4.25,五指刮擦 847性质的值为2.67,且阻力857性质的值为3.82。此外,性质827、837、847、857的值各自对应于动态量规821、831、841和851,视觉图示822、832、842和852,以及性质描述符823、833、843和853。此外,性质基于点812的位置的值在性质值825、835、845和855中动态地更新。

此外,动态量规821、831、841和851可以包括性质范围指示符828、838、848或858,其提供各相应性质的描述性范围的视觉图示。当量规指示826、836、846或856在性质之间移动时,性质范围指示符828、838、848或858动态地改变。

当动态移动在三元绘图810上的点812时,视觉图示822、832、842和852以及性质描述符823、833、843和853动态地更新以对应于整体组合物的预测性质值。

在图11中所示的实施方案中,选择图示820并描绘动态改变的量规821。量规821显示了当点812在三元绘图810上动态改变时柔软感827性质的范围。在替代方案中,用户可以选择图示830、840或850。当选择各图示时,热图816在中心三元绘图810上更新以示出与所选图示相关的性质范围。在没有选择特定图示820、830、840或850时,其可以保持处于灰色标度。当未选择图示820、830、840或850时,随着点812在三元绘图810各处移动,量规821、831、841和851基于组分818a、818b和818c的组合动态更新相应的性质827、837、847或857。

组合物可以包含各种组分818a、818b和818c。此外或在替代方案中,该组合物可以包含附加组分。可以使用滑块819以各种量和比例选择附加组分。当动态移动在三元绘图810上的点812时,不会修改由滑块819选择的附加组分。

当选择图示820时,动态移动在三元绘图810上的点812导致量规指示826改变颜色,其对应于热图816的颜色。热图816的颜色对应于颜色标度814和水平条815。量规指示826、水平条815和框元素817基于三元绘图810上点812的定位而动态地更新。类似地,当选择图示830、840或850时,量规指示836、846或856的颜色将随着点812在整个三元绘图810中移动而动态地更新。

图12是根据本公开的一个方面的显示点912在所提供的热图916上的位置的对于性质的三元绘图900的图形描绘。三元绘图900呈现出热图916并类似于图11中显示的三元绘图810。三元绘图900包括三个顶点918a、918b、918c并限定了三个标度A-标度、B-标度、C-标度。元素(如颜色标度914)表示各性质预测值的颜色。当标度914值针对各预测性质值变化时,各标度以蓝色开始,并且随着该性质的值改变而演进至绿色、黄色和随后的品红色。例如,当查看三元绘图900时,图示920已经被选择为描绘大约3.86的柔软感927性质,如在水平条915上方描绘的那样。随着点912在整个热图916中移动,在水平条915、量规指示926、视觉图示922、性质值925和性质描述符923中所示的性质指示动态地更新。

此外,或在替代方案中,弹出框960可以允许用户输入组合物918c、918a和918e的特定组合。为了访问弹出框960,用户选择打开弹出框960的指定按钮911c,以允许用户指定组合物的期望组成。用户可以使用逗号描画的符号来输入组合物918c、918a和918e的特定组合。当使用弹出框960选择组合物918c、918a和918e的组合时,一旦用户接受该组合,动态更新的图示将更新。点912将更新至三元绘图910上的特定位置,并且水平条915、量规指示926、视觉图示922、性质值925和性质描述符923中示出的性质指示将动态地更新。

在整个热图916中移动点912时,颜色变化表明所选图示的性质的预测值的变化。可以通过在点912上点击光标并用光标将点912拖动至热图916内的所期望位置在热图916内移动所选点912。在视觉表示(如热图916)上拖动点912时,点击和拖动点912动态地更新点912的位置和元素。元素(如标度914)可以包括性质的数值或描述符。在一个方面,元素包括标记,如表示预测值的颜色范围或视觉表示中性质的描述符。合适的描述符的实例包括但不限于丝质、天鹅绒质、软质、硬质、绒面革、橡胶质、阻力(例如手)、润滑、光滑、坚韧、僵硬、刺状、潮湿、干燥、粉状、柔韧。

在一个方面,本公开提供了基于标记范围内的多个点中的至少一些点的多个性质来配制组合物。因此,一旦识别出图5中显示的所呈现的三元绘图210,就可以开始配制。应当指出,三元图GUI 200的使用可能并且经常是一个迭代过程,该过程可能需要一些时间来理解配制如何进行以及确定哪些组分组合会产生具有最接近所期望性质的预期性质的材料(如涂层)。

例如,使用所提供的点212,用户可以改变配方中使用的组分(如树脂)的量的比率。为了改变各成分如树脂(如PUD)的量,使用光标在三元绘图210上的热图216上点击和拖动点212。无论所选择的图示220、230、240或250,在剩余图示220、230、240和250的每一个上示出的性质的相应值更新至对应于组合物218a、218b和218c的组合的性质。

参考图5,通过向左滑动滑块219以减少218e的相对量(并增加218f的相对量)和向右滑动滑块219以增加218e的相对量(并减少218f的相对量),滑块219可用于改变组分218e和218f的相对量,其可以表示异氰酸酯比率。在改变异氰酸酯比率时,三元绘图210中的热图216的颜色分布将相应地更新。如果三元绘图210的性质不随异氰酸酯比率的变化而改变颜色分布,则该具体性质不依赖于配方中所用异氰酸酯的类型和量。

在另一方面,本公开提供了基于标记范围内的多个点中的至少一些点的多个性质来配制组合物。因此,一旦识别出图11中显示的所呈现的三元绘图810,就可以开始配制。应当指出,三元图GUI 800的使用可能并且经常是一个迭代过程,该过程可能需要一些时间来理解配制如何进行以及确定哪些组分组合会产生具有最接近所期望性质的预期性质的材料(如涂层)。

例如,使用所提供的点812,用户可以改变配方中使用的组分(如树脂)的量的比率。为了改变各成分如树脂(如PUD)的量,使用光标在任一所提供的三元绘图810上的热图816上点击和拖动点812。无论所选择的图示820、830、840或850,在剩余图示820、830、840和850的每一个上示出的性质的相应值更新至对应于组合物818a、818b和818c的组合的性质。

参考图11,通过向左滑动滑块819以减少818e的相对量(并增加818f的相对量)和向右滑动滑块819以增加818e的相对量(并减少818f的相对量),滑块819可用于改变组分818e和818f的相对量,其可以表示异氰酸酯比率。在改变异氰酸酯比率时,三元绘图810中的热图816的颜色分布将相应地更新。如果三元绘图810的性质不随异氰酸酯比率的变化而改变颜色分布,则该具体性质不依赖于配方中所用异氰酸酯的类型和量。

此外,本公开提供了在一个或多于一个限定的标记范围内优化材料的一种或多于一种性质。可以在三元图GUI页面400上显示网格化区域,该网格化区域基于一个或多于一个限定的标记范围表示一个或多于一个优化区域。图7是根据本公开的一个方面的性质优化GUI窗口400的实例。优化三元图GUI页面400包括在图示420中示出的性质优化选择范围424。性质优化选择范围424可用于分隔出具有特定的一组期望性质的产品。例如,如果用户正在寻找具有特定感觉的产品,则用户可以使用性质优化选择范围424来选择期望性质的范围。在选择优化范围之后,更新三元绘图410以通过指示网格化范围478来示出优化范围,该网格化范围示出了落在期望性质以内的组合物418a、418b和418c的组合以及落在期望性质范围以外的遮挡范围470。通过指定性质优化选择范围424,将三元绘图410的颜色梯度强制限制在该性质的指定范围内。

图7中显示了优化的三元绘图410的实例,其是根据本公开的一个方面的三元绘图410的优化性质的图形描绘。三元绘图410包括热图416和叠加在热图416上的网格化区域478。非优化区域470显示在网格化区域478外部。在这种情况下,颜色标度414显示了对于柔软感427性质的相关颜色方案,例如蓝色486、绿色-1 488、绿色-2 490、黄色492和品红色494。点412位于网格化区域478区域上,使得值2.73显示在框元素417旁边和在水平条415旁边。可以通过用光标点击和拖动点412在热图416上移动点512。框元素417、水平条415、动态量规421、量规指示426、视觉图示422、性质值425和性质描述符423随着点412在热图416各处移动而动态地改变。

框元素414和水平条415的颜色等于基于热图416上的点412的位置的性质颜色。在热图416上拖动点412时,框元素414和水平条415的颜色基于点412的位置而动态地更新。此外,对于图示420,在热图416上拖动点412时,动态量规421、量规指示426、视觉图示422、性质值425和性质描述符423也基于点412的位置而动态地更新。

为了用第二期望特性进一步优化三元绘图410,用户可以选择另一图示420、430、440或450,并且改变相应的性质优化选择范围,并重复上文讨论的步骤以实现组合物的期望性质。

此外,本公开提供了在一个或多于一个限定的标记范围内优化材料的一种或多于一种性质。可以在三元图GUI页面1000上显示网格化区域,该网格化区域基于一个或多于一个限定的标记范围表示一个或多于一个优化区域。图13是根据本公开的一个方面的性质优化GUI窗口1000的实例。优化三元图GUI页面1000包括在图示1020中示出的性质优化选择范围1024。性质优化选择范围1024可用于分隔出具有特定的一组期望性质的产品。例如,如果用户正在寻找具有特定感觉的产品,则用户可以使用性质优化选择范围1024来选择期望性质的范围。在选择优化范围之后,更新三元绘图1010以通过指示网格化范围1078来示出优化范围,该网格化范围示出了落在期望性质以内的组合物1018a、1018b和1018c的组合以及落在期望性质范围以外的遮挡范围470。通过指定性质优化选择范围1024,将三元绘图1010的颜色梯度强制限制在该性质的指定范围内。

图13中显示了优化的三元绘图1010的实例,其是根据本公开的一个方面的三元绘图1010的优化性质的图形描绘。三元绘图1010包括热图1016和叠加在热图1016上的网格化区域1078。非优化区域1070显示在网格化区域1078外部。在这种情况下,颜色标度1014显示了对于柔软感1027性质的相关颜色方案,例如蓝色1086、绿色-1 1088、绿色-2 1090、黄色1092和品红色1094。点1012位于网格化区域1078区域上,使得值2.94显示在框元素1017旁边和在水平条1015旁边。可以通过用光标点击和拖动点1012在热图1016上移动点1012。框元素1017、水平条1015、动态量规1021、量规指示1026、视觉图示1022、性质值1025和性质描述符1023随着点1012在热图1016各处移动而动态地改变。

框元素1014和水平条1015的颜色等于基于热图1016上的点1012的位置的性质颜色。在热图1016上拖动点1012时,框元素1014和水平条1015的颜色基于点1012的位置而动态地更新。此外,对于图示1020,在热图1016上拖动点1012时,动态量规1021、量规指示1026、视觉图示1022、性质值1025和性质描述符1023也基于点1012的位置而动态地更新。

为了用第二期望特性进一步优化三元绘图1010,用户可以选择另一图示1020、1030、1040或1050,并且改变相应的性质优化选择范围,并重复上文讨论的步骤以实现组合物的期望性质。

图8是在存储的选择表 502和存储的性质趋势图表506中显示根据本公开的一个方面的存储的配方的存储的选择GUI 500的一个实例。一旦已经发现了感兴趣的配方,用户可以在该点上双击光标或选择保存按钮211a(如图5中所示)以存储组分细节及其预测性质值,以便将来使用/参考。存储的配方可以以表格形式显示在保存的配方选项卡501d上。如果用户不再对保留配方感兴趣,则可以通过点击位于表502极右端的红色“x”来删除存储的配方。用户还具有通过选择“Excel导出”链接530将组分和预测性质值导出至Excel的选项。

在图8中描绘的实例中,存储的选择表502包括具有组分518a、518b、518c、518e和518f的各种值的选择一至五——561、562、563、564和565。在列508中示出了选择561、562、563、564和565各自的相应性质。组分518a、518b和518c表示对应于图5-7通篇中所示的三元绘图的主动变量504。组分518e和518f表示可以包括异氰酸酯比率的平稳变量505。

存储的性质趋势图表506示出了所存储的选择561、562、563、564和565的性质的趋势。存储的性质趋势图表506显示了性质527'、537'、547'和557'在它们对于所选择的组合物561、562、563、564和565中的每一种改变时的趋势。

图9示出了描绘起始点选项卡601b的GUI页面600。起始点选项卡601b包括具有预先选择的组合物610、611、612、613和614的表602。表602示出了组合物610、611、612、613和614各自的相应性质627、637、647和657。表602进一步包括触觉图标640,其提供配方的特性的视觉图示。表602的区608列出了性质627、637、647和657各自的值。通过选择挑选你自己的配方按钮630,表602还包括允许用户使用GUI 200选择他们自己的组合物的选项,如图5中所示。表607进一步包括快速链接列607,其包括快速链接620、621、622、623和624,这些快速链接分别允许用户选择链接以发现与组合物610、611、612、613和614有关的附加信息。

图10示出了描绘设置&信息选项卡701c的GUI 700。设置&信息选项卡701c包括性质描述关键702。性质描述关键702包括列出性质710、711、712和713的性质列720。性质描述关键702还包括值含义列730,其提供了与每种性质710、711、712和713相对应的值的叙述。性质描述关键702进一步包括推荐列740,其提供了性质特性更优的推荐。GUI界面700还包括允许用户选择三元绘图的期望颜色方案的颜色方案选择下拉菜单703,以及自动调整带有所选组合物的GUI选项卡大小的自动调整绘图大小特征704。GUI 700进一步包括具有备注750和760的备注区,其分别提供了性质711和712的更详细描述。

图15是在存储的选择表1202和存储的性质趋势图表1206中显示根据本公开的一个方面的存储的配方的存储的选择GUI 1200的一个实例。一旦已经发现了感兴趣的配方,用户可以在该点上双击光标或选择保存按钮811a(如图11中所示)以存储组分细节及其预测性质值,以便将来使用/参考。存储的配方可以以表格形式显示在保存的配方选项卡1201d上。如果用户不再对保留配方感兴趣,则可以通过点击位于表1202极右端的红色“x”来删除存储的配方。用户还具有通过选择“Excel导出”链接1230将组分和预测性质值导出至Excel的选项。

在图15中描绘的实例中,存储的选择表1202包括具有组分1218a、1218b、1218c、1218e和1218f的各种值的选择一至五——1261、1262、1263、1264和1265。在列1208中示出了选择1261、1262、1263、1264和1265各自的相应性质。组分1218a、1218b和1218c表示对应于图11-13通篇中所示的三元绘图的主动变量1204。组分1218e和1218f表示可以包括异氰酸酯比率的平稳变量1205。

存储的性质趋势图表1206示出了所存储的选择1261、1262、1263、1264和1265的性质的趋势。存储的性质趋势图表1206显示了性质1227'、1237'、1247'和1257'在它们对于所选择的组合物1261、1262、1263、1264和1265中的每一种改变时的趋势。

图14示出了描绘起始点选项卡1101b的GUI页面1100。起始点选项卡1101b包括具有预先选择的组合物1110、1111、1112、1113和1114的表1102。表1102示出了组合物1110、1111、1112、1113和1114各自的相应性质1127、1137、1147和1157。表1102进一步包括触觉图标1140,其提供了配方的特性的视觉图示。表1102的区1108列出了性质1127、1137、1147和1157各自的值。通过选择挑选你自己的配方按钮1130,表1102还包括允许用户使用GUI 800选择他们自己的组合物的选项,如图11中所示。表1107进一步包括快速链接列1107,其包括快速链接1120a、1121a、1122a、1123a、1124a、1120b、1121b、1122b、1123b和1124b,这些快速链接分别允许用户选择链接以发现与组合物1110、1111、1112、1113和1114有关的附加信息。

当被选择时,第一快速链接1120a、1121a、1122a、1123a和1124a自动更新配方选项卡801a中的相应配方中的三元绘图810,将该点发送到创建所选涂层所需的树脂组合的精确位置。当被选择时,第二快速链接1124a、1120b、1121b、1122b、1123b和1124b允许用户基于用于所选组合物1110、1111、1112、1113和1114的树脂的组成生成指导配方导出。指导配方导出包含如何在实验室中制备涂层的详细说明,包括混合说明、故障检修建议和对于创建所选涂层所需的所有成分的添加剂/组分水平。

图16示出了描绘设置&信息选项卡1301c的GUI页面1300。设置&信息选项卡1301c包括性质描述关键1302。性质描述关键1302包括列出性质1310、1311、1312和1313的性质列1320。性质描述关键1302还包括值含义列1330,其提供了与每种性质1310、1311、1312和1313相对应的值的叙述。性质描述关键1302进一步包括推荐列1340,其提供了性质特性更优的推荐。GUI界面1300还包括允许用户选择三元绘图的期望颜色方案的颜色方案选择下拉菜单1303,以及自动调整带有所选组合物的GUI选项卡大小的自动调整绘图大小特征1304。GUI 1300还包括允许用户隐藏/显示GUI 1000上的性质优化选择范围1024的无限制特征1305。GUI 1300进一步包括具有备注1350和1360的备注区,其分别提供了性质1311和1312的更详细描述。

所述组分包括多异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分,异氰酸酯反应性组分包括几种成分,如多元醇、一元醇、发泡剂、催化剂、表面活性剂和其它添加剂,如下文描述的那样。

例如,适于用作组分(1)的多异氰酸酯组分包括特征在于大于或等于大约2.0的官能度的芳族多异氰酸酯。特别地,适于用作组分(1)的多异氰酸酯和/或其预聚物通常具有大于大约20%的NCO基团含量。合适的芳族多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(包括2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯及其混合物)、二苯基甲烷二异氰酸酯(包括2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯及其异构混合物)、多苯基甲烷多异氰酸酯等等。一种合适的芳族多异氰酸酯组分包含80重量%的2,4-甲苯二异氰酸酯和20重量%的2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物。

合适的聚氧亚烷基聚醚多元醇包括具有至少大约2的羟基官能度的那些。聚氧亚烷基聚醚多元醇的羟基官能度通常小于或等于大约8,如小于或等于大约6、或小于或等于4。合适的聚氧亚烷基聚醚多元醇还可以具有在这些上限值与下限值的任意组合(包括端点)之间的官能度,例如至少2至不超过8,如至少2至不超过6,或至少2至不超过4。通常,合适的聚氧亚烷基聚醚多元醇的平均OH(羟基)数为至少大约20,如至少25。聚氧亚烷基聚醚多元醇通常还具有小于或等于250、如小于或等于150的平均OH数。

适用于柔性泡沫的异氰酸酯反应性组分(2)的聚氧亚烷基聚醚多元醇通常是合适的引发剂或起始剂与一种或多种环氧烷的反应产物。聚氧亚烷基聚醚多元醇通常具有基于存在的100重量%的氧亚烷基计小于或等于大约85重量%的共聚氧亚乙基。

由此,柔性泡沫的异氰酸酯反应性组分(2)包含一种或多种聚氧亚烷基聚醚多元醇,并通常就其羟基官能度、OH(羟基)数和共聚氧亚乙基的量来进行描述。一般而言,合适的聚氧亚烷基聚醚多元醇包括每分子含有2至8个羟基、具有20至250的OH(羟基)数、和含有基于聚醚多元醇中存在的100重量%的氧亚烷基计小于等于大约85重量%的共聚氧亚乙基的那些。

本文中所用的羟基数定义为由1克多元醇制备的全邻苯二甲酸化衍生物完全水解所需的氢氧化钾的毫克数。羟基数也可以由以下方程来定义:OH=(56.1×1000/eq.wt.)=(56.1×1000)×(f/mol.wt.),其中:OH表示多元醇的羟基数;eq.wt.:每摩尔当量所含OH基团的重量;f表示多元醇的标称官能度,即用于产生多元醇的引发剂或引发剂共混物上的活性氢基团的平均数量;且mol.wt.:表示基于测得的羟基数和多元醇的标称官能度的标称数均分子量。

可以使用的聚氧亚烷基多元醇尤其是多种合适的引发剂分子的环氧烷加合物。非限制性实例包括二元引发剂,如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、新戊二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷-二甲醇、对苯二酚、对苯二酚双(2-羟乙基)醚、各种双酚,特别是双酚A和双酚F及其双(羟基烷基)醚衍生物,苯胺、各种N-N-双(羟基烷基)苯胺、烷基伯胺和各种N-N-双(羟基烷基)胺;三元引发剂,如甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷,各种链烷醇胺,如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺、二丙醇胺和三丙醇胺;四元引发剂,如季戊四醇、乙二胺、N,N,N',N'-四[2-羟基烷基]乙二胺、甲苯二胺和N,N,N',N'-四[羟基烷基]甲苯二胺;五元引发剂,如各种烷基葡糖苷,特别是α-甲基葡糖苷;六元引发剂,如山梨糖醇、甘露糖醇、羟乙基葡糖苷和羟丙基葡糖苷;八元引发剂,如蔗糖;和更高官能度的引发剂,如各种淀粉和部分水解的淀粉基产物,以及含羟甲基的树脂和线型酚醛清漆树脂,如由醛(如甲醛)与苯酚、甲酚或其它芳族含羟基化合物的反应所制备的那些。

此类起始剂或引发剂通常与一种或多种环氧烷共聚合以形成聚醚多元醇。此类环氧烷的实例包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯及其混合物。这些环氧烷的混合物可以同时或按顺序添加以便在聚醚多元醇中提供环氧烷基团的内部嵌段、末端嵌段或随机分布。合适的混合物包含环氧乙烷和环氧丙烷,条件是所得聚醚多元醇中共聚氧亚乙基的总量小于85重量%。

用于聚合此类多元醇的最常见过程是将氧化物单体碱催化加成到多元引发剂的活性氢基团,并随后加成到低聚多元醇部分。氢氧化钾或氢氧化钠是最常使用的碱性催化剂。通过该过程产生的多元醇可以含有大量的不饱和一元醇,所述不饱和一元醇是氧亚丙基单体在反应条件下异构化为烯丙醇所产生的。该单官能醇随后可以充当活性氢位点以便进行进一步的氧化物加成。

一类合适的聚氧亚烷基多元醇是用双金属氰化物催化剂制备的低不饱和(低一元醇)聚(氧亚丙基/氧亚乙基)多元醇。聚(氧亚丙基/氧亚乙基)低不饱和多元醇通过在双金属氰化物催化剂的存在下用环氧丙烷和环氧乙烷对合适的含氢引发剂化合物进行烷氧基化来制备。环氧乙烷/环氧丙烷混合物中环氧乙烷的量可能在聚合的稍后阶段过程中增加,从而提高了多元醇的伯羟基含量。或者,可以使用非DMC催化剂用环氧乙烷来封端低不饱和多元醇。

当在双金属氰化物催化剂的存在下进行烷氧基化时,可能合意的是避免含有强碱性基团的引发剂分子(如伯胺和仲胺)。此外,当采用双金属氰化物配合物催化剂时,通常合意的是使包含先前烷氧基化的“单体”引发剂分子的低聚物烷氧基化。

多元醇聚合物分散体代表另一类合适的聚氧亚烷基多元醇组合物。多元醇聚合物分散体是聚合物固体在多元醇中的分散体。可用于制备聚氨酯泡沫的多元醇聚合物分散体包括“PHD”和“PIPA”聚合物改性多元醇以及“SAN”聚合物多元醇。本领域已知的任何“基础多元醇”均可适于制备聚合物多元醇分散体,如本文中先前描述的聚(氧亚烷基)多元醇。

SAN聚合物多元醇通常通过一种或多种乙烯基单体(如丙烯腈和苯乙烯)在具有少量天然或引发的不饱和度的多元醇(如聚(氧亚烷基)多元醇)中的原位聚合来制备。

SAN聚合物多元醇通常具有基于SAN聚合物多元醇的总重量计3至60重量%、如5至55重量%范围内的聚合物固含量。如上所述,SAN聚合物多元醇通常通过丙烯腈和苯乙烯的混合物在多元醇中的原位聚合来制备。当使用时,在多元醇中原位聚合的苯乙烯与丙烯腈的比率通常为基于苯乙烯/丙烯腈混合物的总重量计大约100:0至大约0:100重量份,如80:20至0:100重量份。

PHD聚合物改性多元醇通常通过异氰酸酯混合物与二胺和/或肼在多元醇(如聚醚多元醇)中的原位聚合来制备。PIPA聚合物改性多元醇通常通过异氰酸酯混合物与二醇和/或二醇胺在多元醇中的原位聚合来制备。

PHD和PIPA聚合物改性多元醇通常具有基于PHD或PIPA聚合物改性多元醇的总重量计3至30重量%、如5至25重量%范围内的聚合物固含量。如上所述,PHD和PIPA聚合物改性多元醇通常通过异氰酸酯混合物在多元醇(如聚(氧亚烷基)多元醇)中的原位聚合来制备,所述异氰酸酯混合物通常是由基于异氰酸酯混合物的总重量计大约80重量份的2,4-甲苯二异氰酸酯和基于异氰酸酯混合物的总重量计大约20重量份的2,6-甲苯二异氰酸酯组成的混合物。

术语“聚氧亚烷基多元醇或聚氧亚烷基多元醇共混物”是指所有聚氧亚烷基聚醚多元醇(无论是不含聚合物分散体的聚氧亚烷基聚醚多元醇还是一种或多种聚合物分散体的(一种或多种)基础多元醇)的总体。

还应当理解的是,如果期望的话,可以使用各种可用的聚氧亚烷基聚醚多元醇的共混物或混合物。所述聚醚多元醇之一可以具有在上文确定的范围之外的官能度、OH数等等。此外,异氰酸酯反应性组分可以包含一种或多种聚氧亚烷基一元醇,其通过将多当量的环氧化物加成到低分子量单官能起始剂(例如甲醇、乙醇、苯酚、烯丙醇、长链醇等等,及其混合物)来形成。合适的环氧化物可以包括例如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、氧化苯乙烯等等,及其混合物。可以使用公知的技术和各种催化剂来聚合环氧化物,所述催化剂包括碱金属、碱金属氢氧化物和醇盐、双金属氰化物配合物等等。合适的单官能起始剂也可以例如通过以下方法来制备:首先产生二醇或三醇,随后将除一个剩余羟基之外的所有羟基转化成醚、酯或其它非反应性基团。

适于用作组分(3)的发泡剂包括例如卤代烃、水、液态二氧化碳、低沸点溶剂(例如戊烷)和其它已知发泡剂。水可以单独使用或与其它发泡剂结合使用,所述其它发泡剂例如为戊烷、丙酮、环戊酮、环己烷、部分或完全氟化的烃、二氯甲烷和液态二氧化碳。在某些情况下,水用作唯一的发泡剂,或者水与液态二氧化碳结合使用。一般而言,基于配方中存在的100重量份的组分(2)计,存在的发泡剂的量为0.3至30重量份、如0.5至20重量份。

适于组分(4)的催化剂包括例如已知能够促进芳族多异氰酸酯组分与异氰酸酯反应性组分(包括水)之间的反应的各种聚氨酯催化剂。此类催化剂的实例包括但不限于本领域已知并描述的叔胺和金属化合物。合适的叔胺催化剂的一些实例包括三乙胺、三亚乙基二胺、三丁胺、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、N,N,N',N'-四甲基亚乙基二胺、五甲基-二亚乙基三胺和高级同系物、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、N-甲基-N'-(二甲基氨基乙基)哌嗪、双(二甲基氨基烷基)-哌嗪、N,N-二甲基苄胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-二乙基苄胺、己二酸双(N,N-二乙基-氨基乙基)酯、N,N,N',N'-四甲基-1,3-丁二胺、N,N-二甲基-β-苯基乙胺、1,2-二甲基咪唑、2-甲基咪唑、单环和双环脒、双(二烷基氨基)烷基醚(如双(N,N-二甲基氨基乙基)醚)和含有酰胺基团(如甲酰胺基团)的叔胺。所用催化剂也可以是仲胺(如二甲胺)和醛(如甲醛)或酮(如丙酮)和酚的已知曼尼希碱。

合适的催化剂还包括含有异氰酸酯反应性氢原子的某些叔胺。此类催化剂的实例包括三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、它们与环氧烷(如环氧丙烷和/或环氧乙烷)的反应产物以及仲-叔胺。

其它合适的催化剂包括酸封闭的胺(即延迟作用催化剂)。封闭剂可以是具有1至20个碳原子、如1-2个碳原子的有机羧酸。封闭剂的实例包括2-乙基己酸和甲酸。可以采用任何化学计量比,如一个酸当量封闭一个胺基团当量。有机羧酸的叔胺盐可以原位形成,或其可以作为盐(如季铵盐)添加到多元醇组合物成分中。可以使用的合适的有机酸封闭的胺凝胶催化剂的附加实例是三亚乙基二胺、N-乙基或甲基吗啉、N,N-二甲基胺、N-乙基或甲基吗啉、N,N-二甲基氨基乙基吗啉、N-丁基-吗啉、N,N'-二甲基哌嗪、双(二甲基氨基-烷基)-哌嗪、1,2-二甲基咪唑、二甲基环己胺的酸封闭的胺。如已知那样,其它实例包括基于1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷的DABCO® 8154催化剂和基于双(N,N-二甲基氨基乙基)醚的DABCO® BL-17催化剂(可获自Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, Pa.),以及基于POLYCAT® DBU胺催化剂的POLYCAT® SA-1、POLYCAT® SA-102和POLYCAT® SA-610/50催化剂(可获自Air Products and Chemicals, Inc.)。

其它合适的催化剂包括有机金属化合物,尤其是有机锡、铋和锌化合物。合适的有机锡化合物包括含硫的那些,如二辛基硫醇锡;以及,如羧酸的锡(II)盐,如乙酸锡(II)、辛酸锡(II)、乙基己酸锡(II)和月桂酸锡(II),以及锡(IV)化合物,如二月桂酸二丁基锡、二丁基二氯化锡、二乙酸二丁基锡、马来酸二丁基锡和二乙酸二辛基锡。合适的铋化合物包括新癸酸铋、叔碳酸铋(bismuth versalate)和各种羧酸铋。合适的锌化合物包括新癸酸锌和叔碳酸锌(zinc versalate)。含有超过一种金属的混合金属盐(如含有锌和铋二者的羧酸盐)也是合适的催化剂。

催化剂的量根据所用的具体催化剂而大为不同。一般而言,聚氨酯化学领域的技术人员将容易地确定催化剂的合适水平。

适于用作组分(5)的表面活性剂包括有机硅表面活性剂,例如各种结构和分子量的聚硅氧烷和硅氧烷/聚(环氧烷)共聚物。这些化合物的结构通常使得环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物与聚二甲基硅氧烷基团连接。在一些情况下,基于配方中存在的组分(2)的重量计,以0.05至5重量%、如0.2至3重量%的量使用此类表面活性剂。

此外,可以使用的其它添加剂包括例如脱模剂、颜料、泡孔调节剂、阻燃剂、泡沫改性剂、增塑剂、染料、抗静电剂、抗微生物剂、交联剂、抗氧化剂、UV稳定剂、矿物油、填料(如碳酸钙和硫酸钡)和增强剂,如纤维或薄片形式的玻璃或碳纤维。

图17示出了示例性计算环境1700,其中可以实施本文中阐述的一种或多种规定。图17示出了系统1700的一个实例,系统1700包括配置成实施本文中提供的一个或多个方面的计算设备1712。在一个配置中,计算设备1712包括至少一个处理单元1716和存储器1718。取决于计算设备的确切配置和类型,存储器1718可以是易失性的(例如RAM)、非易失性的(例如ROM、闪速存储器等等)或二者的一些组合。在图17中由虚线1714示出了该配置。

在其它方面,计算设备1712可以包括附加的特征和/或功能。例如,计算设备1712还可以包括附加的存储装置(例如可移动和/或不可移动的存储装置),包括但不限于磁存储装置、光学存储装置等等。在图17中通过存储装置1720示出了这样的附加存储装置。在一个方面,用于实施本文中提供的一个或多个方面的计算机可读指令可以存储在存储装置1720中。存储装置1720还可以存储其它计算机可读指令以实施操作系统、应用程序等等。例如,计算机可读指令可以加载在存储器1718中以便通过处理单元1716来执行。

本文中所用的术语“计算机可读介质”包括计算机存储介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实施的用于存储信息(如计算机可读指令或其它数据)的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质。存储器1718和存储装置1720是计算机存储介质的实例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光学存储装置、盒式磁带、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储设备,或可用于存储所期望的信息并可由计算设备1712访问的任何其它介质。但是,计算机存储介质不包括传播的信号。相反,计算机存储介质排除传播的信号。任何这样的计算机存储介质可以是计算设备1712的一部分。

计算设备1712还可以包括一个或多个通信连接1726,通信连接1726允许计算设备1712与其它设备(如计算设备1730)进行通信。(一个或多个)通信连接1726可以包括但不限于调制解调器、网络接口卡(NIC)、集成网络接口、射频发射器/接收器、红外端口、USB连接、或用于将计算设备1712与其它计算设备连接的其它接口。(一个或多个)通信连接1726可以包括有线连接或无线连接。(一个或多个)通信连接1726可以传输和/或接收通信介质。

术语“计算机可读介质”可以包括通信介质。通信介质通常体现计算机可读指令、或在“调制数据信号”(如载波或其它传送机制)中的其它数据,并且包括任何信息递送介质。术语“调制数据信号”可以包括将其特性中的一个或多个以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变的信号。

计算设备1712可以包括一个或多个输入设备1724,如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备、红外相机、视频输入设备和/或任何其它输入设备。计算设备1712中还可以包括(一个或多个)输出输入设备1722,如一个或多个显示器、扬声器、打印机和/或任何其它输出设备。一个或多个输入设备1724和一个或多个输出设备1722可以经由有线连接、无线连接或其任意组合与计算设备1712连接。在一个方面,来自另一计算设备的输入设备或输出设备可以用作计算设备1712的(一个或多个)输入设备1724或(一个或多个)输出设备1722。

计算设备1712的组件可以通过各种互连(如总线)来连接。这样的互连可以包括外围组件互连(PCI)(如PCI Express)、通用串行总线(USB)、火线(IEEE 1394)、光学总线结构等等。在另一方面,计算设备1712的组件可以通过网络来互连。例如,存储器1718可以由位于通过网络互连的不同物理位置中的多个物理存储器单元组成。

用于存储计算机可读指令的存储设备可以跨网络分布。例如,可经由网络1728访问的计算设备1730可以存储计算机可读指令以实施本文中提供的一个或多个方面。计算设备1712可以访问计算设备1730并且下载计算机可读指令中的一部分或全部以供执行。或者,计算设备1712可以按需下载多条计算机可读指令,或一些指令可以在计算设备1712处执行,而一些指令可以在计算设备1730处执行。计算设备1730可以与存储的数据表1732耦合。数据表1732的内容可以由两个计算设备1712、1730来访问。在一个方面,数据表1732存储用于生成本文中所述的三元绘图和正方形绘图的配方数据集。数据表1732可用于存储本文中所描述的数据表。

计算设备1730可以包括计算设备1712的全部或一部分组件。例如,在一个方面,计算设备1730包括至少一个处理单元和存储器,例如易失性存储器(例如RAM)、非易失性存储器(例如ROM、闪速存储器等等)或二者的一些组合。在其它方面,计算设备1730可以包括附加存储装置(例如可移动和/或不可移动的存储装置),附加存储装置包括但不限于磁存储装置、光学存储装置等等。在一个方面,用于实施本文中提供的一个或多个方面的计算机可读指令可以存储在该存储装置中。该存储装置还可以存储其它计算机可读指令以便实施操作系统、应用程序等等。例如,可以将计算机可读指令加载到存储器中以便通过处理单元来执行。

计算设备1730还可以包括一个或多个通信连接,所述通信连接允许计算设备1730与其它设备(如计算设备1712)进行通信。(一个或多个)通信连接可以包括但不限于调制解调器、网络接口卡(NIC)、集成网络接口、射频发射器/接收器、红外端口、USB连接,或用于将计算设备1730与其它计算设备连接的其它接口。(一个或多个)通信连接可以包括有线连接或无线连接。(一个或多个)通信连接可以传输和/或接收通信介质。

计算设备1730可以包括一个或多个输入设备,如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备、红外相机、视频输入设备和/或任何其它输入设备。计算设备1730中还可以包括(一个或多个)输出输入设备,如一个或多个显示器、扬声器、打印机和/或任何其它输出设备。一个或多个输入设备和一个或多个输出设备可以经由有线连接、无线连接或其任意组合与计算设备连接。在一个方面,来自另一计算设备的输入设备或输出设备可以用作计算设备1730的(一个或多个)输入设备或(一个或多个)输出设备。

计算设备1730的组件可以通过各种互连(如总线)来连接。这样的互连可以包括外围组件互连(PCI)(如PCI Express)、通用串行总线(USB)、火线(IEEE 1394)、光学总线结构等等。在另一方面,计算设备1730的组件可以通过网络来互连。例如,存储器可以由位于通过网络互连的不同物理位置中的多个物理存储器单元组成。

图18是根据本公开的一个方面的产生材料的性质预测值的图形描绘的方法的逻辑配置或过程1800的逻辑流程图。可以基于存储在存储器1718或存储装置1720中的可执行指令,在结合图17描述的计算环境1700中执行过程1800。处理单元1716从(一个或多个)输入设备1724接收来自用户的输入。计算设备1712可以是与计算设备1730通信的客户端计算机,该客户端计算机可以是与数据表1732耦合的服务器,该数据表包含对应数据集的视觉表示的数据集。如前所述,可以通过多种技术来生成数据集,这些技术包括但不限于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任意组合。在一个方面,可以使用模型来生成对于由实验技术设计生成的视觉表示的性质预测值。在其它方面,用于生成性质预测值的模型包括对非结构化数据的统计分析,如由化学制造厂的分布式控制系统的历史数据库生成的数据。

根据过程1800,处理单元1716生成1802限定了几何形状并且包括以矩阵布置的多个点的绘图,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值。至少两个变量中的至少一个可以是自变量,并且其它变量可以是因变量。在一个方面,处理单元1716可以配置成生成材料的性质预测值,该材料包括但不限于泡沫、涂层、胶粘剂、密封剂、弹性体、片材、膜、粘合剂或任何有机聚合物。在一个方面,处理单元1716可以配置成生成用于生成绘图的模型。在一个方面,处理单元1716基于实验的设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任意组合来生成模型。

在一个方面,处理单元1716可以配置成在二维空间或三维形状的二维透视投影中生成欧几里得空间中的闭合形状形式的几何形状。该闭合形状可以限定多边形,尤其例如三角形、四边多边形,或单边封闭形状,尤其例如椭圆形、圆形。例如,三角形和每一个点可以限定三个变量的值,其中各变量是组合物中的组分的量的值。所述量可以表示为百分比,并且所述量的总和为100%。例如,四边多边形和每一个点可以限定两个变量的值,其中每个变量是组合物中的组分的量的值、处理条件、或表示组合物的两种组分相对于彼此的量的值。

根据过程1800,处理单元1716在输出设备1722上显示1804在标记范围内的多个点中的每一个处的材料的性质预测值的视觉表示,其中标记范围表示性质预测值的范围。在各个方面,该视觉表示可以是热图、彩色热图或等值线图和/或其组合。

处理单元1716可以配置成基于光标在视觉表示上的位置,在输出设备1722上显示标记的值和材料的性质。处理单元1716可以进一步配置成随着在视觉表示上拖动指针而动态地更新指针的位置和元素。可以以性质的数值或描述符的形式来显示该元素。可以在表示视觉表示中的性质的预测值或描述符的标记范围内以标记的形式来显示该元素。

根据过程1800,处理单元1716在输出设备1722上显示1806在视觉表示上的指针。在一个方面,处理单元1716可以配置成基于指针在视觉表示上的位置,用至少两个变量的当前值和性质预测值来更新表格。在一个方面,处理单元1716可以配置成生成用于产生表现出标记范围内的多个点之一处的材料的性质预测值的产品的一组指令。

在一个方面,处理单元1716可以配置成基于标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示来配制组合物。在一个方面,可以基于标记范围内的多个点中的至少一些点的多个性质来配制该组合物。在一个方面,处理单元1716可以配置成在一个或多于一个限定的标记范围内优化材料的一种或多于一种性质。处理单元1716可以配置成在输出设备上显示网格化区域,该网格化区域基于一个或多于一个限定的标记范围表示一个或多于一个优化区域。

在一个方面,处理单元1716可以配置成生成多个绘图,其各自限定了几何形状并且各自包括以矩阵布置的多个点,对于多个绘图中的每一个,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值,并且在输出设备1722上显示在标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示,其中标记范围表示性质预测值的范围,并且在输出设备1722上显示在多个绘图中的每一个上的指针。

图19是根据本公开的一个方面的产生材料的性质预测值的图形描绘的方法的逻辑配置或过程1900的逻辑流程图。可以基于存储在存储器1718或存储装置1720中的可执行指令,在结合图17描述的计算环境1700中执行过程1900。处理单元1716从(一个或多个)输入设备1724接收来自用户的输入。计算设备1712可以是与计算设备1730通信的客户端计算机,该客户端计算机可以是与数据表1732耦合的服务器,该数据表包含对应数据集的视觉表示的数据集。

如前所述,可以通过多种技术来生成数据集,这些技术包括但不限于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任何组合。在一个方面,可以使用模型来生成由实验技术设计生成的视觉表示的性质的预测值。在其它方面,用于生成性质预测值的模型包括对非结构化数据的统计分析,如由化学制造厂的分布式控制系统的历史数据库生成的数据。

根据过程1900,处理单元1716生成1902限定了三角形并且包括以矩阵布置的多个点的绘图,所述点中的每一个限定了三个变量的值和材料的性质预测值。这三个变量中的至少一个是自变量,并且其它变量是因变量。三角形的点中的每一个限定了三个变量的值,其中这三个变量中的每一个是表示组合物中的组分相对于彼此的相对量的值。所述量可以表示为百分比,并且所述量的总和为100%。在一个方面,处理单元1716配置成生成材料的性质预测值,其中该材料是但不限于:涂层、胶粘剂、密封剂、弹性体、片材、膜、粘合剂或任何有机聚合物。在一个方面,处理单元1716配置成生成用于生成绘图的模型。可以基于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任何组合来生成模型。

限定了三角形的绘图的实例包括结合三元图GUI 200、300、400、800、900和1000描述的三元绘图210、310、410、810、910和1010。根据过程1900,处理单元1716在输出设备1722上显示1904颜色范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的彩色热图表示,其中颜色范围表示性质预测值的范围。彩色热图的实例包括结合三元图GUI 200、300、400、800、900和1000描述的三元热图216、316、416、816、916和1016。

在一个方面,处理单元1716配置成在输出设备1722上显示基于光标在热图216、316、416、816、916和1016上的位置的变量和材料的预测性质。在一个方面,处理单元1716配置成随着在热图上拖动指针而动态地更新指针的位置和元素。可以以性质的数值或描述符的形式来显示元素。可以在表示热图中的性质预测值的颜色范围内以颜色的形式来显示元素。

根据过程1900,处理单元1716在输出设备1722上显示1906在热图216、316、416、816、916和1016上的点。指针的实例包括结合热图216、316、416、816、916和1016描述的点212、312、412、812、912和1012。在一个方面,处理单元1716可以配置成基于指针在热图上的位置,用三个变量的当前值和性质预测值来更新表格。处理单元1716可以配置成生成用于产生表现出在颜色范围内的多个点之一处的材料的性质预测值的产品的一组指令。

在一个方面,处理单元1716可以配置成基于颜色范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的彩色热图表示来配制组合物。处理单元1716可以配置成在一个或多于一个限定的颜色范围内优化材料的一种或多于一种性质。处理单元1716可以配置成在输出设备1722上显示网格化区域,该网格化区域基于一个或多于一个限定的颜色范围表示一个或多于一个优化区域。

在一个方面,处理单元1716配置成生成多个绘图,其各自限定了三角形形状并且各自包括以矩阵布置的多个点,对于多个绘图中的每一个,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值;在输出设备1722上显示颜色范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示,其中颜色范围表示性质预测值的范围;以及显示在多个绘图中的每一个上的指针。

图20是根据本公开的一个方面的产生材料的性质预测值的图形描绘的方法的逻辑配置或过程2000的逻辑流程图。可以基于存储在存储器1718或存储装置1720中的可执行指令,在结合图17描述的计算环境1700中执行过程2000。处理单元1716从(一个或多个)输入设备1724接收来自用户的输入。计算设备1712可以是与计算设备1730通信的客户端计算机,该客户端计算机可以是与数据表1732耦合的服务器,该数据表包含对应数据集的视觉表示的数据集。

如前所述,可以通过多种技术来生成数据集,这些技术包括但不限于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任何组合。在一个方面,可以使用模型来生成由实验技术设计生成的视觉表示的性质预测值。在其它方面,用于生成性质预测值的模型包括对非结构化数据的统计分析,如由化学制造厂的分布式控制系统的历史数据库生成的数据。

根据过程2000,处理单元1716生成2002限定了四边多边形并且包括以矩阵布置的多个点的绘图,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和材料的性质预测值。两个变量中的至少一个是自变量,并且另一个变量是因变量。至少两个变量是组合物中的组分量的值、处理条件,或表示组合物的两种组分相对于彼此的量的值。在一个方面,处理单元1716配置成生成材料的性质预测值,所述材料例如为柔性聚氨酯泡沫。在一个方面,处理单元1716配置成生成用于生成绘图的模型。可以基于实验设计、数据集的回归分析、方程、机器学习或人工智能和/或其任意组合来生成模型。

在一些方面,提供了用于生成在材料类型和成本两方面的优化材料配置的一种数字配方服务。计算机化系统可以配置成提供数字配方服务模块,该模块使得用户能够基于指定约束条件(如价格或性能)来生成定制材料配置。数字配方服务可以提供满足指定约束条件的推荐材料配置。数字配方服务模块可以是本文中所描述的其它用户界面(如图1-20中描述的那些)的扩充或补充服务。例如,在使用图1-16中描述的量规界面来开发定制涂层之后,数字配方服务可以配置成将定制配方传送给一个或多个实体,该实体便于供应材料并将材料发送给客户。下面将更多地描述用于完成客户订单的这些模型的实例。

图21示出了与数字配方服务对接的用户或客户的基本框图,其可以体现在计算机化模块中。在这种情况下,数字配方服务可以以各种各样的方式提供定制材料配置。在一些方面,数字配方服务配置成通过基于制备材料的成分的成本进行优化来生成材料配置。例如,为了生成定制涂层,客户可以对数字配方服务模块进行指定以提供推荐的涂层配方,其以指定的成本或在其它情况下以最低成本给出最佳性能。在一些方面,由于可能未指定其它约束条件,服务模块可以使用默认成分以指定的成本来提供推荐配方。

在一些方面,数字配方服务模块可以配置成通过基于性能优化配方来生成材料配置(如定制涂层)。在该实例中,用户可以指定涂层的特定品质中的一种或多种必须满足的一个或多个标准。例如,用户可以指定该定制涂层必须具有至少最小量的平滑度,或者必须以特定的最低水平抵抗DEET。数字配方服务模块随后配置成分析所有已知配方,在某些情况下仅使用默认成分(满足(一个或多个)性能约束条件)。该模块随后可以以最便宜的成本提供推荐。已知配方可以基于存储在数据库中的经验研究和制表。

在一些方面,数字配方服务模块还可以配置成使用替代成分来提供优化配置。例如,如果用户指示服务模块通过基于性能优化配方来生成定制涂层,则用户还可以指定使用默认成分以及替代成分的所有排列来分析所有已知配方以满足性能约束条件。替代成分可以基于存储在数据库中的物理性质的经验研究和知识。

在其它情况下,客户可以简单地向数字配方服务提供关于性能的规格以及关于如何生成所期望的定制涂层的完整配方和后处理信息。由此,数字配方服务可以确定用于获得所述材料的最高效或最有效的方法。例如,所述成分可以来自一个或多个来源,并且该来源是什么可能与客户无关,只要获得正确的成分。或者,数字配方服务可以允许客户指定用于获得所述成分的来源。

参照图22,显示了根据一些方面的关于数字配方服务可以如何完成定制涂层订单的一个模型。在客户通过提供特定的期望配方来指定涂层性能的情况下,数字配方服务可以指示供应商获得关于该配方的特定成分。数字配方服务能够访问来自供应商的当前库存信息,以便确定是否可以立即履行订单,或是否需要付出更多的努力来获得特定成分。最终,可以向供应商发送客户运输信息,并且供应商可以将原材料(成分)发送给客户。

在另一种情况下,在其中客户可以指定涂层的性能但是其中未指定关于材料或成分的确切类型的配方信息的情况下,数字配方服务可以通过实行优化计算以确定满足性能约束条件的最佳材料类型来完成订单。图1-16中描述的量规界面可以是如何可以指定性能约束条件并且随后可以在此之后确定材料类型的一个实例。数字配方服务可以将基于此的配方传递给供应商。供应商可以随后履行订单,并向客户发送原材料和/或共混物。供应商还可以基于从数字配方服务接收到的配方将完整的涂层体系发送给客户。

参照图23,显示了根据一些方面的关于数字配方服务可以如何完成定制涂层订单的一个变型的第二模型。在该实例中,第二供应商的客户也可以使用数字配方服务,并且可以期望接收到由第二供应商(供应商#2)(如系统企业(system house))履行的订单。数字配方服务可以由第一供应商(供应商#1)控制,但是可以由第二供应商使用。第一供应商可以将原材料供应给第二供应商,以使第二供应商可以如其客户期望的那样完成对其客户的订单。由此,第二供应商可以将定制的原材料和/或共混物发送给客户。第二供应商还可以向客户提供完整的涂层体系。这种类型的模型使得数字配方服务能够由不控制或不拥有数字配方服务的其它实体来使用,以使更多客户仍然可以有权访问数字配方服务的功能。

参照图24,显示了根据一些方面的关于数字配方服务可以如何完成定制涂层订单的另一变型的另一模型。在该实例中,数字配方服务可以充当中立或混合平台,其可以根据需要将订单发送给不同的供应商。例如,数字配方服务可以将用于大批量订单的定制涂覆配方发送给第一供应商,而可以将小批量订单发送给第二供应商。这可能是最有效的,因为第一供应商可能更大并且更有能力来处理大订单,而第二供应商可能更专门化和/或具有处理更小或更个性化的订单的供应量。在一些方面,第二供应商可能仍然缺乏某些材料或成分来履行甚至小的订单,并且第一供应商可以配置成将缺少的供应量发送给第二供应商以完成该订单。一旦可以履行订单,第一供应商就可以将原材料发送给客户,并且类似地,第二供应商也可以将原材料和/或共混物发送给客户。第二或第一供应商也可以将完整的涂层体系提供给客户。

在一些方面,在中立或混合平台的另一变型中,数字配方服务可以配置成基于由第一和第二(以及可能附加的)供应商采取的竞争性投标过程来向第一或第二供应商发送订单。投标系统可以设置为自动投标系统,其中来自不同供应商的分析师可以输入关于各种类型的配方或材料的自动投标规则。投标过程可以作为完成客户订单的过程的一部分而自动解决。在其它情况下,可以更手动地进行投标过程,并且数字配方服务可以配置成提供论坛来进行该过程。优胜的投标可能是对客户提供了以最低成本履行该订单的投标。

参照图25,根据一些方面,在另一变体中,在生成满足(一个或多个)用户指定的约束条件的推荐材料配置之后,数字配方服务模块可以配置成与供应生成推荐配方所需成分的一个或多个购买/交易平台对接。数字配方服务模块可以单独地或共同地对由购买/交易平台提供的成分价格进行比较,以便获得对于客户而言最低的价格。该功能可以适用于小批量购买和大批量购买,但是进行这些购买的过程可能有所不同。例如,数字配方服务模块可以配置成分析提供了大批量购买的不同供应商,或可以发起与购买/交易平台的协商以获得对于大批量购买的更好价格。此外,可以向指定寻找大批量购买的客户提供高级选项以用于找到最佳价格,如基于客户的身份或其它已知优势来检查销售、优惠券和专门折扣。

参照图26,在一些方面,可以将购买机制扩展为包括可以自动与适当的供应商连接的方便且更精简的特征。在确定定价之后,并且根据将用于针对期望订单而从中进行购买的购买/交易平台,可以从中选择一个或多个供应商来履行订单。在一些方面,购买/交易平台可以与超过一个供应商联系,如所示的供应商#1和供应商#2,以便处理不同批量的订单,或处理具有独特类型的成分或部件的订单。在一些方面,数字配方服务可以允许“无接触”订单,其中默认存在用于履行订单的默认购买平台和供应商。

在本文中提供了各方面的各种操作。在一个方面,所描述的操作中的一个或多个可以构成存储在一个或多个计算机可读介质上的计算机可读指令,如果由计算设备执行该指令的话,将使得该计算设备实施所描述的操作。描述操作中的一些或全部的次序不应解释为暗示这些操作一定与次序有关。受益于本说明书的本领域技术人员将认识到可替换的排序。此外,要理解的是,并非所有操作都一定存在于本文中提供的每个方面中。而且,要理解的是,在某些方面,并非所有操作都是必需的。

此外,除非另行规定,“第一”、“第二”和/或类似词语并未意在暗示时间方面、空间方面、排序等等。相反,此类术语仅对特征、元素、项等等用作标识符、名称等等。例如,第一对象和第二对象通常对应于对象A和对象B,或两种不同的或两种相同的对象,或同一对象。

此外,“示例性”在本文中用于指用作实例、例子、图示等等,并且不一定是有利的。本文中所用的“或”意在指包括性的“或”而非排它性的“或”。此外,本申请中使用的“一个”和“一种”通常解释为是指“一个或多个”,除非另行规定或根据上下文清楚地指向单数形式。而且,A和B和/或类似用语中的至少一个通常是指A或B和/或A和B两者。此外,在一定程度上,在详述或权利要求中使用“包括”、“具有”、“含有”、“带有”和/或其变体,此类术语意在以类似于术语“包含”的方式为包括性的。

此外,尽管已经关于一个或多个实现方式显示并描述了本公开,但是本领域其它技术人员基于对该说明书和附图的阅读和理解将想到等同的更改和修改。本公开包括所有此类修改和更改,并且仅受所附权利要求的范围限制。特别地,关于由上述组件(例如元素、资源等)实行的各种功能,除非另行指示,用于描述此类组件的术语意在与实行所描述的组件的指定功能的任何组件相对应(例如,也就是说在功能上等同),即使在结构上不等同于所公开的结构。此外,虽然可能已经关于数个实现方式中的仅一个公开了本公开的特定特征,但是可以按照可能对于任何给定或特定的应用所期望并有利的,将此类特征与其它实现方式的一个或多个其它特征组合。

在以下编号的实例中阐述了本文中描述的主题的各个方面:

实例1.产生材料的性质预测值的图形描绘的方法。所述方法包括通过处理单元生成限定了几何形状并且包括以矩阵布置的多个点的绘图,所述点中的每一个限定了至少两个变量的值和所述材料的性质预测值;通过处理单元生成限定了几何形状并且包括动态改变的预测特性的图示,其中所述动态改变的特性包括所述材料的性质预测值;在输出设备上显示在标记范围内的多个点中的至少一些点的材料的性质预测值的视觉表示,其中标记范围表示性质预测值的范围;在输出设备上显示在所述视觉表示上的点,其中所述视觉表示包括示出就所述几何形状的轴线与所述点相关联的值的蜘蛛网图;和其中动态移动在所述视觉表示上的所述点动态地改变在所述图示上描绘的预测特性。

实例2.实例1的方法,其中所述几何形状包括三元绘图。

实例3.实例1-2任一项的方法,其中所述图示包括量规。

实例4.实例3的方法,其中所述量规包括动态改变的图示,其中所述动态改变的图示相对于所述材料的预测性质的改变而改变。

实例5.实例1-4任一项的方法,其进一步包括随着在所述视觉表示上拖动指针而动态地更新所述点的位置。

实例6.实例5的方法,其中动态更新所述点的位置动态地改变在所述图示上描绘的所述预测性质并且所述动态改变的图示相对于所述材料的预测性质。

实例7.实例1-4任一项的方法,其中所述视觉表示是热图、彩色热图或等值线图。

实例8.实例1-7任一项的方法,其进一步包括生成用于产生满足所述性质各自的有效范围的材料的配方。

实例9.实例8的方法,其进一步包括将所述配方传送给一个或多个供应商以获得足以产生所述材料并满足所述性质各自的有效范围的成分。

实例10.实例9的方法,其中将所述配方传送给所述一个或多个供应商是基于确定可以以最低总成本获得所述成分的供应商。

实例11.实例9或10的方法,其中将所述配方传送给所述一个或多个供应商是基于在两个或更多个供应商之间进行竞争性投标过程。

实例12.实例9-11任一项的方法,其中将所述配方传送给所述一个或多个供应商是基于确定哪些供应商能够获得足以满足所述配方的成分。

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