CN105244107A - 一种抗冲击阻燃控制电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗冲击阻燃控制电缆，包括绝缘线芯、屏蔽层、内护套、铠装层和外护套，其中外护套采用改性聚氯乙烯复合材料制备而成；所述改性聚氯乙烯复合材料的原料包括:聚氯乙烯、氯化聚乙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯、改性蒙脱土、膨胀蛭石、可膨胀石墨、聚丙烯纤维、纳米羟基锡酸锌、热稳定剂、硬脂酸、硬脂酸镧、环氧大豆油、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]、磷酸三苯酯、偏苯三酸三辛酯、六苯氧基环三磷腈、改性碳纳米管、抗氧剂。本发明提出的抗冲击阻燃控制电缆，其阻燃性好，耐冲击性能优异，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种抗冲击阻燃控制电缆。
背景技术
控制电缆主要应用在工矿企业、能源交通部门、保护线路等场合，伴随着控制电缆行业的高速发展，控制电缆的数量不断上升，行业整体技术水平正在大幅提高。聚氯乙烯是常用的护套材料，因聚氯乙烯耐冲击性不是很好，致使现有的控制电缆耐冲击性欠佳，另外，现有的控制电缆存在阻燃性差的缺点，在着火时护套易被迅速破坏造成控制系统失灵，且燃烧放出的有毒气体对人会造成安全隐患，因此限制了现有的控制电缆的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗冲击阻燃控制电缆，其阻燃性好，耐冲击性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种抗冲击阻燃控制电缆，包括绝缘线芯、屏蔽层、内护套、铠装层和外护套，绝缘线芯包括位于中部的导线和包覆在导线外的绝缘层，屏蔽层包覆在绝缘线芯外，内护套包覆在屏蔽层外，铠装层包覆在内护套外，外护套包覆在铠装层外，其中外护套采用改性聚氯乙烯复合材料制备而成。
优选地，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯10-30份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物4-10份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯5-20份、改性蒙脱土5-15份、膨胀蛭石4-12份、可膨胀石墨3-15份、聚丙烯纤维2-10份、纳米羟基锡酸锌3-10份、热稳定剂5-10份、硬脂酸0.5-2份、硬脂酸镧0.5-2份、环氧大豆油1-5份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]2-5份、磷酸三苯酯3-15份、偏苯三酸三辛酯2-6份、六苯氧基环三磷腈2-10份、改性碳纳米管2-12份、抗氧剂0.5-1份。
在具体实施例中，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料中，聚氯乙烯的重量份为100份；氯化聚乙烯的重量份可以为10、12、13、14、14.6、17、19、20、23、24、24.7、26、27.6、28、30份；苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的重量份可以为4、5、6、7、8、8.5、9、9.3、10份；2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯的重量份可以为5、6、7、8、9、9.3、10、12、14、15、15.7、18、19、20份；改性蒙脱土的重量份可以为5、6、7、8、9、9.3、10、13、13.6、14、14.5、15份；膨胀蛭石的重量份可以为4、5、6、7、7.8、8、9、9.2、11、11.5、12份；可膨胀石墨的重量份可以为3、4、5、6、7、7.6、8、9、10、10.7、11、12、13、14.5、15份；聚丙烯纤维的重量份可以为2、3、4、5、6、7、7.6、8、8.6、9、9.3、10份；纳米羟基锡酸锌的重量份可以为3、4、5、6、6.5、7、7.5、8、8.6、9、9.3、10份；热稳定剂的重量份可以为5、6、7、8、9、9.6、10份；硬脂酸的重量份可以为0.5、0.6、0.7、0.9、1、1.2、1.4、1.6、1.7、1.8、1.9、2份；硬脂酸镧的重量份可以为0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.6、1.78、1.9、2份；环氧大豆油的重量份可以为1、1.4、2、3、3.4、4、4.6、5份；己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]的重量份可以为2、2.6、3、3.4、3.8、4、4.5、5份；磷酸三苯酯的重量份可以为3、4、5、6、7、8、8.9、10、12、12.6、14、14.5、15份；偏苯三酸三辛酯的重量份可以为2、3、3.5、4、4.2、4.8、5、5.4、5.8、6份；六苯氧基环三磷腈的重量份可以为2、3、4、5、6、6.5、7、7.2、7.8、8、9、9.3、10份；改性碳纳米管的重量份可以为2、3、4、5、6、7、7.6、8、8.6、9、9.4、10、10.5、11、12份；抗氧剂的重量份可以为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1份。
优选地，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料中，聚氯乙烯、氯化聚乙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯的重量比为100：15-26：5-9：10-17。
优选地，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯20-24份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物7-8份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯12-15份、改性蒙脱土9-13份、膨胀蛭石7-11份、可膨胀石墨6-10份、聚丙烯纤维6-8份、纳米羟基锡酸锌6-8份、热稳定剂7-9份、硬脂酸1.2-1.7份、硬脂酸镧1.1-1.6份、环氧大豆油3-4份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]3.4-4份、磷酸三苯酯8-12份、偏苯三酸三辛酯3.5-4.2份、六苯氧基环三磷腈6.5-7.2份、改性碳纳米管6-10份、抗氧剂0.6-0.8份。
优选地，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯22份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物7.6份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯13份、改性蒙脱土11份、膨胀蛭石9份、可膨胀石墨7份、聚丙烯纤维6.5份、纳米羟基锡酸锌7份、热稳定剂8.3份、硬脂酸1.5份、硬脂酸镧1.2份、环氧大豆油3.2份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]3.7份、磷酸三苯酯10份、偏苯三酸三辛酯4份、六苯氧基环三磷腈7份、改性碳纳米管7.8份、抗氧剂0.7份。
优选地，所述改性蒙脱土的改性剂为甲基丙烯酸甲酯、二甲基亚砜、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者多种的混合物；改性蒙脱土的改性剂为甲基丙烯酸甲酯、二甲基亚砜、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者多种的混合物，改性后其具有较大的层间距，在体系中分散均匀，与各物质的相容性好，改善了复合材料的耐热性、耐水性和阻燃性。
优选地，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将5-10份酸化碳纳米管加入100-200份水中，然后加入3-5份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至70-85℃，反应5-10h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管；改性碳纳米管中，选择了2-羧乙基苯基次膦酸对其进行改性，将2-羧乙基苯基次膦酸引入体系中，一方面改善了复合材料的抗冲击性，另一方面，改善了复合材料的阻燃性。
优选地，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将8份酸化碳纳米管加入150份水中，然后加入4份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至80℃，反应7.5h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管。
优选地，所述氯化聚乙烯的氯含量为30-45％。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂TPP中的一种或者多种的混合物。
本发明中改性聚氯乙烯复合材料可以按照常规的聚氯乙烯复合材料制备工艺制备而成。
本发明改性聚氯乙烯复合材料中，选择了聚氯乙烯为主料，并配合添加了氯化聚乙烯作为其改性剂，氯化聚乙烯加入体系中，能与聚氯乙烯形成连续相，在外力作用下，网络结构可以发生形变，从而可以传递、分散和吸收能量，从而起到增韧的作用，改善了复合材料的脆性；苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物加入体系中，其中的双键能与2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯中的双键交联形成稳定的结合体，两者的相容性好，加入体系中，一方面提高了体系的交联密度，改善了复合材料的拉伸强度，一方面因在体系中引入了氟元素提高了复合材料的耐热性、耐老化性、柔韧性和耐腐蚀性，另一方面，与氯化聚乙烯具有协同作用，改善了复合材料的抗冲击性；改性蒙脱土、膨胀蛭石、可膨胀石墨、聚丙烯纤维、纳米羟基锡酸锌加入体系中，一方面提高了复合材料的力学性能，另一方面与磷酸三苯酯、六苯氧基环三磷腈具有协效作用，赋予复合材料优异的阻燃性能。
本发明中所述改性聚氯乙烯复合材料其阻燃性好，耐冲击性能优异，将其用作电缆的护套材料得到的控制电缆具有所述改性聚氯乙烯复合材料的性质，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明所述抗冲击阻燃控制电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
参照图1，本发明提出的一种抗冲击阻燃控制电缆，包括绝缘线芯1、屏蔽层2、内护套3、铠装层4和外护套5，绝缘线芯1包括位于中部的导线和包覆在导线外的绝缘层，屏蔽层2包覆在绝缘线芯1外，内护套3包覆在屏蔽层2外，铠装层4包覆在内护套3外，外护套5包覆在铠装层2外，其中外护套5采用改性聚氯乙烯复合材料制备而成；
所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯10份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物10份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯5份、二甲基亚砜改性蒙脱土15份、膨胀蛭石4份、可膨胀石墨15份、聚丙烯纤维2份、纳米羟基锡酸锌10份、热稳定剂5份、硬脂酸0.5份、硬脂酸镧2份、环氧大豆油1份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]5份、磷酸三苯酯3份、偏苯三酸三辛酯6份、六苯氧基环三磷腈2份、改性碳纳米管12份、抗氧剂TPP0.5份；
其中，所述氯化聚乙烯的氯含量为30％；
所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将5份酸化碳纳米管加入200份水中，然后加入3份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至85℃，反应5h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管。
实施例2
参照图1，本发明提出的一种抗冲击阻燃控制电缆，包括绝缘线芯1、屏蔽层2、内护套3、铠装层4和外护套5，绝缘线芯1包括位于中部的导线和包覆在导线外的绝缘层，屏蔽层2包覆在绝缘线芯1外，内护套3包覆在屏蔽层2外，铠装层4包覆在内护套3外，外护套5包覆在铠装层2外，其中外护套5采用改性聚氯乙烯复合材料制备而成；
所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯30份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物4份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯20份、改性蒙脱土5份、膨胀蛭石12份、可膨胀石墨3份、聚丙烯纤维10份、纳米羟基锡酸锌3份、热稳定剂10份、硬脂酸2份、硬脂酸镧0.5份、环氧大豆油5份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]2份、磷酸三苯酯15份、偏苯三酸三辛酯2份、六苯氧基环三磷腈10份、改性碳纳米管2份、抗氧剂10761份；
其中，所述氯化聚乙烯的氯含量为45％；所述改性蒙脱土的改性剂为甲基丙烯酸甲酯、二甲基亚砜、乙烯基三乙氧基硅烷按重量比为3:5:2的混合物；
所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将10份酸化碳纳米管加入100份水中，然后加入5份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至70℃，反应10h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管。
实施例3
参照图1，本发明提出的一种抗冲击阻燃控制电缆，包括绝缘线芯1、屏蔽层2、内护套3、铠装层4和外护套5，绝缘线芯1包括位于中部的导线和包覆在导线外的绝缘层，屏蔽层2包覆在绝缘线芯1外，内护套3包覆在屏蔽层2外，铠装层4包覆在内护套3外，外护套5包覆在铠装层2外，其中外护套5采用改性聚氯乙烯复合材料制备而成；
所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯20份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物8份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯12份、改性蒙脱土13份、膨胀蛭石7份、可膨胀石墨10份、聚丙烯纤维6份、纳米羟基锡酸锌8份、热稳定剂7份、硬脂酸1.7份、硬脂酸镧1.1份、环氧大豆油4份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]3.4份、磷酸三苯酯12份、偏苯三酸三辛酯3.5份、六苯氧基环三磷腈7.2份、改性碳纳米管6份、抗氧剂10100.3份、抗氧剂10760.2份、抗氧剂TPP0.3份；
其中，所述氯化聚乙烯的氯含量为34％；所述改性蒙脱土的改性剂为二甲基亚砜、乙烯基三乙氧基硅烷按重量比为1:3的混合物；
所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将6份酸化碳纳米管加入180份水中，然后加入3.8份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至82℃，反应7h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管。
实施例4
参照图1，本发明提出的一种抗冲击阻燃控制电缆，包括绝缘线芯1、屏蔽层2、内护套3、铠装层4和外护套5，绝缘线芯1包括位于中部的导线和包覆在导线外的绝缘层，屏蔽层2包覆在绝缘线芯1外，内护套3包覆在屏蔽层2外，铠装层4包覆在内护套3外，外护套5包覆在铠装层2外，其中外护套5采用改性聚氯乙烯复合材料制备而成；
所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯24份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物7份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯15份、甲基丙烯酸甲酯改性蒙脱土9份、膨胀蛭石11份、可膨胀石墨6份、聚丙烯纤维8份、纳米羟基锡酸锌6份、热稳定剂9份、硬脂酸1.2份、硬脂酸镧1.6份、环氧大豆油3份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]4份、磷酸三苯酯8份、偏苯三酸三辛酯4.2份、六苯氧基环三磷腈6.5份、改性碳纳米管10份、抗氧剂10760.5份、抗氧剂TPP0.1份；
其中，所述氯化聚乙烯的氯含量为42％；所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将8.5份酸化碳纳米管加入130份水中，然后加入4.2份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至76℃，反应8.5h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管。
实施例5
参照图1，本发明提出的一种抗冲击阻燃控制电缆，包括绝缘线芯1、屏蔽层2、内护套3、铠装层4和外护套5，绝缘线芯1包括位于中部的导线和包覆在导线外的绝缘层，屏蔽层2包覆在绝缘线芯1外，内护套3包覆在屏蔽层2外，铠装层4包覆在内护套3外，外护套5包覆在铠装层2外，其中外护套5采用改性聚氯乙烯复合材料制备而成；
所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯22份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物7.6份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯13份、改性蒙脱土11份、膨胀蛭石9份、可膨胀石墨7份、聚丙烯纤维6.5份、纳米羟基锡酸锌7份、热稳定剂8.3份、硬脂酸1.5份、硬脂酸镧1.2份、环氧大豆油3.2份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]3.7份、磷酸三苯酯10份、偏苯三酸三辛酯4份、六苯氧基环三磷腈7份、改性碳纳米管7.8份、抗氧剂10100.7份；
其中，所述氯化聚乙烯的氯含量为40％；所述改性蒙脱土的改性剂为甲基丙烯酸甲酯、二甲基亚砜、乙烯基三乙氧基硅烷按任意重量比的混合物；
所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将8份酸化碳纳米管加入150份水中，然后加入4份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至80℃，反应7.5h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，包括绝缘线芯(1)、屏蔽层(2)、内护套(3)、铠装层(4)和外护套(5)，绝缘线芯(1)包括位于中部的导线和包覆在导线外的绝缘层，屏蔽层(2)包覆在绝缘线芯(1)外，内护套(3)包覆在屏蔽层(2)外，铠装层(4)包覆在内护套(3)外，外护套(5)包覆在铠装层(4)外，其中外护套(5)采用改性聚氯乙烯复合材料制备而成。
2.根据权利要求1所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯10-30份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物4-10份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯5-20份、改性蒙脱土5-15份、膨胀蛭石4-12份、可膨胀石墨3-15份、聚丙烯纤维2-10份、纳米羟基锡酸锌3-10份、热稳定剂5-10份、硬脂酸0.5-2份、硬脂酸镧0.5-2份、环氧大豆油1-5份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]2-5份、磷酸三苯酯3-15份、偏苯三酸三辛酯2-6份、六苯氧基环三磷腈2-10份、改性碳纳米管2-12份、抗氧剂0.5-1份。
3.根据权利要求2所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料中，聚氯乙烯、氯化聚乙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯的重量比为100：15-26：5-9：10-17。
4.根据权利要求1-3中任一项所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯20-24份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物7-8份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯12-15份、改性蒙脱土9-13份、膨胀蛭石7-11份、可膨胀石墨6-10份、聚丙烯纤维6-8份、纳米羟基锡酸锌6-8份、热稳定剂7-9份、硬脂酸1.2-1.7份、硬脂酸镧1.1-1.6份、环氧大豆油3-4份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]3.4-4份、磷酸三苯酯8-12份、偏苯三酸三辛酯3.5-4.2份、六苯氧基环三磷腈6.5-7.2份、改性碳纳米管6-10份、抗氧剂0.6-0.8份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述改性聚氯乙烯复合材料的原料按重量份包括以下组分:聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯22份、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物7.6份、2,2,3,3,4,4,4-七氟丁基丙烯酸酯13份、改性蒙脱土11份、膨胀蛭石9份、可膨胀石墨7份、聚丙烯纤维6.5份、纳米羟基锡酸锌7份、热稳定剂8.3份、硬脂酸1.5份、硬脂酸镧1.2份、环氧大豆油3.2份、己二酸二[2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯]3.7份、磷酸三苯酯10份、偏苯三酸三辛酯4份、六苯氧基环三磷腈7份、改性碳纳米管7.8份、抗氧剂0.7份。
6.根据权利要求2-5中任一项所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述改性蒙脱土的改性剂为甲基丙烯酸甲酯、二甲基亚砜、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求2-6中任一项所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将5-10份酸化碳纳米管加入100-200份水中，然后加入3-5份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至70-85℃，反应5-10h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管。
8.根据权利要求2-7中任一项所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述改性碳纳米管按照以下工艺进行制备：将碳纳米管酸化得到酸化碳纳米管；按重量份将8份酸化碳纳米管加入150份水中，然后加入4份2-羧乙基苯基次膦酸，搅拌均匀后升温至80℃，反应7.5h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥、研磨得到改性碳纳米管。
9.根据权利要求2-8中任一项所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述氯化聚乙烯的氯含量为30-45％。
10.根据权利要求2-9中任一项所述抗冲击阻燃控制电缆，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂TPP中的一种或者多种的混合物。
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