CN104788736A - 一种环保可降解淀粉基片材及其配方和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保可降解淀粉基片材及其配方和制备方法，它的力学性能指标如下：拉伸强度(MPa)：20～30；断裂伸长率(％)：50～200；撕裂强度(N/mm)：80～150；表面硬度(邵氏D)：60～80；灰分(％)：≤0.1；它为变性淀粉、聚烯烃、偶联剂、协同剂、增韧剂、分散剂按比例混合；其制备方法为将变性淀粉脱水，然后加入其它物质与变性淀粉混合，最后通过双螺杆挤出压片机成型。本发明的优点在于：本发明制备片材工艺简单，引入了变性淀粉，其除水和偶联效果有大幅度提升，同时，在传统工艺上，剔除了无机粉体，因此所得的片材表面光滑，几乎没有杂质黑点，材料组分之间的相容性优良，具有较好的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保可降解淀粉基片材及其配方和制备方法。
背景技术
环境友好型可降解淀粉基片材通常是采用淀粉与聚烯烃进行熔融共混挤出而制得，目前产业化的片材，绝大部分都是采用偶联法工艺，其生产厂家主要代表有东莞宏浩、安徽德林、浙江华发等。众所周知，工业用淀粉的含水量，国标指标是≤14％，而偶联剂的使用，在无水条件下才能充分发挥其功效，因此，为了使得淀粉能尽快脱水并且不至于因为失水过后出现跑粉现象，其配方体系中往往会引入无机粉体以及润滑剂和分散剂。但是，在大生产线上，要快速并完全让淀粉脱水干净，是不容易做到。
因此，在现有的配方体系，以及实际产业化条件下，目前的工艺存在着弊端，主要有以下几点：
1、无机粉体的引入，在制得的产品，特别是应用于食品领域，其卫生指标中的4％乙酸浸泡液的蒸发残渣指标很容易超标，同时，无机粉体的引入，很容易导致其受热之后在片材上体现为黑点；
2、淀粉完全除水难度大，偶联剂部分失效，并且在淀粉除水过程中，淀粉会出现局部受热严重导致淀粉颗粒焦黄，从而在制备的片材中体现为斑点、杂质；
3、片材的物理性能比较差，特别是撕裂性能，因此，在使用片材制备成品过程中体现出发脆，出现黑点或杂质的地方出现穿孔等现象，最终导致成品率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保可降解淀粉基片材及其配方和制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种环保可降解淀粉基片材，它的力学性能指标如下：拉伸强度(MPa)：20～30；断裂伸长率(％)：50～200；撕裂强度(N/mm)：80～150；表面硬度(邵氏D)：60～80；灰分(％)：≤0.1。
一种环保可降解淀粉基片材的配方，它的主要组分按重量份比计为：变性淀粉40-60份、聚烯烃30-50份、偶联剂1-3份、协同剂1-2份、增韧剂1-5份、分散剂1-5份。
一种环保可降解淀粉基片材的制备方法，它包括如下步骤：
(1)脱水：将40-60份变性淀粉加入到高速混合机中，在80-120℃条件下脱水15-30min，转速为800-1400rpm；
(2)物料混合：往脱水后的变性淀粉内加入1-3份偶联剂，搅拌2-5min，再加入1-2份协同剂，搅拌2-5min，最后加入1-5份分散剂、1-5份增韧剂和30-50份聚烯烃，搅拌15-25min，高速混合机搅拌转速为800-1400rpm，搅拌温度为120-145℃，混合均匀后放出；
(3)挤出压片：将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片。
较之现有技术而言，本发明的优点在于：本发明制备片材工艺简单，引入了变性淀粉，其除水和偶联效果有大幅度提升，同时，在传统工艺上，剔除了无机粉体，因此所得的片材表面光滑，几乎没有杂质黑点，材料组分之间的相容性优良，具有较好的力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容进行详细说明：
一种环保可降解淀粉基片材，它的力学性能指标如下：拉伸强度(MPa)：20～30；断裂伸长率(％)：50～200；撕裂强度(N/mm)：80～150；表面硬度(邵氏D)：60～80；灰分(％)：≤0.1。
一种环保可降解淀粉基片材的配方，它的主要组分按重量份比计为：变性淀粉40-60份、聚烯烃30-50份、偶联剂1-3份、协同剂1-2份、增韧剂1-5份、分散剂1-5份。
所述变性淀粉为酯化淀粉、醚化淀粉、羟丙基淀粉、交联淀粉、氧化淀粉、氧化/交联复合变性淀粉中的一种或两种以上的混合物。
所述变性淀粉的含水率≤5％。
所述聚烯烃为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种以上的混合物。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。
所述协同剂为芥酸、油酸、硬脂酸等中的一种或两种以上的混合物。
所述增韧剂为聚烯烃弹性体(POE)、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体(SBS)、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(MBS)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、环氧树脂中的一种或两种以上的混合物。
环氧树脂为不饱和键和酰胺基的聚酰胺树脂、液体状的聚硫化合物、聚壬二酸酐等中的一种或两种以上的混合物。
所述分散剂为硬脂酸盐(如硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸镁等)、有机羧酸酰胺类(如芥酸酰胺、油酸酰胺、N,N-双硬脂酸酰胺)、蜡类(如石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡)等中的一种或两种以上的混合物。
一种环保可降解淀粉基片材的制备方法，它包括如下步骤：
(1)脱水：将40-60份变性淀粉加入到高速混合机中，在80-120℃条件下脱水15-30min，转速为800-1400rpm；
(2)物料混合：往脱水后的变性淀粉内加入1-3份偶联剂，搅拌2-5min，再加入1-2份协同剂，搅拌2-5min，最后加入1-5份分散剂、1-5份增韧剂和30-50份聚烯烃，搅拌15-25min，高速混合机搅拌转速为800-1400rpm，搅拌温度为120-145℃，混合均匀后放出；
(3)挤出压片：将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片；
高速混合机油温设定温度为120-145℃，料温设定为120-145℃。
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 13-17 | 3-7 |
| 物体温度℃ | 160-180 | 170-190 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 800-1400 | 15-20 | 25-45 | 10-20 |
实施例一：
按重量，将60份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份酯化淀粉、20份交联淀粉和20份氧化淀粉的混合物)，在120℃、转速800rpm的条件下脱水25min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入3份硅烷偶联剂，搅拌2min，再加入2份协同剂(所述协同剂为1份芥酸和1份油酸的混合物)，搅拌2min；
最后加入3份分散剂(所述分散剂为1份石蜡、1份硬脂酸钙和1份芥酸酰胺的混合物)、3份增韧剂(所述增韧剂为2份EVA和1份环氧树脂的混合物)和30份聚烯烃(所述聚烯烃为25份聚丙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌25min，高速混合机搅拌转速为800rpm，搅拌温度为135℃，混合均匀后放出。
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片。
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 17 | 7 |
| 物体温度℃ | 180 | 190 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 1400 | 20 | 45 | 20 |
实施例二：
按重量，将60份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份酯化淀粉、20份交联淀粉和20份氧化淀粉的混合物)，在100℃、转速1000rpm的条件下脱水20min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入3份硅烷偶联剂，搅拌2min，再加入2份协同剂(所述协同剂为1份芥酸和1份油酸的混合物)，搅拌2min；
最后加入3份分散剂(所述分散剂为1份石蜡、1份硬脂酸钙和1份芥酸酰胺的混合物)、3份增韧剂(所述增韧剂为2份EVA和1份环氧树脂的混合物)和30份聚烯烃(所述聚烯烃为25份聚丙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌20min，高速混合机搅拌转速为1000rpm，搅拌温度为145℃，混合均匀后放出。
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片。
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 15 | 5 |
| 物体温度℃ | 170 | 180 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 1100 | 17 | 35 | 15 |
实施例三：
按重量，将60份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份酯化淀粉、20份交联淀粉和20份氧化淀粉的混合物)，在80℃、转速1400rpm的条件下脱水15min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入3份硅烷偶联剂，搅拌2min，再加入2份协同剂(所述协同剂为1份芥酸和1份油酸的混合物)，搅拌2min；
最后加入3份分散剂(所述分散剂为1份石蜡、1份硬脂酸钙和1份芥酸酰胺的混合物)、3份增韧剂(所述增韧剂为2份EVA和1份环氧树脂的混合物)和30份聚烯烃(所述聚烯烃为25份聚丙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌15min，高速混合机搅拌转速为1400rpm，搅拌温度为120℃，混合均匀后放出。
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片。
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 13 | 3 |
| 物体温度℃ | 160 | 170 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 800 | 15 | 25 | 10 |
实施例四：
按重量，将50份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份醚化淀粉、20份羟丙基淀粉和10份氧化淀粉的混合物)，在120℃、转速800rpm的条件下脱水25min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入3份铝酸酯偶联剂，搅拌2min，再加入2份协同剂(所述协同剂为2份硬脂酸)，搅拌2min；
最后加入5份分散剂(所述分散剂为2份聚乙烯蜡、2份硬脂酸钙和1份N,N-双硬脂酸酰胺的混合物)、5份增韧剂(所述增韧剂为3份EVA和2份POE的混合物)和35份聚烯烃(所述聚烯烃为30份聚丙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌25min，高速混合机搅拌转速为800rpm，搅拌温度为135℃，混合均匀后放出；
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片；
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 17 | 7 |
| 物体温度℃ | 180 | 190 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 1400 | 20 | 45 | 20 |
实施例五：
按重量，将50份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份醚化淀粉、20份羟丙基淀粉和10份氧化淀粉的混合物)，在100℃、转速1000rpm的条件下脱水20min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入3份铝酸酯偶联剂，搅拌2min，再加入2份协同剂(所述协同剂为2份硬脂酸)，搅拌2min；
最后加入5份分散剂(所述分散剂为2份聚乙烯蜡、2份硬脂酸钙和1份N,N-双硬脂酸酰胺的混合物)、5份增韧剂(所述增韧剂为3份EVA和2份POE的混合物)和35份聚烯烃(所述聚烯烃为30份聚丙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌20min，高速混合机搅拌转速为1000rpm，搅拌温度为145℃，混合均匀后放出；
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片；
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 15 | 5 |
| 物体温度℃ | 170 | 180 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 1100 | 17 | 35 | 15 |
实施例六：
按重量，将50份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份醚化淀粉、20份羟丙基淀粉和10份氧化淀粉的混合物)，在80℃、转速1400rpm的条件下脱水15min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入3份铝酸酯偶联剂，搅拌2min，再加入2份协同剂(所述协同剂为2份硬脂酸)，搅拌2min；
最后加入5份分散剂(所述分散剂为2份聚乙烯蜡、2份硬脂酸钙和1份N,N-双硬脂酸酰胺的混合物)、5份增韧剂(所述增韧剂为3份EVA和2份POE的混合物)和35份聚烯烃(所述聚烯烃为30份聚丙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌15min，高速混合机搅拌转速为1400rpm，搅拌温度为120℃，混合均匀后放出；
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片；
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 13 | 3 |
| 物体温度℃ | 160 | 170 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 800 | 15 | 25 | 10 |
实施例七：
按重量，将40份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份酯化淀粉、10份交联淀粉和10份氧化/交联复合变性淀粉的混合物)，在120℃、转速800rpm的条件下脱水25min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入1份钛酸酯偶联剂，搅拌2min，再加入1份协同剂(所述协同剂为1份硬脂酸)，搅拌2min；
最后加入3份分散剂(所述分散剂为1份N,N-双硬脂酸酰胺、1份硬脂酸锌和1氧化聚乙烯蜡的混合物)、3份增韧剂(所述增韧剂为1份环氧树脂、1份SBS和1份MBS的混合物)和45份聚烯烃(所述聚烯烃为30份聚丙烯、10份高密度聚乙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌25min，高速混合机搅拌转速为800rpm，搅拌温度为135℃，混合均匀后放出；
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片；
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 17 | 7 |
| 物体温度℃ | 180 | 190 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 1400 | 20 | 45 | 20 |
实施例八：
按重量，将40份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份酯化淀粉、10份交联淀粉和10份氧化/交联复合变性淀粉的混合物)，在100℃、转速1000rpm的条件下脱水20min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入1份钛酸酯偶联剂，搅拌2min，再加入1份协同剂(所述协同剂为1份硬脂酸)，搅拌2min；
最后加入3份分散剂(所述分散剂为1份N,N-双硬脂酸酰胺、1份硬脂酸锌和1氧化聚乙烯蜡的混合物)、3份增韧剂(所述增韧剂为1份环氧树脂、1份SBS和1份MBS的混合物)和45份聚烯烃(所述聚烯烃为30份聚丙烯、10份高密度聚乙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌20min，高速混合机搅拌转速为1000rpm，搅拌温度为145℃，混合均匀后放出；
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片；
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 15 | 5 |
| 物体温度℃ | 170 | 180 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 1100 | 17 | 35 | 15 |
实施例九：
按重量，将40份变性淀粉加入到高速混合机中(所述变性淀粉为20份酯化淀粉、10份交联淀粉和10份氧化/交联复合变性淀粉的混合物)，在80℃、转速1400rpm的条件下脱水15min；
然后往脱水后的变性淀粉内加入1份钛酸酯偶联剂，搅拌2min，再加入1份协同剂(所述协同剂为1份硬脂酸)，搅拌2min；
最后加入3份分散剂(所述分散剂为1份N,N-双硬脂酸酰胺、1份硬脂酸锌和1氧化聚乙烯蜡的混合物)、3份增韧剂(所述增韧剂为1份环氧树脂、1份SBS和1份MBS的混合物)和45份聚烯烃(所述聚烯烃为30份聚丙烯、10份高密度聚乙烯和5份低密度聚乙烯的混合物)，搅拌15min，高速混合机搅拌转速为1400rpm，搅拌温度为120℃，混合均匀后放出；
将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片；
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
| 控制器名称 | 机头压力 | 熔体泵出口压力 |
| 压力MPa | 13 | 3 |
| 物体温度℃ | 160 | 170 |
c.主机及变频器转速设置参数：
| 控制器名称 | 主电机 | 喂料机显示 | 熔体泵显示 | 牵引显示 |
| 转速(转/分) | 800 | 15 | 25 | 10 |
上述各实施例的性能指标如下：
Claims (10)
1.一种环保可降解淀粉基片材，其特征在于，它的力学性能指标如下：
拉伸强度(MPa)：20～30；
断裂伸长率(％)：50～200；
撕裂强度(N/mm)：80～150；
表面硬度(邵氏D)：60～80；
灰分(％)：≤0.1。
2.一种环保可降解淀粉基片材的配方，其特征在于：它的主要组分按重量份比计为：变性淀粉40-60份、聚烯烃30-50份、偶联剂1-3份、协同剂1-2份、增韧剂1-5份、分散剂1-5份。
3.根据权利要求2所述的环保可降解淀粉基片材的配方，其特征在于：所述变性淀粉为酯化淀粉、醚化淀粉、羟丙基淀粉、交联淀粉、氧化淀粉、氧化/交联复合变性淀粉中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求2所述的环保可降解淀粉基片材的配方，其特征在于：所述变性淀粉的含水率≤5％。
5.根据权利要求2所述的环保可降解淀粉基片材的配方，其特征在于：所述聚烯烃为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求2所述的环保可降解淀粉基片材的配方，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。
7.根据权利要求2所述的环保可降解淀粉基片材的配方，其特征在于：所述协同剂为芥酸、油酸、硬脂酸等中的一种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求2所述的环保可降解淀粉基片材的配方，其特征在于：所述增韧剂为聚烯烃弹性体、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、环氧树脂中的一种或两种以上的混合物。
9.根据权利要求2所述的环保可降解淀粉基片材的配方，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸盐、有机羧酸酰胺类、蜡类等中的一种或两种以上的混合物。
10.一种环保可降解淀粉基片材的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(1)脱水：将40-60份变性淀粉加入到高速混合机中，在80-120℃条件下脱水15-30min，转速为800-1400rpm；
(2)物料混合：往脱水后的变性淀粉内加入1-3份偶联剂，搅拌2-5min，再加入1-2份协同剂，搅拌2-5min，最后加入1-5份分散剂、1-5份增韧剂和30-50份聚烯烃，搅拌15-25min，高速混合机搅拌转速为800-1400rpm，搅拌温度为120-145℃，混合均匀后放出；
(3)挤出压片：将混合好的物料加入到高剪切、高输送的同向双螺杆挤出压片机中混炼均匀，挤出压片；
双螺杆挤出压片机工艺参数如下：
a.温控表温度设置参数：
b.双螺杆出口及熔体泵出口压力、温度设置参数：
c.主机及变频器转速设置参数：
。
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|---|---|---|---|
| CN201510221116.2A CN104788736A (zh) | 2015-05-04 | 2015-05-04 | 一种环保可降解淀粉基片材及其配方和制备方法 |
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| CN201510221116.2A CN104788736A (zh) | 2015-05-04 | 2015-05-04 | 一种环保可降解淀粉基片材及其配方和制备方法 |
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| CN201510221116.2A Pending CN104788736A (zh) | 2015-05-04 | 2015-05-04 | 一种环保可降解淀粉基片材及其配方和制备方法 |
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- 2015-05-04 CN CN201510221116.2A patent/CN104788736A/zh active Pending
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