CN102191139A - 用于自动洗盘系统的减少积垢的添加剂 - Google Patents
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Abstract
包含至少两种组分的自动洗盘洗涤剂组合物。第一种组分是一种聚合物,该聚合物包含至少一种C3-C6羧酸单体的聚合残基以及羟端基。第二种组分是一种可生物降解的助洗剂,其选自次氨基三乙酸,乙二胺四乙酸,二亚乙基三胺五乙酸,甘氨酸-N,N-二乙酸,甲基甘氨酸-N,N-二乙酸,2-羟乙基亚氨基二乙酸,谷氨酸-N,N-二乙酸,3-羟基-2,2’-亚氨基二丁二酸盐,S,S-乙二胺二丁二酸盐天冬氨酸-二乙酸,N,N’-乙二胺二丁二酸,亚氨基二丁二酸,天冬氨酸,天冬氨酸-N,N-二乙酸盐,β-丙氨酸二乙酸,聚天冬氨酸,它们的盐和它们的组合。
Description
技术领域
本发明一般涉及能将非磷酸盐或低磷酸盐自动洗盘系统中的混合无机沉积物减至最少的配制物。
背景技术
通常认为自动洗盘洗涤剂是完全不同于织物洗涤或水处理所用的洗涤剂的一类洗涤剂组合物。人们要求自动洗盘洗涤剂能够在完成清洁周期之后,在洗涤过的物品上获得极其清洁而且无膜的外观。无磷酸盐或低磷酸盐的组合物依赖于非磷酸盐的助洗剂,例如柠檬酸盐、碳酸盐、硅酸盐、焦硅酸盐、碳酸氢盐、氨基羧酸盐,和与来自硬水的钙和镁鳌合的其他试剂,在干燥的时候会留下不溶性的可见的沉积物。已知由(甲基)丙烯酸和马来酸制备的聚合物可用于抑制由非磷酸盐助洗剂产生的积垢或者其它不溶性沉积。例如,WO 2009/123322揭示了在包含可生物降解的助洗剂的组合物中使用由丙烯酸、马来酸和磺化单体制备的聚合物。但是,该参考文献并未揭示本发明的组合物。
本发明所要解决的问题是找到一种能够减少混合无机沉积物的形成的组合物。
发明内容
本发明涉及一种自动洗盘洗涤剂组合物,该组合物包含:(a)一种聚合物,其包含至少一种C3-C6羧酸单体的聚合残基和羟端基;(b)可生物降解的助洗剂,其选自下组:次氨基三乙酸,乙二胺四乙酸,二亚乙基三胺五乙酸,甘氨酸-N,N-二乙酸,甲基甘氨酸-N,N-二乙酸,2-羟乙基亚氨基二乙酸,谷氨酸-N,N-二乙酸,3-羟基-2,2’-亚氨基二丁二酸盐,S,S-乙二胺二丁二酸盐天冬氨酸-二乙酸,N,N’-乙二胺二丁二酸,亚氨基二丁二酸,天冬氨酸,天冬 氨酸-N,N-二乙酸盐,β-丙氨酸二乙酸,聚天冬氨酸,它们的盐和它们的组合;其中部分(a)的聚合物包含小于5摩尔%的磺酸单体。
具体实施方式
除非另外说明,否则,所有的百分数都是重量百分数(重量%),所有的温度单位都是℃。本领域已知,重均分子量Mw是通过凝胶渗透色谱法(GPC)、使用聚丙烯酸标样测定的。GPC技术的详细讨论参见以下文献:《现代尺寸排阻色谱(Modern Size Exclusion Chromatography)》.W.W.Yau.J.JKirkland.D.D.Bly;Wiley-Interscience.1979,以及《材料表征和化学分析指南(A Guide to Materials Characterization and Chemical Analysis)》,J.P.Sibilia;VCH,1988,第81-84页。本文报道的分子量的单位为道尔顿。在本文中,术语“(甲基)丙烯酸类”表示丙烯酸类或甲基丙烯酸类。较佳的是,所述可生物降解的助洗剂以钠盐、钾盐或锂盐的形式存在,优选是钠盐或钾盐,优选是钠盐。优选的可生物降解的助洗剂包括甘氨酸-N,N-二乙酸,甲基甘氨酸-N,N-二乙酸,2-羟乙基亚氨基二乙酸,聚天冬氨酸,亚氨基二丁二酸,3-羟基-2,2’-亚氨基二丁二酸盐,谷氨酸-N,N-二乙酸及其盐。较佳的是,所述组合物是“无磷的”,也就是说,所述组合物中的磷含量小于0.5重量%(以元素磷计),优选小于0.2重量%,或小于0.1重量%,或无可检测到的磷。较佳的是,所述组合物是“低磷酸盐”,也就是说,该组合物中的磷含量为0.5-3重量%(以元素磷计),优选为0.5-1.5重量%。较佳的是,所述组合物包含小于2重量%的低分子量(小于1,000)膦酸类化合物(phosphonate compounds)(例如1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸(HEDP),及其盐),优选小于1重量%,优选小于0.5重量%,优选小于0.2重量%,优选小于0.1重量%。“C3-C6羧酸单体”是包含一个或两个羧酸基团的单烯键式不饱和化合物,例如(甲基)丙烯酸,马来酸,富马酸,衣康酸,马来酸酐,巴豆酸等。较佳的是,所述聚合物包含至少50重量%的至少一种C3-C6羧酸单体的聚合残基,优选至少60重量%,优选至少70重量%,优选至少80重量%,优选至少85重量%,优选至少90重量%,优选至少95重量%,优选至少98重量%,优选至少99重量%。较佳的是,所述C3-C6羧酸单体是C3-C4羧酸单体,优选 其选自(甲基)丙烯酸和马来酸;优选所述C3-C6羧酸单体包括甲基丙烯酸,丙烯酸和马来酸。
较佳的是,所述聚合物包含55-80重量%的丙烯酸,10-30重量%的甲基丙烯酸和5-20重量%的马来酸;优选60-75重量%的丙烯酸,15-25重量%的甲基丙烯酸和7-15重量%的马来酸;优选65-72重量%的丙烯酸,15-25重量%的甲基丙烯酸和8-13重量%的马来酸。
较佳的是,所述羟端基是通过使用包含过氧化氢的引发剂使得组成单体聚合而制得的。当通过该方法制得聚合物的时候,预期聚合物包括具有硫酸盐端基的聚合物链以及具有羟端基的聚合物链。
“磺酸单体”是包含碳-碳双键以及磺酸或其碱金属盐或铵盐的单体。较佳的是,所述聚合物包含小于3摩尔%的磺酸单体,优选小于2摩尔%,优选小于1摩尔%,优选小于0.5摩尔%,优选小于0.1摩尔%。磺酸单体包括磺酸丙烯酸类单体,例如2-丙烯酰氨-2-甲基丙磺酸(AMPS),烯丙氧基苯磺酸,甲代烯丙基磺酸和(甲基)烯丙氧基苯磺酸,以及它们的盐。
聚合物中可能存在的其它聚合单体残基包括例如非离子(甲基)丙烯酸酯,阳离子单体,单不饱和二羧酸盐/酯,饱和(甲基)丙烯酰胺,乙烯基酯,乙烯基酰胺(包括例如N-乙烯基吡咯烷酮),磺化单体,苯乙烯和α-甲基苯乙烯。
所述组合物中的可生物降解的助洗剂的总重量占所述组合物总重量的2-40重量%。较佳的是,可生物降解的助洗剂的总重量至少为5重量%,优选至少为7重量%,优选至少为8重量%,优选至少为9重量%,优选至少为10重量%。较佳的是,所述可生物降解的助洗剂的总重量不大于35重量%,优选不大于30重量%,优选不大于25重量%,优选不大于20重量%,优选不大于17重量%,优选不大于15重量%,优选不大于14重量%,优选不大于13重量%,优选不大于12重量%。较佳的是,所述组合物还包含碱金属柠檬酸盐,碱金属碳酸盐,碱金属碳酸氢盐和/或碱金属氨基羧酸盐。较佳的是,所述碱金属柠檬酸盐的含量为0.01-40重量%,优选不大于35重量%,优选不大于30重量%,优选不大于25重量%,优选不大于20重量%。
较佳的是,所述聚合物包含不大于40重量%的丙烯酸酯或甲基丙烯酸 酯的聚合残基,优选不大于30重量%,优选不大于20重量%,优选不大于10重量%,优选不大于5重量%,优选不大于2重量%,优选不大于1重量%,优选不大于0.5重量%。较佳的是,所述聚合物包含至少70重量%的选自(甲基)丙烯酸、马来酸的单体的聚合残基,而且包含不大于30重量%的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合残基;优选包含至少80重量%的选自(甲基)丙烯酸、马来酸的单体的聚合残基,而且包含不大于20重量%的丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯的聚合残基。
较佳的是,所述聚合物的Mw为1,000-90,000。较佳的是,Mw至少为2,000,优选至少为3,000,优选至少为5,000,优选至少为7,000,优选至少为10,000。较佳的是,Mw不大于70,000,或者不大于50,000,或者不大于40,000,或者不大于30,000,或者不大于20,000。
所述聚合物可以与其它的可用来控制自动洗盘机中不溶性沉积物的聚合物结合使用,例如包含以下单体的残基的组合的聚合物:丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸或其它二酸单体,包括聚乙二醇酯的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,烯烃单体,苯乙烯单体,AMPS和其它磺酸单体,以及取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。
本发明的聚合物可以通过任何已知的用于丙烯酸类单体聚合的技术制备,例如溶液聚合和乳液聚合;优选溶液聚合。较佳的是,引发剂不含磷。较佳的是,所述聚合物的磷含量小于1重量%,优选小于0.5重量%,优选小于0.1重量%,优选所述聚合物不含磷。所述聚合物可以是以下的形式:水溶性溶液聚合物,浆液,干粉末或者颗粒或其它固体形式。
所述自动洗盘洗涤剂组合物的其它组分可以包括例如表面活性剂,氧和/或氯漂白剂,漂白活化剂,酶,消泡剂,颜料,香料,抗菌剂和填料。常规的表面活性剂含量取决于所用的具体表面活性剂,通常为0.1-10重量%,优选为0.5-5重量%。片状或粉末中的填料是惰性的水溶性物质,通常是钠盐或钾盐,例如硫酸钠或硫酸钾以及/或者氯化钠或氯化钾,通常含量为0-75重量%,优选为5-50重量%,优选为10-40重量%。凝胶配制物中的填料可以包括上述的那些以及水。香料、染料、消泡剂、腐蚀抑制剂、酶和抗菌剂的总量通常不大于组合物的5重量%。
较佳的是,所述组合物包含5-20重量%的过碳酸盐,优选7-15重量%,优选8-13重量%。较佳的是,所述组合物的pH值(在水中的含量为1重量%)至少为9,优选至少为10.5;优选pH值不大于12.5,优选不大于11.5。
较佳的是,所述组合物包含不大于38重量%的碳酸盐总量(即碳酸盐,碳酸氢盐和过碳酸盐),优选不大于36重量%,优选不大于34重量%,优选不大于32重量%;以及至少12重量%的柠檬酸盐,优选至少14重量%,优选至少16重量%,优选至少18重量%;优选总共的碳酸盐至少为25重量%,柠檬酸盐的量不大于25重量%。较佳的是,所述组合物包含至少2重量%的硅酸盐(例如硅酸盐、焦硅酸盐),优选至少4重量%,优选至少6重量%,优选至少8重量%。
所述组合物可以以任意常规的形式,例如小片,粉末,单剂量,多组分单剂量,小袋,糊料,液体或凝胶按配方制造。对于任何常规自动洗盘机所述组合物可以在常规操作条件下使用。通常在洗涤过程中的水温优选为20℃至85℃,优选为30℃至70℃。组合物在洗盘机中占全部液体的浓度百分数优选为0.1-1重量%,优选为0.2-0.7重量%。通过选择合适的产品形式和加入时间,所述组合物可以在以下情况下存在:预洗,主要洗涤,倒数第二次漂洗,最后漂洗,或者这些周期的任意组合。在所述洗盘洗涤剂中,本发明的聚合物可以以很多的方式配制。例如,可以用无机助洗剂、可生物降解的助洗剂、填料、表面活性剂、漂白剂、酶等配制所述聚合物。或者,例如,所述聚合物可以用表面活性剂、柠檬酸、溶剂和其它任选的组分配制。另外,所述聚合物可以位于设计的单元剂量产品中的一个或多个间隔部分中,以便在洗涤周期的过程中在与可生物降解的助洗剂不同的时间释放。
较佳的是,所述组合物包含0.5-12重量%的所述聚合物。较佳的是,所述组合物包含至少1重量%的聚合物,优选至少1.5重量%,优选至少2重量%,优选至少2.5重量%。较佳的是,所述组合物包含不大于10重量%的所述聚合物,优选不大于8重量%,优选不大于6重量%,优选不大于5重量%,优选不大于4重量%。本发明的聚合物可以与由磺酸单体制备的聚合物掺混。
实施例
聚合物合成
比较聚合物C的合成——向装有机械搅拌器、加热套、热电偶、冷凝器和用来加入单体、引发剂和链长调节剂的入口的2升圆底烧瓶中加入38克的马来酸酐和345克的去离子水。将该混合物设定为搅拌并加热到72℃(+/-2℃)。与此同时,将315克冰丙烯酸和90克甲基丙烯酸的单体溶液加入量筒中,充分混合用于加入烧瓶。将12.4克过硫酸钠溶解在45克去离子水中的引发剂溶液加入注射器中,用来加入反应釜中。将27克偏亚硫酸氢钠溶解在67.5克去离子水中的链长调节剂溶液加入注射器中,用来加入反应釜中。通过将1.08克偏亚硫酸氢钠溶解在8克去离子水中,制得链长调节剂预加料溶液,并放在一旁。将5.81克0.15%的七水合硫酸铁溶液作为促进剂溶液,加入小瓶中,放在一边。一旦反应釜内的物料达到72℃的反应温度,便加入促进剂溶液,然后加入偏亚硫酸氢钠预加料溶液。当反应温度回到72℃之后,开始加入单体、引发剂和链长调节剂溶液。在72℃,在90分钟内加入单体进料,在80分钟内共加入链长调节剂,在95分钟内共加入引发剂。
在进料加完之后,向单体进料容器内加入8克去离子水作为淋洗。反应在72℃保持15分钟。与此同时,将0.68克偏亚硫酸氢钠和15克去离子水的追加溶液混合并放在一旁,将0.68克过硫酸钠和15克去离子水的追加溶液混合并放在一旁。
在保持阶段结束的时候,在5分钟的时间内线性加入上述溶液,在72℃保持15分钟。重复追加溶液的制备,在5分钟的时间内加入该反应釜中,然后保持15分钟。
在最后的保持结束的时候,通过加入80克去离子水,开始进行冷却。在等于或低于50℃的时候,向加料漏斗中加入420克50%的氢氧化钠溶液,将其缓慢地加入反应釜中,同时控制放热,从而将温度保持在低于65℃。然后用20克去离子水淋洗该漏斗。最后,向反应釜中加入6克35%的过氧化氢的清除剂溶液。
然后对反应产物进行冷却和封装。
最终的聚合物的固体含量为40.0%(在强制通风烘箱中,在150℃加热60分钟的条件下测得)。溶液的pH值为5.3,通过凝胶渗透色谱法测得最终的分子量(Mw)为16622。该聚合物包含硫酸盐/磺酸盐端基。
聚合物A的合成——向装有机械搅拌器、加热套、热电偶、冷凝器和用来加入单体和引发剂的入口的2升圆底烧瓶中加入175克去离子水。将该混合物设定为搅拌并加热到92℃(+/-2℃)。与此同时,将210克冰丙烯酸和60克甲基丙烯酸的单体溶液加入量筒中,充分混合用于加入烧瓶。通过以下方式制备了马来酸钠的共加料:将25.3克马来酸酐与64.9克去离子水混合,向其中加入41.2克50%的氢氧化钠。将该溶液加入量筒中,用来加入所述反应釜。将13.2克过硫酸钠和24.克35%的过氧化氢的引发剂溶液溶解在40克去离子水中,然后加入注射器中,用来加入反应釜中。将3.6克过硫酸钠和4.0克35%的过氧化氢与5克去离子水混合得到的引发剂预加料溶液放在一旁。将26.64克0.15%的七水合硫酸铁溶液作为促进剂溶液,加入小瓶中,放在一边。
一旦反应釜内的物料达到90℃的反应温度,便加入促进剂溶液。当温度回到91℃的时候,加入引发剂再加料。峰值放热之后1分钟时,开始加入共加料溶液。在70分钟时间内加入马来酸盐溶液,单体和引发剂共加料在90分钟时间内加入。
在进料加完之后,向单体进料容器内加入4克去离子水作为淋洗。反应在91℃保持15分钟。与此同时,将1.6克过硫酸钠和15克去离子水的追加溶液混合并放在一旁。
在保持阶段结束的时候,在10分钟的时间内线性加入追加溶液,在91℃保持15分钟。重复追加溶液的制备,在5分钟的时间内加入该反应釜中,然后保持20分钟。
在保持阶段结束的时候,向反应釜加入25克去离子水,然后将反应冷却至70℃。在70℃,将80克50%的氢氧化钠溶液加入加料漏斗中,在30分钟的时间内缓慢加入反应釜中,加入20克去离子水进行淋洗。反应釜内的pH值>5,因此在5分钟的时间内加入10克偏亚硫酸氢钠和25克去离子水的马来酸清除剂溶液,保持2分钟。然后向所述反应釜中加入另外30克 50%的氢氧化钠溶液。用亚硫酸盐测试条检测物料得到正的亚硫酸盐读数,再次一次性地向反应釜中加入另外的5克偏亚硫酸氢钠和12克去离子水的马来酸清除剂溶液(注意到5℃的放热)。然后向所述反应釜中加入另外30克50%的氢氧化钠溶液。一次性地向反应釜中加入另外的5克偏亚硫酸氢钠和12克去离子水的马来酸清除剂溶液。得到了对残余亚硫酸盐略微正的读数,因此加入2克35%的过氧化氢的最后的亚硫酸盐清除剂溶液。最后向反应釜中加入45克去离子水进行稀释,然后冷却并封装。
最终的聚合物的固体含量为41.4%(在强制通风烘箱中,在150℃加热60分钟的条件下测得)。溶液的pH值为5.4,通过凝胶渗透色谱法测得最终的分子量为26607。
聚合物B的合成——重复上述过程,不同之处如下。
将18.7克过硫酸钠和41.2.克35%的过氧化氢的引发剂溶液溶解在40克去离子水中,然后加入注射器中,用来加入反应釜中。将4.1克过硫酸钠和6.9克35%的过氧化氢与5克去离子水混合得到的引发剂预加料溶液放在一旁。将33.3克0.15%的七水合硫酸铁溶液作为促进剂溶液,加入小瓶中,放在一边。
在保持阶段结束的时候,向反应釜加入45克去离子水,然后将反应冷却至70℃。在70℃,将80克50%的氢氧化钠溶液加入加料漏斗中,在30分钟的时间内缓慢加入反应釜中,加入20克去离子水进行淋洗。反应釜内的pH值>5,因此在5分钟的时间内加入10克偏亚硫酸氢钠和25克去离子水的马来酸清除剂溶液,保持2分钟。然后向所述反应釜中加入另外30克50%的氢氧化钠溶液。用亚硫酸盐测试条检测物料得到正的亚硫酸盐读数,再次一次性地向反应釜中加入另外的5克偏亚硫酸氢钠和12克去离子水的马来酸清除剂溶液(注意到5℃的放热)。再次检测pH值和残留的亚硫酸盐,向反应釜中另外加入30克50%的氢氧化钠溶液。再一次性地向反应釜中加入另外的5克偏亚硫酸氢钠和12克去离子水的马来酸清除剂溶液。得到了对残余亚硫酸盐略微正的读数,因此加入6克35%的过氧化氢的最后的亚硫酸盐清除剂溶液。然后对反应产物进行冷却和封装。
最终的聚合物的固体含量为40.6%(在强制通风烘箱中,在150℃加热 60分钟的条件下测得)。溶液的pH值为5.4,通过凝胶渗透色谱法测得最终的分子量为15174。
比较聚合物A和B是不含羟端基的聚合物。
聚合物测试-通过以下方式测定所有聚合物减少积垢的性质:如下文所述将2.5重量%(以聚合物固体为基准计)加入,在KENMOREQUIETGUARD洗盘机(在主要洗涤周期加入固体)中,使用硬度为400ppm(2∶1Ca+2∶Mg+2)的水,在130℉(54.4℃)、无食物污渍的条件下对玻璃洗涤五个周期。根据ASTM方法3556-85的标准,在1个周期、3个周期和5个周期之后对玻璃进行评价(1=清洁,5=厚膜)。
聚羧酸盐抑制成膜的效果(Prototype 1A-ADW粉末w/o ABB,无硅酸盐)
聚羧酸盐抑制成膜的效果(Prototype 1B-ADW粉末w/o ABB,w/硅酸盐)
聚羧酸盐抑制成膜的效果(Prototype 1C-ADW粉末w/ABB,无硅酸盐)
聚羧酸盐抑制成膜的效果(Prototype 1D-ADW粉末w/ABB,w/硅酸盐)
聚羧酸盐抑制成膜的效果(Prototype 1E-ADW粉末w/ABB,无硅酸盐,较低苏打灰)
聚羧酸盐抑制成膜的效果(Prototype 1F-ADW粉末w/ABB,w/硅酸盐,较低苏打灰)
TRILON M是购自巴斯夫公司(BASF Corp.)的甲基甘氨酸二乙酸三钠盐的水溶液
聚合物样品:
比较聚合物A(Mw=2220)=90%丙烯酸/10%包含膦酰端基的马来酸钠盐
比较聚合物B(Mw 21,000)70%的丙烯酸/30%的包含磺酸盐端基的2-丙烯酰氨-2-甲基-1-丙磺酸钠盐。
比较聚合物C=引发剂重量%=6.24%偏亚硫酸氢钠/2.76%过硫酸钠;重量%=70%丙烯酸/20%甲基丙烯酸/10%马来酸;Mw=16,622
聚合物A=引发剂重量%=5.6%过硫酸钠(NaPS)/3.2%过氧化氢;重量%=70%丙烯酸/20%甲基丙烯酸/10%马来酸;Mw=26,607
聚合物B=引发剂重量%=7.6%NaPS/5.6%过氧化氢;重量%=70%丙烯酸/20%甲基丙烯酸/10%马来酸;Mw=15,174 。
Claims (10)
1.一种自动洗盘洗涤剂组合物,其包含:(a)一种聚合物,其包含至少一种C3-C6羧酸单体的聚合残基和羟端基;(b)可生物降解的助洗剂,其选自下组:次氨基三乙酸,乙二胺四乙酸,二亚乙基三胺五乙酸,甘氨酸-N,N-二乙酸,甲基甘氨酸-N,N-二乙酸,2-羟乙基亚氨基二乙酸,谷氨酸-N,N-二乙酸,3-羟基-2,2’-亚氨基二丁二酸盐,S,S-乙二胺二丁二酸盐天冬氨酸-二乙酸,N,N’-乙二胺二丁二酸,亚氨基二丁二酸,天冬氨酸,天冬氨酸-N,N-二乙酸盐,β-丙氨酸二乙酸,聚天冬氨酸,它们的盐和它们的组合;其中所述聚合物包含小于5摩尔%的磺酸单体。
2.如权利要求1所述的组合物,其中,所述聚合物包含至少50重量%的至少一种C3-C6羧酸单体的聚合残基。
3.如权利要求2所述的组合物,其中,所述聚合物的Mw为5,000-50,000。
4.如权利要求3所述的组合物,其中,该组合物包含1-8重量%的所述聚合物。
5.如权利要求4所述的组合物,其中,所述聚合物包含小于1摩尔%的磺酸单体残基。
6.如权利要求5所述的组合物,其中,所述聚合物包含至少70重量%的丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸的聚合残基。
7.如权利要求6所述的组合物,其中,所述组合物包含5-20重量%的可生物降解的助洗剂。
8.如权利要求7所述的组合物,其中,所述聚合物包含55-80重量%的丙烯酸,10-30重量%的甲基丙烯酸以及5-20重量%的马来酸。
9.如权利要求8所述的组合物,其中,所述聚合物的Mw为10,000-40,000。
10.如权利要求9所述的组合物,其中,所述组合物包含甲基甘氨酸-N,N-二乙酸,甘氨酸-N,N-二乙酸,谷氨酸-N,N-二乙酸,它们的盐或者它们的组合。
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