CN106221506B - 一种环氧乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧乳液及其制备方法，涉及环氧树脂乳液技术领域。包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂，经搅拌均匀制得的；其中，固体环氧树脂为环氧树脂E‑20和环氧树脂E‑12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E‑20和环氧树脂的质量比为4‑2:1；非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的6‑9%；阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的0.5‑2%；助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%。本发明环氧乳液防腐能力强，不起泡、不脱落、不生锈，粒径小而均匀、乳液稳定性好，可参与共研磨、干性快、VOC含量低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及环氧树脂乳液技术领域。
背景技术
环氧树脂具有硬度高、耐磨性好、附着力高和耐化学药品性能优异等特点，可广泛用作木器漆、工业地坪涂料、防腐蚀涂料、胶粘剂和油墨等。随着生活质量的提高，人们对涂料的环保要求也越来越严格，因此传统的溶剂型环氧树脂已不能满足人们的追求。而近年来以水作为分散介质的水性环氧树脂越来越受到人们的亲睐。
水性环氧树脂是指不含有机溶剂或含量极低，节约能源，无污染、符合环保要求的一类涂料。水性环氧树脂不仅储存、运输和使用方便，而且应用环境广，可在温室和潮湿的环境中使用，弥补了溶剂、无溶剂环氧涂料对水敏感的弱点，且施工性能好，可直接加水调节施工粘度，施工工具可用水直接清洗，降低施工成本。
现有环氧乳液防腐能力低，乳液稳定性差，干性慢、VOC含量高等缺点，限制了环氧乳液的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种环氧乳液及其制备方法，本环氧乳液防腐能力强，不起泡、不脱落、不生锈，粒径小而均匀、乳液稳定性好，可参与共研磨、干性快、VOC含量低等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种环氧乳液，包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂，经搅拌均匀制得的；其中，固体环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E-20和环氧树脂的质量比为4-2:1；非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的6-9%；阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的0.5-2%；助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%。
优选的，非离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：
环氧树脂E-20 5-15%，
环氧树脂E-51 0.5-2%，
聚乙二醇6000 50-70%，
三氟化硼乙醚 0.1-0.5%，
丙二醇甲醚醋酸酯 20-32.5%。
非离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、聚乙二醇6000和丙二醇甲醚醋酸酯混合，加热，升温至60-80℃保温，至物料全部熔化；
（2）熔化后保温0.8-2小时后，滴入三氟化硼乙醚，再保温1-2h后反应终止，得到非离子乳化剂。
优选的，阴离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：
对氨基苯甲酸 10-20%；
丙二醇甲醚醋酸酯 30-50%；
丁基缩水甘油醚 10-20%；
环氧树脂E-51 10-30%；
三氟化硼乙醚 0.1-0.5%；
二甲基乙醇胺 5-10%；
去离子水 10-30%。
阴离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将对氨基苯甲酸及一半量的丙二醇甲醚醋酸酯混合，加热至50-60℃；
（2）滴入丁基缩水甘油醚后，保温0.5-1h；
（3）升温至70-80℃，加入三氟化硼乙醚，搅拌，液系透明后反应1-2h；
（4）保持温度在70-80℃下，将环氧树脂E-51溶入另一半量的丙二醇甲醚醋酸酯中后，加入到步骤（3）得到的液系中，搅拌，透明后反应1-2h；
（5）在70-80℃下加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌均匀，得到阴离子乳化剂。
优选的，助溶剂为乙二醇丁醚。
环氧乳液的制备方法，包括如下步骤：将固体环氧树脂与助溶剂置于乳化釜当中，90-115℃下加热熔化后加入非离子乳化剂和阴离子乳化剂，搅拌均匀后，加入85-95℃热水至固含量达到50-55wt%为止，得到环氧乳液。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明环氧乳液是以环氧树脂E-20为主要原料，并使用环氧树脂E-12提高产品防腐性能；采用聚乙二醇和环氧树脂合成的非离子乳化剂与一种对氨基苯甲酸和环氧树脂合成的阴离子乳化剂对树脂进行乳化。此阴离子乳化剂可制得稳定性较好得环氧乳液产品，非离子乳化剂可以有效降低乳液的的粒径从而提高了乳液的耐水、耐盐雾等性能。非离子乳化剂与阴离子乳化剂搭配乳化环氧树脂，比单独使用一种乳化剂添加量要少很多，两种乳化剂在乳液界面交错间隔排列，堆砌密度比单独使用一种乳化剂要大的多，两种乳化剂协同增效作用使得乳液更加稳定。本发明产品粒径小而均匀、乳液稳定性好，可参与共研磨、干性快、防腐能力强等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种环氧乳液，包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂；其中，固体环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E-20和环氧树脂的质量比为4:1；非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的7%；阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的1.5%；助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%。
环氧乳液的制备方法，包括如下步骤：将固体环氧树脂与助溶剂置于乳化釜当中，90-95℃下加热熔化后加入非离子乳化剂和阴离子乳化剂，搅拌均匀后，加入85-90℃热水至固含量达到50wt%为止，得到环氧乳液。
其中，非离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：环氧树脂E-20 12%，环氧树脂E-51 0.5%，聚乙二醇6000 67.4%，三氟化硼乙醚 0.1%，丙二醇甲醚醋酸酯 20%。非离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、聚乙二醇6000、丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中；将四口烧瓶进行加热，升温至60-65℃保温，保温至物料全部熔化；（2）熔化后保温一个小时，将三氟化硼乙醚缓慢滴入四口瓶中；保温2h后反应终止，得到非离子乳化剂。
阴离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：对氨基苯甲酸 10%；丙二醇甲醚醋酸酯 30%；丁基缩水甘油醚 14.9%；环氧树脂E-51 10%；三氟化硼乙醚 0.1%；二甲基乙醇胺5%；去离子水 30%。阴离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将对氨基苯甲酸及一半量的丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中，将四口烧瓶进行加热，加热至50-55℃；（2）将丁基缩水甘油醚在2h内滴入四口烧瓶中，保温1h；（3）升温至70-75℃，加入三氟化硼乙醚，搅拌，液系透明后反应1.5h；（4）保持温度在70-75℃下，将环氧树脂E-51溶入另一半量的丙二醇甲醚醋酸酯中后，加入到步骤（3）得到的液系中，搅拌，透明后反应2h；（5）在70-75℃下加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌均匀，得到阴离子乳化剂。
实施例2
一种环氧乳液，包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂；其中，固体环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E-20和环氧树脂的质量比为3:1；非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的6%；阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的2%；助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%。
环氧乳液的制备方法，包括如下步骤：将固体环氧树脂与助溶剂置于乳化釜当中，95-100℃下加热熔化后加入非离子乳化剂和阴离子乳化剂，搅拌均匀后，加入90-95℃热水至固含量达到55wt%为止，得到环氧乳液。
其中，非离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：环氧树脂E-20 5%，环氧树脂E-51 2%，聚乙二醇6000 70%，三氟化硼乙醚 0.2%，丙二醇甲醚醋酸酯 22.8%。非离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、聚乙二醇6000、丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中；将四口烧瓶进行加热，升温至65-70℃保温，保温至物料全部熔化；（2）熔化后保温0.8小时，将三氟化硼乙醚缓慢滴入四口瓶中；保温2h后反应终止，得到非离子乳化剂。
阴离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：对氨基苯甲酸 15%；丙二醇甲醚醋酸酯 30%；丁基缩水甘油醚 10%；环氧树脂E-51 20%；三氟化硼乙醚 0.2%；二甲基乙醇胺10%；去离子水 14.8%。阴离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将对氨基苯甲酸及一半量的丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中，将四口烧瓶进行加热，加热至55-60℃；（2）将丁基缩水甘油醚在1h内滴入四口烧瓶中，保温0.5h；（3）升温至75-80℃，加入三氟化硼乙醚，搅拌，液系透明后反应2h；（4）保持温度在75-80℃下，将环氧树脂E-51溶入另一半量的丙二醇甲醚醋酸酯中后，加入到步骤（3）得到的液系中，搅拌，透明后反应1h；（5）在75-80℃下加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌均匀，得到阴离子乳化剂。
实施例3
一种环氧乳液，包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂；其中，固体环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E-20和环氧树脂的质量比为2:1；非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的9%；阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的0.5%；助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%。
环氧乳液的制备方法，包括如下步骤：将固体环氧树脂与助溶剂置于乳化釜当中，100-105℃下加热熔化后加入非离子乳化剂和阴离子乳化剂，搅拌均匀后，加入88-93℃热水至固含量达到51wt%为止，得到环氧乳液。
其中，非离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：环氧树脂E-20 10%，环氧树脂E-51 1%，聚乙二醇6000 60%，三氟化硼乙醚 0.3%，丙二醇甲醚醋酸酯 28.7%。非离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、聚乙二醇6000、丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中；将四口烧瓶进行加热，升温至70-75℃保温，保温至物料全部熔化；（2）熔化后保温2小时，将三氟化硼乙醚缓慢滴入四口瓶中；保温1.5h后反应终止，得到非离子乳化剂。
阴离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：对氨基苯甲酸 10%；丙二醇甲醚醋酸酯 50%；丁基缩水甘油醚 10%；环氧树脂E-51 10%；三氟化硼乙醚 0.5%；二甲基乙醇胺9.5%；去离子水 10%。阴离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将对氨基苯甲酸及一半量的丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中，将四口烧瓶进行加热，加热至52-57℃；（2）将丁基缩水甘油醚在1.5h内滴入四口烧瓶中，保温1h；（3）升温至72-77℃，加入三氟化硼乙醚，搅拌，液系透明后反应1h；（4）保持温度在72-77℃下，将环氧树脂E-51溶入另一半量的丙二醇甲醚醋酸酯中后，加入到步骤（3）得到的液系中，搅拌，透明后反应1.5h；（5）在72-77℃下加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌均匀，得到阴离子乳化剂。
实施例4
一种环氧乳液，包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂；其中，固体环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E-20和环氧树脂的质量比为2.5:1；非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的8%；阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的1%；助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%。
环氧乳液的制备方法，包括如下步骤：将固体环氧树脂与助溶剂置于乳化釜当中，105-110℃下加热熔化后加入非离子乳化剂和阴离子乳化剂，搅拌均匀后，加入85-95℃热水至固含量达到52wt%为止，得到环氧乳液。
其中，非离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：环氧树脂E-20 15%，环氧树脂E-51 2%，聚乙二醇6000 50%，三氟化硼乙醚 0.5%，丙二醇甲醚醋酸酯 32.5%。非离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、聚乙二醇6000、丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中；将四口烧瓶进行加热，升温至75-80℃保温，保温至物料全部熔化；（2）熔化后保温一个小时，将三氟化硼乙醚缓慢滴入四口瓶中；保温1h后反应终止，得到非离子乳化剂。
阴离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：对氨基苯甲酸 10%；丙二醇甲醚醋酸酯 40%；丁基缩水甘油醚 20%；环氧树脂E-51 13.7%；三氟化硼乙醚 0.3%；二甲基乙醇胺6%；去离子水 10%。阴离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将对氨基苯甲酸及一半量的丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中，将四口烧瓶进行加热，加热至50-60℃；（2）将丁基缩水甘油醚在1.5h内滴入四口烧瓶中，保温45min；（3）升温至70-80℃，加入三氟化硼乙醚，搅拌，液系透明后反应1.5h；（4）保持温度在70-80℃下，将环氧树脂E-51溶入另一半量的丙二醇甲醚醋酸酯中后，加入到步骤（3）得到的液系中，搅拌，透明后反应1.5h；（5）在70-80℃下加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌均匀，得到阴离子乳化剂。
实施例5
一种环氧乳液，包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂；其中，固体环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E-20和环氧树脂的质量比为3.5:1；非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的7%；阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的1.25%；助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%。
环氧乳液的制备方法，包括如下步骤：将固体环氧树脂与助溶剂置于乳化釜当中，110-115℃下加热熔化后加入非离子乳化剂和阴离子乳化剂，搅拌均匀后，加入85-95℃热水至固含量达到53wt%为止，得到环氧乳液。
其中，非离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：环氧树脂E-20 8%，环氧树脂E-51 0.5%，聚乙二醇6000 67.4%，三氟化硼乙醚 0.1%，丙二醇甲醚醋酸酯 24%。非离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、聚乙二醇6000、丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中；将四口烧瓶进行加热，升温至60-70℃保温，保温至物料全部熔化；（2）熔化后保温一个小时，将三氟化硼乙醚缓慢滴入四口瓶中；保温1.5h后反应终止，得到非离子乳化剂。
阴离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：对氨基苯甲酸 10%；丙二醇甲醚醋酸酯 30%；丁基缩水甘油醚 14.9%；环氧树脂E-51 30%；三氟化硼乙醚 0.1%；二甲基乙醇胺5%；去离子水 10%。阴离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将对氨基苯甲酸及一半量的丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中，将四口烧瓶进行加热，加热至50-60℃；（2）将丁基缩水甘油醚在1.5h内滴入四口烧瓶中，保温45min；（3）升温至70-80℃，加入三氟化硼乙醚，搅拌，液系透明后反应1.5h；（4）保持温度在70-80℃下，将环氧树脂E-51溶入另一半量的丙二醇甲醚醋酸酯中后，加入到步骤（3）得到的液系中，搅拌，透明后反应1.5h；（5）在70-80℃下加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌均匀，得到阴离子乳化剂。
实施例6
一种环氧乳液，包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂；其中，固体环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E-20和环氧树脂的质量比为3:1；非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的8%；阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的1.5%；助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%。
环氧乳液的制备方法，包括如下步骤：将固体环氧树脂与助溶剂置于乳化釜当中，100-110℃下加热熔化后加入非离子乳化剂和阴离子乳化剂，搅拌均匀后，加入85-95℃热水至固含量达到54wt%为止，得到环氧乳液。
其中，非离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：环氧树脂E-20 9.4%，环氧树脂E-51 0.5%，聚乙二醇6000 70%，三氟化硼乙醚 0.1%，丙二醇甲醚醋酸酯 20%。非离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、聚乙二醇6000、丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中；将四口烧瓶进行加热，升温至70-80℃保温，保温至物料全部熔化；（2）熔化后保温一个小时，将三氟化硼乙醚缓慢滴入四口瓶中；保温2h后反应终止，得到非离子乳化剂。
阴离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：对氨基苯甲酸 20%；丙二醇甲醚醋酸酯 30%；丁基缩水甘油醚 10%；环氧树脂E-51 21.6%；三氟化硼乙醚 0.4%；二甲基乙醇胺8%；去离子水 10%。阴离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）称取上述重量百分比的各组分，将对氨基苯甲酸及一半量的丙二醇甲醚醋酸酯加入四口烧瓶中，将四口烧瓶进行加热，加热至50-60℃；（2）将丁基缩水甘油醚在1.5h内滴入四口烧瓶中，保温45min；（3）升温至70-80℃，加入三氟化硼乙醚，搅拌，液系透明后反应1.5h；（4）保持温度在70-80℃下，将环氧树脂E-51溶入另一半量的丙二醇甲醚醋酸酯中后，加入到步骤（3）得到的液系中，搅拌，透明后反应1.5h；（5）在70-80℃下加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌均匀，得到阴离子乳化剂。
实施例1与对比例的性能对比，得到的测试结果如表1所示：
对比例：上海新华树脂厂STW703A水性环氧树脂；
实施例1中所制得的环氧乳液；
对比例为市场上用量较大的一款上海新华树脂厂的STW703A水性环氧树脂，用实施例1和对比例两款水性环氧树脂制漆，在马口铁板及冷轧钢板上喷涂相同的厚度，养护7天后测试表干时间及耐盐雾性能。
VOC含量方面实施例1的40mg/g远低于对比例的100 mg/g；耐盐雾方面实施例1720h不起泡、不脱落、不生锈，对比例仅为480h；表干时间方面因为实施例1 中加入阴离子乳化剂调高了表干时间，实施例1表干时间为10min，对比例在30min左右。
Claims (5)
1.一种环氧乳液，其特征在于，包括以下原材料：固体环氧树脂、非离子乳化剂、阴离子乳化剂和助溶剂，经搅拌均匀制得的；
其中，固体环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的混合物，固体环氧树脂中环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的质量比为4-2:1；
非离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的6-9%；
阴离子乳化剂用量为固体环氧树脂质量的0.5-2%；
助溶剂用量为固体环氧树脂质量的8%；
所述非离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：
环氧树脂E-20 5-15%，
环氧树脂E-51 0.5-2%，
聚乙二醇6000 50-70%，
三氟化硼乙醚 0.1-0.5%，
丙二醇甲醚醋酸酯 20-32.5%；
所述阴离子乳化剂按重量百分比由以下组分组成：
对氨基苯甲酸 10-20%；
丙二醇甲醚醋酸酯 30-50%；
丁基缩水甘油醚 10-20%；
环氧树脂E-51 10-30%；
三氟化硼乙醚 0.1-0.5%；
二甲基乙醇胺 5-10%；
去离子水 10-30%。
2.根据权利要求1所述的一种环氧乳液，其特征在于所述非离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将环氧树脂E-20、环氧树脂E-51、聚乙二醇6000和丙二醇甲醚醋酸酯混合，加热，升温至60-80℃保温，至物料全部熔化；
（2）熔化后保温0.8-2小时后，滴入三氟化硼乙醚，再保温1-2h后反应终止，得到非离子乳化剂。
3.根据权利要求1所述的一种环氧乳液，其特征在于所述阴离子乳化剂的制备方法，包括如下步骤： （1）将对氨基苯甲酸及一半量的丙二醇甲醚醋酸酯混合，加热至50-60℃；
（2）滴入丁基缩水甘油醚后，保温0.5-1h；
（3）升温至70-80℃，加入三氟化硼乙醚，搅拌，液系透明后反应1-2h；
（4）保持温度在70-80℃下，将环氧树脂E-51溶入另一半量的丙二醇甲醚醋酸酯中后，加入到步骤（3）得到的液系中，搅拌，透明后反应1-2h；
（5）在70-80℃下加入二甲基乙醇胺和去离子水，搅拌均匀，得到阴离子乳化剂。
4.根据权利要求１所述的一种环氧乳液，其特征在于所述助溶剂为乙二醇丁醚。
5.如权利要求１所述的一种环氧乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将固体环氧树脂与助溶剂置于乳化釜当中，90-115℃下加热熔化后加入非离子乳化剂和阴离子乳化剂，搅拌均匀后，加入85-95℃热水至固含量达到50-55wt%为止，得到环氧乳液。
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