CN106543840A - 利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂和水性丙烯酸氨基烤漆及制备方法和金属工件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂和水性丙烯酸氨基烤漆及制备方法和金属工件,水性羟基丙烯酸树脂包括以下组分:丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸羟乙酯、3‑巯基丙酸异辛酯、引发剂、氧化剂、还原剂、有机溶剂、水。本发明的水性羟基丙烯酸树脂的单体部分引入了叔碳酸乙烯酯和3‑巯基丙酸异辛酯,叔碳酸乙烯酯和3‑巯基丙酸异辛酯中的支链会让树脂分子的排列更柔顺,使得制备得采用本发明水性羟基丙烯酸树脂制备所得的涂料的涂抹韧性非常好,在金属表面涂覆后有着良好的韧性,因此可以满足一些对金属工件的深加工要求。
Description
技术领域
本发明涉及金属烤漆领域,主要涉及一种利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂和水性丙烯酸氨基烤漆及制备方法和金属工件。
背景技术
与溶剂型金属烘烤漆相比,水溶性金属烤漆的耐老化性能好、低毒、污染小。在现有技术中,水溶性金属烤漆的主体树脂种类无非环氧树脂、聚酯树脂及丙烯酸树脂。其中,丙烯酸树脂虽然有着优异的耐候性、保色性、光泽高及成膜致密性好等很多优点,但是由于其硬脆特点导致其不利于深加工使得其在水溶性金属烤漆中应用不广。
比如,中国发明专利CN102492354A中公开了一种用于防盗门的水性环保型烘烤涂料。该种水性环保型烘烤涂料原材料分别为改性水溶性聚氨酯树脂、特殊水溶性丙烯酸树脂、PH调节助剂、氨基树脂、混合助剂及混合溶剂。其中所述的改性水溶性聚酯树脂是由季戊四醇、新戊二醇中的一种或者几种与己二酸、间苯二甲酸中的一种或几种经聚合反应而成,分子量为5000~6000;所述的特殊水溶性丙烯酸树脂是由双酚A类环氧树脂对由丙烯酸和丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟丙酯聚合反应而成的丙烯酸树脂进行改性聚合物反应而成,分子量在8000~10000;所述的PH值调节助剂选自二甲基乙醇胺和氨水中的一种或它们的混合物;所述的氨基树脂选自部分甲醚化氨基树脂、全甲醚化的氨基树脂中的一种或几种的混合物;所述的助剂选自德谦公司的KC助剂、毕克公司的BYK-345/BYK-333、Grace公司的8991消光粉、英利士公司的HP230消光粉中的一种或其中的几种混合物;上述的混合溶剂按重量百分比计,包括下列组分:0~20%的乙醇,0~20的乙二醇丁醚。其在应用时光泽(60℃)在50±5,附着力为1级,难以满足高光泽好附着力等金属工件的要求。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂和水性丙烯酸氨基烤漆及制备方法和金属工件,该水性羟基丙烯酸树脂既有优异的耐候性、保色性、光泽高及成膜致密性好等优点,又有着良好的柔韧性,旨在解决现有水性丙烯酸氨基烤漆容易出的漆膜硬脆的问题。
本发明的技术方案如下:
一种利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其中,按照重量分数计,包括以下组分:
丙烯酸 1-3份;
甲基丙烯酸甲酯 4-5份;
丙烯酸丁酯 30-35份;
甲基丙烯酸丁酯 4-5份;
叔碳酸乙烯酯 3-4份;
甲基丙烯酸环己酯 0.5-0.6份;
丙烯酸羟乙酯 5-6份;
3-巯基丙酸异辛酯 0.05-0.15份;
引发剂 0.6-0.85份;
氧化剂 0.01-0.02份;
还原剂 0.01-0.02份;
有机溶剂 29-41份;
水 6-7份。
所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其中于,引发剂为叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化新戊酰、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基等中的一种或两种以上;氧化剂选用双氧水或叔丁基过氧化氢;还原剂选用雕白粉、D-抗坏血酸钠或甲醛次亚硫酸氢钠;所述有机溶剂选用醇类或醚类溶剂。
所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其中,所述引发剂采用叔丁基过氧化氢和过氧化苯甲酸叔丁酯,具体用量如下:
叔丁基过氧化氢 0.1-0.25份;
过氧化苯甲酸叔丁酯 0.5-0.6份。
所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其中,所述有机溶剂选用乙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚,具体用量如下:
乙二醇单丁醚 25-35份;
二丙二醇甲醚 4-6份。
所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其中,所述氧化剂采用双氧水;所述还原剂采用D-异抗坏血酸钠。
一种如上所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂的制备方法,其中,包括以下步骤:
投入有机溶剂及部分单体混合物,升温到118-122℃,加入0.2~0.3份引发剂,保温半个小时;
升温到130~135℃,滴加剩余的单体及引发剂,滴加时间5~6小时,保温一小时;
降温到60~65℃,滴加氧化剂和还原剂的水溶剂,滴加时间30分钟,保温30分钟;
冷却至室温,过滤。
一种水性丙烯酸氨基烤漆,其中,其原料组成含有如上所述的水性羟基丙烯酸树脂。
所述的水性丙烯酸氨基烤漆,其中,按照质量百分比计,具体包括以下原料:
水性羟基丙烯酸树脂 50-55%;
氨基树脂 13-17%;
二甲基乙醇胺 5-6%;
有机溶剂 5-35%;
颜料 0-26%;
消泡剂 0.1-0.3%;
流平剂 0.1-0.3%
水 余量;
所述氨基树脂为部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂。
所述的水性丙烯酸氨基烤漆,其中,所述有机溶剂选用乙二醇单丁醚、乙醇,具体用量如下:
乙二醇单丁醚 5-15%;
乙醇 0-20%。
一种金属工件,其中,所述金属工件的表面涂覆有上述水性丙烯酸氨基烤漆。
有益效果:本发明的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂的单体部分引入了叔碳酸乙烯酯和3-巯基丙酸异辛酯,叔碳酸乙烯酯和3-巯基丙酸异辛酯中的支链会让树脂分子的排列更柔顺,使得制备得采用本发明水性羟基丙烯酸树脂制备所得的涂料的涂抹韧性非常好,在金属表面涂覆后有着良好的韧性,因此可以满足一些对金属工件的深加工要求。另外,由于此聚合物羧基的含量高,非常有利于颜料的润湿及分散,提高色漆的展色性及鲜艳度。同时,此聚合物由于特殊的单体选择和排列,使得所制备的涂料漆膜有着非常优异的光泽。采用本发明的水性羟基丙烯酸树脂制成的水性丙烯酸氨基烤漆,具有以下优点:(1)区别传统的水性丙烯酸氨基烤漆,有着良好的柔韧性和光泽;(2)具有更好的耐候性和耐化学品性;(3)采用水溶性烤漆代替油性烤漆,更健康环保,减少VOCs排放。
具体实施方式
本发明提供一种利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂和水性丙烯酸氨基烤漆及制备方法和金属工件,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明中提供的一种利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,按照重量分数计,包括以下组分:
丙烯酸 1-3份;
甲基丙烯酸甲酯 4-5份;
丙烯酸丁酯 30-35份;
甲基丙烯酸丁酯 4-5份;
叔碳酸乙烯酯 3-4份;
甲基丙烯酸环己酯 0.5-0.6份;
丙烯酸羟乙酯 5-6份;
3-巯基丙酸异辛酯 0.05-0.15份;
引发剂 0.6-0.85份;
氧化剂 0.01-0.02份;
还原剂 0.01-0.02份;
有机溶剂 29-41份;
水 6-7份。
其中,单体部分为丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、叔碳酸乙烯酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸羟乙酯、3-巯基丙酸异辛酯。本发明单体部分引入了叔碳酸乙烯酯和3-巯基丙酸异辛酯,叔碳酸乙烯酯和3-巯基丙酸异辛酯中的支链会让树脂分子的排列更柔顺,使得制备得到的水性羟基丙烯酸树脂具有深加工性。
引发剂可以为叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化新戊酰、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基等中的一种或两种以上。优选地,在本发明方案中,所述引发剂采用叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯两种,具体用量如下:
叔丁基过氧化氢 0.1-0.25份;
过氧化苯甲酸叔丁酯 0.5-0.6份。
氧化剂和还原剂,主要是用于消除残余单体氧化剂。氧化剂可以选用双氧水或叔丁基过氧化氢。在本发明方案中,所述氧化剂采用双氧水。还原剂可以选用雕白粉、D-抗坏血酸钠或甲醛次亚硫酸氢钠。在本发明方案中,所述还原剂采用D-异抗坏血酸钠。
在本发明方案中,溶剂选用水以及与环境友好的醇类、醚类等有机溶剂作为溶剂。在本发明方案中,所述有机溶剂选用乙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚,具体用量如下:
乙二醇单丁醚 25-35份;
二丙二醇甲醚 4-6份。
采用本发明利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂制备所得的涂料的涂抹韧性非常好,在金属表面涂覆后有着良好的韧性,因此可以满足一些对金属工件的深加工要求。另外,由于此聚合物羧基的含量高,非常有利于颜料的润湿及分散,提高色漆的展色性及鲜艳度。同时,此聚合物由于特殊的单体选择和排列,使得所制备的涂料漆膜有着非常优异的光泽。正是上述特点,此聚合物能够增加工业烤漆的各项性能,提高产品的竞争力。
本发明中还提供所述利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂的制备方法,包括以下步骤:
(1)在带有回流冷凝器的反应釜中投入有机溶剂及部分单体混合物,升温到118-122℃,加入0.2~0.3份引发剂,保温半个小时;
(2)然后升温到130~135℃,滴加剩余的单体及引发剂,滴加时间5~6小时,保温一小时;
(3)然后降温到60~65℃,滴加氧化剂和还原剂的水溶剂,滴加时间30分钟,然后保温30分钟;
(4)最后冷却至室温,过滤包装。
本发明中还提供一种水性丙烯酸氨基烤漆,是采用上述利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂制成的,按照质量百分比计,具体包括以下原料:
水性羟基丙烯酸树脂 50-55%;
氨基树脂 13-17%;
二甲基乙醇胺 5-6%;
有机溶剂 5-35%;
颜料 0-26%;
消泡剂 0.1-0.3%;
流平剂 0.1-0.3%
水 余量。
本发明的水性丙烯酸氨基烤漆是通过水性羟基丙烯酸树脂和氨基树脂交联,配以助剂来达到适用于金属工件且环保的功能要求。本发明中,所述氨基树脂选用部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂。将水性羟基丙烯酸树脂与部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂搭配,制成烤漆涂料耐冲击可达45-50cm,柔韧性非常优异。二甲基乙醇胺的作用是中和剂。
在水性丙烯酸氨基烤漆体系中,溶剂选用水以及与环境友好的醇类、醚类等有机溶剂作为溶剂。在本发明方案中,所述有机溶剂选用乙二醇单丁醚、乙醇,具体用量如下:
乙二醇单丁醚 5-15%;
乙醇 0-20%。
本发明中在保证丙烯酸树脂涂料各种特征的前提下,将水性羟基丙烯酸树脂体系和水性丙烯酸氨基烤漆体系中的大部分有机挥发性溶剂代之以水或环境友好型溶剂,从而达到大幅度减轻对大气污染的目的。
本发明中还提供所述水性丙烯酸氨基烤漆的制备方法,包括以下步骤:
将原料按比例混合均匀,调节pH值到7.5-8.5,即得水性丙烯酸氨基烤漆。
本发明中所述的水性烘烤涂料用于金属工件,施工时,将涂料用水稀释到施工粘度25s~35s(涂-4杯),用空气喷涂或浸涂,膜厚在20~40μm,烘烤条件为120℃烘烤30min或者140℃烘烤20min。因此,本发明中还提供一种金属工件,所述金属工件的表面涂覆有上述水性丙烯酸氨基烤漆。
以下通过具体的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
在本实施例中,水性羟基丙烯酸树脂,按照重量分数计,包括以下组分:
丙烯酸 1份;
甲基丙烯酸甲酯 5份;
丙烯酸丁酯 35份;
甲基丙烯酸丁酯 4份;
叔碳酸乙烯酯 3份;
甲基丙烯酸环己酯 0.6份;
丙烯酸羟乙酯 5份;
3-巯基丙酸异辛酯 0.15份;
叔丁基过氧化氢 0.1份;
过氧化苯甲酸叔丁酯 0.6份;
双氧水 0.02份;
D-异抗坏血酸钠 0.02份;
乙二醇单丁醚 35份;
二丙二醇甲醚 6份;
水 7份。
水性羟基丙烯酸树脂的制备方法如下:
(1)在带有回流冷凝器的反应釜中投入乙二醇单丁醚及二丙二醇甲醚及1/3单体混合物,升温到120℃,加入0.3份引发剂,保温半个小时;
(2)然后升温到130~135℃,滴加剩余的单体及引发剂,滴加时间5~6小时,保温1小时;
(3)然后降温到60~65℃,滴加氧化剂和还原剂的水溶剂(氧化剂和还原剂),滴加时间30分钟,然后保温半个小时;
(4)最后冷却至室温,过滤包装。
然后,按照如下配方制造水性丙烯酸氨基烤漆,按照质量百分比计,包括以下组分:
水溶性羟基丙烯酸树脂 50%;
部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂 17%;
二甲基乙醇胺 5%;
乙二醇单丁醚 5%;
乙醇 20%;
消泡剂 0.1%;
流平剂 0.1%;
水 余量。
按上述配方量,将水性羟基丙烯酸树脂加入配漆槽,搅拌均匀,添加pH调节剂调节pH值至8左右,加入混合溶剂,搅拌均匀后加入氨基树脂,边搅拌边加入消泡剂和流平剂。将制备得到的水性丙烯酸氨基烤漆进行性能测试,测试标准及测试结果见下表1所示。
表1
测试项目 | 测试标准 | 测试结果 |
铅笔硬度 ≧ | 2H | 2H |
耐冲击,cm ≧ | 40 | 40 |
附着力(1mm划格) | 1 | 0 |
光泽度(60℃) | - | 117 |
耐盐雾试验,h | 96 | 100 |
实施例2
在本实施例中,水性羟基丙烯酸树脂,按照重量分数计,包括以下组分:
丙烯酸 1份;
甲基丙烯酸甲酯 4份;
丙烯酸丁酯 33份;
甲基丙烯酸丁酯 5份;
叔碳酸乙烯酯 3份;
甲基丙烯酸环己酯 0.5份;
丙烯酸羟乙酯 6份;
3-巯基丙酸异辛酯 0.05份;
叔丁基过氧化氢 0.25份;
过氧化苯甲酸叔丁酯 0.5份;
双氧水 0.01份;
D-异抗坏血酸钠 0.01份;
乙二醇单丁醚 30份;
二丙二醇甲醚 6份;
水 7份。
水性羟基丙烯酸树脂的制备方法如下:
(1)在带有回流冷凝器的反应釜中投入乙二醇单丁醚及二丙二醇甲醚及1/3单体混合物,升温到120℃,加入0.3份引发剂,保温半个小时;
(2)然后升温到130~135℃,滴加剩余的单体及引发剂,滴加时间5~6小时,保温1小时;
(3)然后降温到60~65℃,滴加氧化剂和还原剂的水溶剂(氧化剂和还原剂),滴加时间30分钟,然后保温半个小时;
(4)最后冷却至室温,过滤包装。
然后,按照如下配方制造水性丙烯酸氨基烤漆,按照质量百分比计,包括以下组分:
水溶性羟基丙烯酸树脂 53%;
部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂 13%;
二甲基乙醇胺 6%;
乙二醇单丁醚 15%;
颜料 12%;
消泡剂 0.2%;
流平剂 0.2%;
水 余量。
按上述配方量,将水性羟基丙烯酸树脂加入配漆槽,搅拌均匀,添加pH调节剂调节pH值至8左右,加入混合溶剂,搅拌均匀后加入氨基树脂,边搅拌边加入消泡剂和流平剂。将制备得到的水性丙烯酸氨基烤漆进行性能测试,测试标准及测试结果见下表2所示。
表2
测试项目 | 测试标准 | 测试结果 |
铅笔硬度 ≧ | 2H | 2H |
耐冲击,cm ≧ | 40 | 40 |
附着力(1mm划格) | 1 | 0 |
光泽度(60℃) | - | 117 |
耐盐雾试验,h | 96 | 100 |
实施例3
在本实施例中,水性羟基丙烯酸树脂,按照重量分数计,包括以下组分:
丙烯酸 2份;
甲基丙烯酸甲酯 5份;
丙烯酸丁酯 35份;
甲基丙烯酸丁酯 4份;
叔碳酸乙烯酯 4份;
甲基丙烯酸环己酯 0.6份;
丙烯酸羟乙酯 5份;
3-巯基丙酸异辛酯 0.15份;
叔丁基过氧化氢 0.25份;
过氧化苯甲酸叔丁酯 0.5份;
双氧水 0.02份;
D-异抗坏血酸钠 0.02份;
乙二醇单丁醚 25份;
二丙二醇甲醚 6份;
水 7份。
水性羟基丙烯酸树脂的制备方法如下:
(1)在带有回流冷凝器的反应釜中投入乙二醇单丁醚及二丙二醇甲醚及1/3单体混合物,升温到120℃,加入0.3份引发剂,保温半个小时;
(2)然后升温到130~135℃,滴加剩余的单体及引发剂,滴加时间5~6小时,保温1小时;
(3)然后降温到60~65℃,滴加氧化剂和还原剂的水溶剂(氧化剂和还原剂),滴加时间30分钟,然后保温半个小时;
(4)最后冷却至室温,过滤包装。
然后,按照如下配方制造水性丙烯酸氨基烤漆,按照质量百分比计,包括以下组分:
水溶性羟基丙烯酸树脂 55%;
部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂 15%;
二甲基乙醇胺 6%;
乙二醇单丁醚 10%;
乙醇 10%;
颜料 2%;
消泡剂 0.3%;
流平剂 0.3%;
水 余量。
按上述配方量,将水性羟基丙烯酸树脂加入配漆槽,搅拌均匀,添加pH调节剂调节pH值至8左右,加入混合溶剂,搅拌均匀后加入氨基树脂,边搅拌边加入消泡剂和流平剂。将制备得到的水性丙烯酸氨基烤漆进行性能测试,测试标准及测试结果见下表3所示。
表3
测试项目 | 测试标准 | 测试结果 |
铅笔硬度 ≧ | 2H | 2H |
耐冲击,cm ≧ | 40 | 40 |
附着力(1mm划格) | 1 | 0 |
光泽度(60℃) | - | 117 |
耐盐雾试验,h | 96 | 100 |
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其特征在于,按照重量分数计,包括以下组分:
丙烯酸 1-3份;
甲基丙烯酸甲酯 4-5份;
丙烯酸丁酯 30-35份;
甲基丙烯酸丁酯 4-5份;
叔碳酸乙烯酯 3-4份;
甲基丙烯酸环己酯 0.5-0.6份;
丙烯酸羟乙酯 5-6份;
3-巯基丙酸异辛酯 0.05-0.15份;
引发剂 0.6-0.85份;
氧化剂 0.01-0.02份;
还原剂 0.01-0.02份;
有机溶剂 29-41份;
水 6-7份。
2.根据权利要求1所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其特征在于,引发剂为叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化新戊酰、过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基等中的一种或两种以上;氧化剂选用双氧水或叔丁基过氧化氢;还原剂选用雕白粉、D-抗坏血酸钠或甲醛次亚硫酸氢钠;所述有机溶剂选用醇类或醚类溶剂。
3.根据权利要求1所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其特征在于,所述引发剂采用叔丁基过氧化氢和过氧化苯甲酸叔丁酯,具体用量如下:
叔丁基过氧化氢 0.1-0.25份;
过氧化苯甲酸叔丁酯 0.5-0.6份。
4.根据权利要求3所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其特征在于,所述有机溶剂选用乙二醇单丁醚、二丙二醇甲醚,具体用量如下:
乙二醇单丁醚 25-35份;
二丙二醇甲醚 4-6份。
5.根据权利要求4所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂,其特征在于,所述氧化剂采用双氧水;所述还原剂采用D-异抗坏血酸钠。
6.一种如权利要求1~5任一所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
投入有机溶剂及部分单体混合物,升温到118-122℃,加入0.2~0.3份引发剂,保温半个小时;
升温到130~135℃,滴加剩余的单体及引发剂,滴加时间5~6小时,保温一小时;
降温到60~65℃,滴加氧化剂和还原剂的水溶剂,滴加时间30分钟,保温30分钟;
冷却至室温,过滤。
7.一种水性丙烯酸氨基烤漆,其特征在于,其原料组成含有如权利要求1~5任一所述的利于深加工的水性羟基丙烯酸树脂。
8.根据权利要求7所述的水性丙烯酸氨基烤漆,其特征在于,按照质量百分比计,具体包括以下原料:
水性羟基丙烯酸树脂 50-55%;
氨基树脂 13-17%;
二甲基乙醇胺 5-6%;
有机溶剂 5-35%;
颜料 0-26%;
消泡剂 0.1-0.3%;
流平剂 0.1-0.3%
水 余量;
所述氨基树脂为部分甲醚化三聚氰胺甲醛树脂。
9.根据权利要求8所述的水性丙烯酸氨基烤漆,其特征在于,所述有机溶剂选用乙二醇单丁醚、乙醇,具体用量如下:
乙二醇单丁醚 5-15%;
乙醇 0-20%。
10.一种金属工件,其特征在于,所述金属工件的表面涂覆有如权利要求8~9任一所述水性丙烯酸氨基烤漆。
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Denomination of invention: Water-based hydroxyl acrylic resin facilitating deep machining and water-based acrylic amino baking finish and preparation method and metal workpiece Effective date of registration: 20200701 Granted publication date: 20180102 Pledgee: Shunde Guangdong rural commercial bank Limited by Share Ltd. Daliang branch Pledgor: GUANGDONG HAISUN NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980003703 |
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