CN104893422A - 一种可擦中性墨水及其制造方法 - Google Patents

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CN104893422A CN201410074358.9A CN201410074358A CN104893422A CN 104893422 A CN104893422 A CN 104893422A CN 201410074358 A CN201410074358 A CN 201410074358A CN 104893422 A CN104893422 A CN 104893422A
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Abstract

本发明提供一种可擦中性墨水组合物，可用于中性笔，其包括如下组分：(a)颜料5～40重量份；(b)分散剂0.5～5重量份；(c)剪切变稀粘度调节剂1～10重量份；(d)粘度稳定调节剂0～5重量份；(e)保湿剂5～30重量份；(f)润滑剂0.2～15重量份；(g)防腐防霉剂0.02～0.5重量份；(h)去离子水15～85重量份；所述(a)颜料选自分散尺寸在0.1～50微米的树脂包裹颜料；所述(f)润滑剂选自将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35-0.45g范围的润滑剂。

Description

一种可擦中性墨水及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种中性墨水及其制造方法，具体地涉及一种可擦的中性墨水及其制造方法。
背景技术
目前中性墨水因其优良的书写性能以普遍被人们接受，但书写时难免会有错误发生，具有铅笔一样可擦及再书写性能而又有中性墨水性能的可擦中性笔是中性墨水的新发展方向。
市场上也有一些可擦中性笔，但据分析都或多或少存在一些需要改进提高的地方，如书写性能不佳、保存时间短等。中性笔制品为珠类笔头，由于可擦中性墨水中着色物质颗粒的特殊性，在控制颜料颗粒的平均粒径分布在0.1～50微米可达到书写线路有较高的着色强度，同时也要保持较大颗粒在纸张表面的渗透性少而具有及时可擦性。这就使得可擦中性墨水在书写的过程中颜料颗粒等与笔头之间的摩擦力较普通中性墨水大许多，笔头磨损也较为严重，从而导致了书写不畅、堵笔头、手感不佳等书写性能下降。
因此目前本领域迫切需要研制新的可擦中性墨水，其具有普通中性墨水优良书写性能的同时，还具有及时可擦性、长时间可擦性以及优良的再书写性能。本发明是在发明200910051590.X一种可擦中性墨水及其制备方法的基础上进行了试验和改进。
因此目前本领域迫切需要研制新的可擦中性墨水，其具有普通中性墨水优良书写性能的同时，还具有及时可擦性、长时间可擦性以及优良的再书写性能。
发明内容
本发明的第一目的在于获得新的可擦中性墨水组合物，其具有普通中性墨水优良书写性能的同时，还具有及时可擦性、长时间可擦性以及优良的再书写性能。
本发明的第二目的在于获得新的可擦中性墨水，其具有普通中性墨水优良书写性能的同时，还具有及时可擦性、长时间可擦性以及优良的再书写性能。
本发明的第三方面在于获得新的可擦中性墨水的制备方法，其具有普通中性墨水优良书写性能的同时，还具有及时可擦性、长时间可擦性以及优良的再书写性能。
本发明的第四方面在于获得新的可擦中性墨水的用途，其具有普通中性墨水优良书写性能的同时，还具有及时可擦性、长时间可擦性以及优良的再书写性能。
本发明的第五方面在于获得新的可擦中性墨水的制品，其具有普通中性墨水优良书写性能的同时，还具有及时可擦性、长时间可擦性以及优良的再书写性能。
在本发明的第一方面，提供了一种可擦中性墨水组合物，可用于中性笔，其包括如下组分：
所述(a)颜料选自分散尺寸在0.1～50微米的树脂包裹颜料；
所述(f)润滑剂选自将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35-0.45g范围的润滑剂。
在本发明的一个具体实施方式中，所述的可擦中性墨水组合物由如下组分组成：
所述(a)颜料选自分散尺寸在0.1～50微米的树脂包裹颜料；
所述(f)润滑剂选自将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35-0.45g范围的润滑剂。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述的(f)润滑剂选自：矿物油润滑剂、植物油润滑剂、动物油润滑剂、合成聚合物类润滑剂、水溶性复配润滑剂、或无机固体润滑剂；
且所述的润滑剂均需要满足以下条件：可将所述中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间且出墨量在0.35～0.45g范围。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述的(f)润滑剂优选为：白油；油酸、蓖麻油或其组合；牛羊脂、硅油、脂肪酸酰胺润滑剂、聚酯润滑剂、合成酯润滑剂、羧酸类润滑剂或其组合；金属切削液；固体石墨粉、硬脂酸钙、滑石粉或其组合；
且所述的润滑剂均需要满足以下条件：可将所述中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间且出墨量在0.35～0.45g范围。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述(a)颜料选自分散尺寸在0.5～25微米的树脂包裹颜料。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述(a)颜料为如下结构的树脂包裹颜料：
被包裹的颜料选自无机颜料、有机颜料、荧光颜料、磷光颜料、或珠光颜料；
包裹颜料的树脂选自丙烯酸树脂或苯乙烯树脂；
且所述树脂包裹颜料为球形、多面体、薄片状或纤维状。
本发明的第二方面提供一种本发明所述的可擦中性墨水组合物制得的可擦中性墨水。
本发明的第三方面提供一种如本发明所述的可擦中性墨水的制备方法，其包括如下步骤：
提供本发明所述的各个组分；
所述组分的颜料进行分散；
将其余组分混合均匀，得到所述可擦中性墨水。
本发明的第四方面提供一种所述的可擦中性墨水的用途，用于将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35-0.45g范围。
本发明的第五方面提供一种本发明所述的可擦中性墨水的制品，所述制品为中性笔，且中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35-0.45g范围。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，获得了新的可擦中性墨水，其具有普通中性墨水优良书写性能的同时，还具有及时可擦性、长时间可擦性以及优良的再书写性能。在此基础上完成了本发明。
本发明的技术构思在于：
申请人认为，所以性能的主要矛盾在于润滑性能，中性墨水润滑性能主要影响中性笔装笔后，后期的书写状况，良好的中性墨水其应在整个书写过程中，书写流畅，出墨均匀。墨水润滑性的高低直接影响到圆珠笔的实际书写效果，本文采用的特定表征方法是通过使用显微镜测定由划线书写后产生的笔头圆珠的下沉量和出墨量来反映墨水的润滑作用，从而控制中性笔的整体性能，包括书写性能，及时可擦性，长时间可擦性，优良的再书写性能。
本发明中，术语“含有”或“包括”表示各种成分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。因此，术语“主要由...组成”和“由...组成”包含在术语“含有”或“包括”中。
以下对本发明的各个方面进行详述：
可擦中性墨水(组合物)及其制备方法
在本发明的第一方面，提供了一种可擦中性墨水组合物，可用于中性笔，其包括如下组分：
所述(a)颜料选自分散尺寸在0.1～50微米的树脂包裹颜料；
所述(f)润滑剂选自将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35-0.45g范围的润滑剂。
为了降低书写时的摩擦阻力、减缓笔头的磨损程度和改善墨水的书写润滑性能，我们在配方中增加试用了润滑剂。该润滑剂要求与体系的相容性和化学稳定性好，在加工中不分解，不挥发、不腐蚀设备，不污染制品、没有毒性。适用于本发明的润滑剂有矿物性润滑剂（如白油）、植物性润滑剂（如油酸、蓖麻油）、动物性润滑剂（如牛羊脂）、合成聚合物类润滑剂（如硅油、脂肪酸酰胺、聚酯、合成酯、羧酸等）、水溶性润滑剂（金属切削液）和固体润滑剂（如石墨粉、硬脂酸钙、滑石粉等）。
更具体来说，可擦中性墨水，通常要满足书写线路可用普通橡皮即时及长时间后擦除掉，并且可以反复书写。而发明人所调控的墨水润滑性可直接影响到圆珠笔的实际书写效果。
通常，将中性墨水样品配640/0.4的笔头进行书写测试后测量笔头圆珠的下沉量，进而来分析中性墨水的润滑性能。在640/0.4的笔头上匹配时，由于书写过程中球珠直径小，球珠与笔座之间的摩擦增加，因此其书写过程中润滑性要求更高。
书写检测方法：在标准温度和湿度的环境下，将中性笔在画圆仪上进行书写测试，书写角度65度，书写速度4.5m/min，书写间距0.75mm，书写负荷100g，然后记录书写100米的出墨量，在0.35～0.45g范围内为合适。
在本发明的一个具体实施方式中，所述的可擦中性墨水组合物由如下组分组成：
所述(a)颜料选自分散尺寸在0.1～50微米的树脂包裹颜料；
所述(f)润滑剂选自将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35-0.45g范围的润滑剂。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述的(f)润滑剂选自：矿物油润滑剂、植物油润滑剂、动物油润滑剂、合成聚合物类润滑剂、水溶性复配润滑剂、或无机固体润滑剂；
且所述的润滑剂均需要满足以下条件：可将所述中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间且出墨量在0.35-0.45g范围。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述的(f)润滑剂优选为：白油；油酸、蓖麻油或其组合；牛羊脂、硅油、脂肪酸酰胺润滑剂、聚酯润滑剂、合成酯润滑剂、羧酸类润滑剂或其组合；金属切削液；固体石墨粉、硬脂酸钙、滑石粉或其组合；
且所述的润滑剂均需要满足以下条件：可将所述中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间且出墨量在0.35-0.45g范围。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述(a)颜料选自分散尺寸在0.5～25微米的树脂包裹颜料。
在本发明的一个具体实施方式中，其中，所述(a)颜料为如下结构的树脂包裹颜料：
被包裹的颜料选自无机颜料、有机颜料、荧光颜料、磷光颜料、或珠光颜料；
包裹颜料的树脂选自丙烯酸树脂或苯乙烯树脂；
且所述树脂包裹颜料为球形、多面体、薄片状或纤维状。
上述颜料可以通过市售得到，也可以根据现有技术文献制备得到。
本发明的第二方面提供一种本发明所述的可擦中性墨水组合物制得的可擦中性墨水。
本发明的第三方面提供一种如本发明所述的可擦中性墨水的制备方法，其包括如下步骤：
提供本发明所述的各个组分；
所述组分的颜料进行分散；
将其余组分混合均匀，得到所述可擦中性墨水。
技术效果
影响书写润滑性的因素有墨水的粘度、流变性如剪切变稀、保湿剂、润滑剂等。公开专利CN101451037一种可擦中性墨水及其制造方法在配方中设计了保湿润滑剂，选用乙二醇、二甘醇、三甘醇、甘油、丙二醇、聚乙二醇、多元醇等组合物。本文所述润滑剂并非以上常规保湿润滑剂。为了降低书写时的摩擦阻力、减缓笔头的磨损程度和改善墨水的书写润滑性能，我们在配方中增加试用了润滑剂。该润滑剂要求能够在摩擦界面上形成某种形式的流体或半流体膜而起到有效的润滑作用，本体系中摩擦表面的微凸体接触较多，书写过程中产生的载荷几乎全部通过微凸体及润滑剂和表面之间相互作用所生成的边界润滑膜来承受。同时要求与体系的相容性和化学稳定性好，在加工中不分解，不挥发、不腐蚀设备，不污染制品、没有毒性。
本发明选用将所述中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间且出墨量在0.35-0.45g范围的润滑剂。在此基础上筛选，适用于本发明的润滑剂有油酸、蓖麻油、白油、牛羊脂、硅油、水溶性润滑剂（金属切削液）和硬脂酸钙、滑石粉等。
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所述的聚合物分子量为数均分子量。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
书写检测方法：在标准温度和湿度的环境下，将试笔在画圆仪上进行书写测试，书写角度65度，书写速度4.5m/min，书写间距0.75mm，书写负荷100g，然后记录书写100米的出墨量，在0.35-0.45g范围内为合适。
对比例1
先将30克的去离子水、15克黑色丙烯酸树脂包裹颜料（市售）分别加入分散容器中，待树脂包裹颜料粉分散均匀后，转移到离心分离容器中，控制并收集颜料颗粒的粒径在1-20微米颜料浆。
然后将剩下的33.3克去离子水、0.2克的防腐防霉剂（购自英国联合胶体有限公司的Proxel XL2、苯并三氮唑，二者重量比为1:0.5）、2克聚羧酸钠盐分散剂（分子量200-2000）、15克乙二醇、2.0克氨水加入到带有桨式搅拌的搅拌釜中，混合均匀；在搅拌状态下，缓慢加入2.5克黄原胶，加完后提高搅拌速度搅拌均匀后，最后加入制备好的颜料浆。继续搅拌混合均匀后，脱泡-过滤-脱泡即得产品。
对比例2
先将30克的去离子水、18克蓝色苯乙烯树脂包裹颜料（市售）分别加入分散容器中，待树脂包裹颜料粉分散均匀后，转移到离心分离容器中，控制并收集颜料颗粒的粒径在1-20微米颜料浆。
然后将剩下的29.5克去离子水、0.5克的防腐防霉剂（购自英国联合胶体有限公司的Proxel XL2、苯并三氮唑，二者重量比为1:1）、2克烷基芳基磺酸盐和顺丁烯二酸酐共聚物分散剂（二者重量比1:1，分子量100-5000）、15克甘油、2.0克氢氧化钠加入到带有桨式搅拌的搅拌釜中，低速混合均匀；缓慢加入3.0克碱溶胀丙烯酸乳液（购自罗门哈斯公司的ASE-60），加完后提高搅拌速度搅拌均匀后，最后加入制备好的颜料浆。继续搅拌混合均匀后，脱泡-过滤-脱泡即得产品。
对比例3
先将30克的去离子水、15克荧光颜料（市售）分别加入分散容器中，待树脂包裹颜料粉分散均匀后，转移到离心分离容器中，控制并收集颜料颗粒的粒径在1-20微米颜料浆。
然后将剩下的27.1克去离子水、0.4克的防腐防霉剂（购自罗门哈斯公司的Rocima623）、2.5克聚丙烯酸-马来酸铵盐分散剂、20克二甘醇、5.0克三乙醇胺加入到带有桨式搅拌的搅拌釜中，混合均匀；缓慢加入2.0克羧甲基纤维素，加完后提高搅拌速度搅拌均匀后，最后加入制备好的颜料浆。继续搅拌混合均匀后，脱泡-过滤-脱泡即得产品。
实施例1
a)按照对比例1制备色浆。b)15克去离子水，加入0.8克异构醇表面活性剂（购自巴斯夫公司的XP-90，HLB值=14.5），在搅拌下加入9.2克油酸进行乳化至乳白色均匀液体；c)然后将剩下的13.3克去离子水、0.2克的防腐防霉剂（购自英国联合胶体有限公司的Proxel XL2、苯并三氮唑，二者重量比为1:0.5）、2克聚羧酸钠盐分散剂（分子量200-2000）、10克乙二醇、2.0克氨水加入到带有桨式搅拌的搅拌釜中，混合均匀；在搅拌状态下，缓慢加入2.5克黄原胶，加完后提高搅拌速度搅拌均匀后，最后加入制备好的b）和a)。继续搅拌混合均匀后，脱泡-过滤-脱泡即得产品。
对比例4
a)按照对比例1制备色浆。b)15克去离子水，加入1.2克OP-10表面活性剂（HLB值=13.5），并预热至60度，在搅拌下加入已经加热熔化为液体的硬脂酸8.8克进行乳化至乳白色均匀液体；c)然后将剩下的13.3克去离子水、0.2克的防腐防霉剂（购自英国联合胶体有限公司的Proxel XL2、苯并三氮唑，二者重量比为1:0.5）、2克聚羧酸钠盐分散剂（分子量200-2000）、10克乙二醇、2.0克氨水加入到带有桨式搅拌的搅拌釜中，混合均匀；在搅拌状态下，缓慢加入2.5克黄原胶，加完后提高搅拌速度搅拌均匀后，最后加入制备好的b）和a)。继续搅拌混合均匀后，脱泡-过滤-脱泡即得产品。
实施例2
a)按照对比例1制备色浆。b)将剩下的28.3克去离子水、0.2克的防腐防霉剂（购自英国联合胶体有限公司的Proxel XL2、苯并三氮唑，二者重量比为1:0.5）、2克聚羧酸钠盐分散剂（分子量200-2000）、10克乙二醇、2.0克氨水和10克2500目的滑石粉加入到带有桨式搅拌的搅拌釜中，混合均匀；在搅拌状态下，缓慢加入2.5克黄原胶，加完后提高搅拌速度搅拌均匀后，最后加入制备好的颜料浆。继续搅拌混合均匀后，脱泡-过滤-脱泡即得产品。
性能实施例
(1)将由实施例制得的墨水样品配640/0.4的笔头进行书写测试后测量笔头圆珠的下沉量，进而来分析中性墨水的润滑性能。在640/0.4的笔头上匹配时，由于书写过程中球珠直径小，球珠与笔座之间的摩擦增加，因此其书写过程中润滑性要求更高。结果如下表1所示。
注：
区间出墨量小：0.35-0.45g范围；
区间出墨量大：大于0.5g。
从上述实验数据可以看出，圆珠下沉量反应出的墨水润滑性能与书写手感一致，而润滑剂的使用可以有效地提高墨水的润滑性能。其中对比例1～3的墨水其划线区间出墨量变化较大，且球珠下沉量也较大，笔头磨损较为严重。其中对比例4使用硬脂酸作为润滑剂的墨水，其划线区间出墨量的变化较为明显，但是划线后球珠的下沉量却较小，这说明硬脂酸的加入，一定程度上起到了润滑作用的同时又影响到笔芯的正常出墨。对加入硬脂酸的墨水的微观分散检验实验中发现，在该墨水体系中存在一些透明晶体，分析认为正是这些由硬脂酸带入的透明晶体颗粒在书写时堵塞了笔头，从而导致出墨量逐渐减少。而实施例1和2则有效地提高了墨水的润滑性能。
2.进一步对比分析不同润滑剂的作用
根据表1总结的使用不同润滑剂的墨水划线后圆珠下沉量
从上述实验数据可以看出，润滑剂的使用可以有效地提高墨水的润滑性能。使用甘油和二乙二醇作为润滑的墨水其划线区间出墨量变化较大，且球珠下沉量也较大，这说明以上两种润滑剂的加入没有提高墨水的润滑性能，笔头磨损较为严重。使用硬脂酸作为润滑剂的墨水，其划线区间出墨量的变化较为明显，但是划线后球珠的下沉量却较小，这说明硬脂酸地加入一定程度上起到了润滑作用的同时又影响到笔芯的正常出墨。对加入硬脂酸的墨水的微观分散检验实验中发现，在该墨水体系中存在一些透明晶体，作者认为正是这些由硬脂酸带入的透明晶体颗粒在书写时堵塞了笔头，从而导致出墨量逐渐减少。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种可擦中性墨水组合物，可用于中性笔，其包括如下组分：
所述(a)颜料选自分散尺寸在0.1～50微米的树脂包裹颜料；
所述(f)润滑剂选自将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量控制在0.35～0.45g范围的润滑剂。
2.如权利要求1所述的可擦中性墨水组合物，可用于中性笔，其由如下组分组成：
所述(a)颜料选自分散尺寸在0.1～50微米的树脂包裹颜料；
所述(f)润滑剂选自将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量控制在0.35～0.45g范围的润滑剂。
3.如权利要求1所述的可擦中性墨水组合物，其中，所述的(f)润滑剂选自：矿物油润滑剂、植物油润滑剂、动物油润滑剂、合成聚合物类润滑剂、水溶性复配润滑剂、或无机固体润滑剂；
且所述的润滑剂均需要满足以下条件：可将所述中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间且出墨量控制在0.35～0.45g范围。
4.如权利要求1所述的可擦中性墨水组合物，其中，所述的(f)润滑剂优选为：白油；油酸、蓖麻油或其组合；牛羊脂、硅油、脂肪酸酰胺润滑剂、聚酯润滑剂、合成酯润滑剂、羧酸类润滑剂或其组合；金属切削液；固体石墨粉、硬脂酸钙、滑石粉或其组合；
且所述的润滑剂均需要满足以下条件：可将所述中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间且出墨量控制在0.35～0.45g范围。
5.如权利要求1所述的可擦中性墨水组合物，其中，所述(a)颜料选自分散尺寸在0.5～25微米的树脂包裹颜料。
6.如权利要求1所述的可擦中性墨水组合物，其中，所述(a)颜料为如下结构的树脂包裹颜料：
被包裹的颜料选自无机颜料、有机颜料、荧光颜料、磷光颜料、或珠光颜料；
包裹颜料的树脂选自丙烯酸树脂或苯乙烯树脂；
且所述树脂包裹颜料为球形、多面体、薄片状或纤维状。
7.一种如权利要求1所述的可擦中性墨水组合物制得的可擦中性墨水。
8.一种如权利要求7所述的可擦中性墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供权利要求1所述的各个组分；
所述组分的颜料进行分散；
将其余组分混合均匀，得到所述可擦中性墨水。
9.一种如权利要求7所述的可擦中性墨水的用途，其特征在于，用于将中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35～0.45g范围。
10.一种如权利要求7所述的可擦中性墨水的制品，其特征在于，所述制品为中性笔，且中性笔划线书写后产生的笔头圆珠下沉量控制在2～5μm之间、出墨量在0.35～0.45g范围。
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