1990-2003年工程塑料数据库

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1990-2003年工程塑料数据库

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1990-2003年工程塑料数据库

作者发表的论文

1 化学领域热点研究课题的引文分析
竺伟,赵英莉,王源. 情报学报[J],2001,20(4),504

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 1

2 2000年化学领域热点研究课题的引文分析
赵英莉. 情报科学[J],2002,20(2),151-154

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 0

3 我国专利申请信息分析与预测研究
赵英莉. 情报科学[J],2000,18(11),988

数据来源:CSCD中国科学引文数据库      CSCD      被引次数: 0

1990~2003年工程塑料数据库

李英勇1*,赵英莉1

1. 中国科学院上海有机化学研究所,上海  200032

*  通讯作者(Email: liyingyong@sioc.ac.cn)

要:工程塑料数据库收集整理了1990~2003年世界上常见的170余种工程塑料,近2万个牌号,分别来源于50个国家、地区的4000多个生产厂家,共分为15个大类。为了提高数据的可使用性,数据库中对原始数据进行了规范化加工,将同一性质的不同单位数据项换算成相同单位。此数据库基本反映了工程塑料领域的知识全貌,便于合成树脂领域的研发与生产人员了解工程塑料树脂的特性、正确选用、合理成型。

关键词:工程塑料;树脂;牌号;性能

Database for engineering plastics 1990–2003

Li Yingyong, Zhao Yingli

Abstract: The engineering plastics database collected over 170 types of common engineering plastics during 1990 – 2003, covering 20,000 brands and 15 categories manufactured by 4,000 chemical companies from 50 countries and regions. To optimize data usability, all the raw data have been standardized, in which items of the same nature were converted into the same units. The database presents a holistic view of the engineering plastics field. It informs the R&D and production staff of the characteristics of engineering plastics, thereby facilitating proper selection and molding of synthetic resin.

Keywords: engineering plastics; resin; brand; property

数据库(集)基本信息简介

数据库(集)中文名称

1990~2003年工程塑料数据库

数据库(集)英文名称

Database for engineering plastics 1990–2003

通讯作者

李英勇(liyingyong@sioc.ac.cn)

数据作者

李英勇、赵英莉

数据时间范围

1990~2003年

地理区域

世界各国

数据格式

.xls

数据服务系统网址

http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/44

基金项目

中国科学院信息化建设专项项目(INFO_115-C01-SDB1-01);

上海市科委项目(07DZ22904、11DZ2292000)

数据库(集)组成

该数据集由为一个Excel文件,包括两个表单:工程塑料牌号信息和工程塑料性能信息。其中,工程塑料牌号信息共有15 197条数据,工程塑料性能信息共有42 244条数据

 

引  言

20世纪90年代,我国塑料工业蓬勃发展,合成树脂年产约800万吨,居世界第五位,塑料产量连续4年超过1500万吨,居世界第二位[1],尤其是工程塑料的应用一直保持较快的增长。工程塑料是指一类可以作为结构材料的塑料产品,它能在较宽的温度范围内承受机械应力,并能在较为苛刻的化学物理环境中使用。

近年来随着工程塑料需求面的扩大和高分子材料研发能力的提高,具有各种特定性能、面向不同需求的工程塑料不断出现,形成不同类型和品牌工程塑料层出不穷的局面。如果将塑料数据整理成数据库,将极大地方便塑料行业的研发人员查询使用。因此建设工程塑料数据库对于塑料行业和使用工程塑料的相关行业的发展都具有重要意义。

在国际上,塑料数据库种类比较多,影响力较大的有:PLASPEC和CAMPUS[2]。其中,PLASPEC是美国已申请专利并第一个在国际互联网上开辟网站(www.plaspec.com)的塑料材料数据库,收录了美国近12 800种不同品牌、牌号和供应商的资料,根据90多种性能和150种特征可以免费进行某一使用要求的材料的智能选择。用户可以根据需要,通过供应商、材料物理性能、机械性能、光学性能、电性能方面的数据进行检索,实用性强。CAMPUS是1987年,德国的4家主要的塑料生产商(BASF、Bayer、Hoechst和Huls)联合构建的塑料性能数据库,其中的塑料性能数据由各个塑料生产商各自录入,并免费提供给用户,这种发行方式使得CAMPUS的影响迅速扩大,并不断有新的塑料生产商加入这个协议体系。现在,加入CAMPUS的塑料生产商达到50多家,遍布欧洲、亚洲和北美,包括了世界上许多重要的塑料生产商。到目前为止,中国还没有生产商加入CAMPUS。另外,生产商免费提供的程序和数据只能在同一个生产商内部进行塑料的选择,显然,生产商本身并不愿意让用户进行不同生产商之间的选择。

与国外相比,我国塑料数据库的建设一直处在起步阶段,仅有少数文献[34]报道了初步建设的数据库,数据的规模和实用性都非常有限。同济大学根据ISO10350开发了一个Windows版的数据库程序[2],同时还集成了一个流动模拟模块和一个注射缺陷分析模块,主要作为计算机应用课程的教学使用。四川大学和原中国轻工总会塑料加工和应用研究所联合承担并完成了我国第一个注塑物料性能数据库的开发,于1996年通过鉴定并已投入实际应用,但并没有提供网上公开服务。

《塑料科技》杂志介绍了顾正朝等提出的一种基于建立塑料选择事实库的方法来实现塑料品种的优化选择[5],其方法是通过塑料性能的透明性、流动性、冲击强度、载荷类型、耐热性、刚度、导电性、湿度及使用环境等8个分类标准将不同品种的塑料区分开以实现塑料选材,该开发是使用UGII的GRIP语言实现的。

1998年,吴崇锋等首次提出开发基于塑料材料选择的专家系统[6],并以FoxPro、TURBO C语言为工具开发全汉化选择系统,该系统汇集了收录的近60种塑料材料,2000条国内外不同品种、牌号的塑料性能数据,该系统当时较国内其他已开发的系统更完善。

综上所述,相对于国际上塑料材料数据库的蓬勃发展,我国的塑料数据库存在以下几个问题:(1)检索入口少,数据库无法提供较完备的属性检索,或者没有网络服务功能;(2)数据库规模小;(3)数据库的共享程度差。

参考国内外塑料数据库的开发经验,我们组织开发了中外工程塑料数据库,并开发了基于Web的数据库查询功能。此数据库共收集、整理了约50个国家、地区4000多个生产厂家生产的170余种(类)树脂(工程塑料),有近2万个牌号,共分为15个大类:共混合金、功能塑料、工程用特种聚乙烯及其共聚物、工程用丙烯类共聚物、工程用特种聚氯乙烯及其共聚物、中高抗冲聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、尼龙及其共聚物、氟树脂、酯类树脂、醚类树脂、聚砜类树脂、聚酰亚胺及其共聚物、热塑性弹性体和特殊性能树脂。着重介绍了国产和美、日、德等国家的树脂牌号,并对发展速度极快而其他数据集中尚属少见的共混合金、功能塑料、专用料也作了较为详细的介绍。

中外工程塑料数据集主要整理收录了1990~2003年的工程塑料牌号信息。之后工程塑料行业仍在快速发展,目前工程塑料主要应用于电子电器、机械、汽车、建材、轻工等领域。特别是汽车行业,与全球42%的工程塑料用于汽车行业相比,我国仅为10%左右,近几年汽车行业成为工程塑料消费量增速最快的领域。这些新的需求特点促使生产商研发适应新行业应用的牌号与产品。今后我们会在维护工程塑料数据库的基础上,根据工程塑料行业发展趋势,继续收录新的工程塑料数据,不断更新数据集。

1  数据采集和处理方法

1.1  数据来源说明

工程塑料数据库从《中外工程塑料牌号大全》[1]手册中采集数据,并对数据进行规范化加工处理,最终建成数据集。

1.2  数据采集的过程控制

由于数据库涉及的数据类型众多,数据来源不同,以及按照原始描述建立数据间相互关系的需要,数据采集过程分成原始数据录入、数据分析两部分。考虑到多个输入员同时录入和后继数据处理的方便,数据录入使用MS Access数据库。经过分析处理后生成的标准格式数据上传到SQL Server数据库进行建库。为了解决数据资源的可追溯性问题,收集的所有数据和作为实体入库的数据记录都保留一个称为chapter的数据项以标识数据来源。

原始数据录入阶段主要解决数据资料的选择和将自由风格表述的数据转化成符合后续处理格式要求的电子化数据。输入员根据标引结果将各种数据输入MS Access特定表单的相应数据项,并根据输入要求在规定的位置插入标识符。对于同一种数据,按照不同的数据来源采用不同的输入表单,但是这些不同的数据表单都对应同样的MS Access数据表,保证后续处理的相似性。

数据分析阶段首先进行数据完整性处理,将输入时的省略、缩写和参照用完整信息替换,然后根据标识符和数据描述中的原有规律,按照入库数据规范从描述性表述中分离出需要的数据,分门别类地加入到数据库中。入库算法将根据数据项和引导符确定数据意义和处理方法。数据分析算法将充分利用形式语言语法分析方法从描述性数据中分析特定的内容,并检查和定位数据标引和录入中的错误。

比如,图1是原始数据示例,采集到工程塑料数据表中的数据示例如图2所示。

原始数据示例

原始数据采集到工程塑料数据表中的数据示例

2  数据样本描述

工程塑料数据库的内容涉及工程塑料的牌号、产品名称、产地、公司和性能参数,其中性能参数包括拉伸屈服强度、断裂伸长率、冲击强度、热变形温度、维卡软化点、线膨胀系数、介电常数、弯曲弹性模量、相对密度等,还介绍了工程塑料的特性和主要用途。为了提高数据的可用性,该数据库对原始数据进行规范化和使用便利化处理。比如工程塑料的拉伸强度性能,不同国家(公司)使用的单位有可能不同,有千克力每平方厘米、千克力每平方米、千磅力每平方英寸等,本数据集统一规范化为以Mpa为拉伸强度单位。这样便于不同牌号工程塑料拉伸强度的横向比较。

表1是工程塑料的牌号数据集,包括此牌号工程塑料的来源国家和出口公司信息;表2是工程塑料的性能数据集,包括此性能数据对应的牌号标识号,以及具体的性能数据项。

工程塑料牌号数据集

工程塑料性能数据集

3  数据质量控制和评估

本数据库内容主要来源于浙江科学技术出版社出版的《中外工程塑料牌号大全》[1]。作者是浙江省慈溪市科委的高级工程师,有30多年的塑料加工、应用工作经验,数据的可靠性有较高保证。工程塑料性能数据主要来源于各化学技术公司,我们通过抽查的方式与各来源公司联系,确认数据的可靠性。比如,来源文献中牌号“ZytelST811HS”的工程塑料来源于美国杜邦公司,其拉伸屈服强度是44 Mpa。抽查人员在美国杜邦公司的官方网站相关页面上(http://dupont.materialdatacenter.com/profiler/vgMwW/standard/main/ds/17221/4097)查询到此牌号的Stress at Break(3℃,50 mm/min)是44 Mpa,验证了来源数据的正确性。

在数据输入的过程中,我们通过抽检的方式控制数据质量[7],人工随机抽选了500条记录,进行人工核对,错误率为2‰。另外,我们也通过一些技术方式来控制来源数据的质量。比如,工程塑料作为高分子材料,其热变形温度不会很高,如果发现热变形温度高达400℃,此数据就很可疑,要通过其他数据来源核对此数据的真实性,如果无法得到验证,就将这样的可疑数据删除。

由于数据来自《中外工程塑料牌号大全》手册,手册中存在空缺的数据项,所以工程塑料数据库也有相应空缺。另外,有少部分空缺是由于质量审核时删除了可疑数据。

4  数据使用方法和建议

本数据库开发了基于Web的数据访问,使用者除了可以登录数据存储网址(http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/44)下载完整数据,还可以登录数据库网址(http://www.organchem.nsdc.cn/nsdc/main/gcsl_introduce.asp)进行查询、访问。Web网站主要提供了6种检索方式:按产品名称/牌号查询、按产地查询、按公司查询、按类别查询、按属性查询和组合查询。

1. 按产品名称/牌号查询,并且把它作为工程塑料数据库检索系统的首页面。在关键字文本框里面输入用户要查询的产品名称或牌号信息,即可查询出产品名称或牌号中包含此关键字的所有信息。如图3所示,在产品名称/牌号查询页面中输入“超韧尼龙”,点击“查询”;即出现图4所示的查询结果列表;点击列表中任一牌号名称,即可出现此牌号的详情页面,如图5是牌号N50的详情页面。

在产品名称/牌号查询中查询“超韧尼龙”

查询结果列表

牌号N50详情页面

2. 按产地查询,这里的产地指该产品的生产国家。选择产地的下拉列表框,选择合适的产地,就可以查询出来自此产地的所有工程塑料牌号记录。

3. 按公司查询,选择公司的下拉列表框,选择某一个公司,可以列出这个公司生产的所有工程塑料牌号信息。

4. 按类别查询。单击“选择材料目录”,进入材料目录选择页面,如图6所示。根据材料目录间的关系,材料目录按照树形的方式组织起来,单击树型目录前的图标,可以展开或关闭相应的目录。

工程塑料按材料分类的树型目录

5. 按属性查询。在属性类表里选择合适的属性,然后选择合适的关系符号,在参考值里填写数字,就可以查询出具有此属性、并且属性值符合检索时所设定关系的牌号信息。

6. 组合检索,包括牌号的分类,产地,公司,包含某些关键字,属性符合某种数值关系等,填写或选择适当的条件(不改动的条件将被忽略),只有满足所有选定条件的牌号信息才会被查询出来。

例如,输入图7所示的组合查询条件:材料类别选择“共混合金”,产地选择“中国”,设置弯曲强度小于70和相对密度小于5,点击“查询”,即得到图8所示的查询结果页面。

输入组合查询条件

组合查询结果概览页面

从事塑料加工和应用工作的工程技术人员可以通过简单的材料性能特征描述,查询此工程塑料数据库,得出满足设计人员诸项要求的最合理的塑料品种和牌号。也可以研究、比较多种塑料品种与牌号之间的性能差异与相似性,拓宽材料的选型思路与范围。

另外,作为公司商品,化学技术公司会通过技术研发不断提高工程塑料的性能,文献中的数据只能代表当时公司产品的具体性能,可能与产品的最新性能数据稍有差异。因此,针对某一具体材料,比如导电塑料,使用者可以以此数据集的数据为基础,进一步优化处理,得到性能更优异的导电塑料数据。

作者分工职责

李英勇(1978—),男,河南南阳人,硕士,高级工程师,研究方向为化学信息学。主要承担框架设计和检索技术工作。

赵英莉(1970—),女,辽宁沈阳人,硕士,副研究馆员,研究方向为化学信息学,主要承担数据库设计、基础数据加工和数据管理工作。

参考文献

[1]  孙绍灿. 中外工程塑料牌号大全[M]. 杭州: 浙江科学技术出版社, 2003.

[2]  钟世云, 张家宁, 李鹏程. 塑料性能数据库的现状与发展[J]. 中国塑料, 2001, 15(8): 15~20.

[3]  益小苏. 浅谈塑料材料数据库的开发[J]. 现代塑料加工应用, 1991(3): 40~45.

[4]  唐志玉, 吕云伟, 潘豫碚, 等. 注塑级塑料特性参数与数据库[J]. 工程塑料应用, 1993, 21(1): 37~42.

[5]  顾正朝, 应通宁. 基于事实库实现注塑模初始设计中塑料品种的选择[J]. 塑料科技, 1995(6): 30~33.

[6]  吴崇峰, 姜珊. CAD塑料材料选择系统[J]. 中国塑料, 1998, 12(3):34~41.

[7]  周俊红, 朱翠娣, 陈维明. 数据质量管理与化学结构数据的质量控制[C]// 中国科学院科学数据库办公室. 科学数据库与信息技术论文集(第十集). 北京: 兵器工业出版社, 2010: 393~399.

引用数据

(1)  李英勇, 赵英莉. 1990~2003年工程塑料数据库[DB/OL]. Science Data Bank. DOI: 10.11922/sciencedb.530.44.

 

引文格式:李英勇, 赵英莉. 1990~2003年工程塑料数据库[J/OL]. 中国科学数据, 2016, 1(2). DOI: 10.11922/csdata.530.2015.0030.

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