CN106749917A - 织物涂层用丁苯胶乳及其制备方法 - Google Patents

织物涂层用丁苯胶乳及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料中的乳液聚合技术领域,涉及一种织物涂层用丁苯胶乳及其制备方法。包括以下步骤:A、备料,称取水、丁二烯、苯乙烯、种子乳胶、交联单体、复配乳化剂、引发剂、分子量调节剂、终止剂和防老剂,B、阶梯升温聚合反应:预混合阶段,投入部分复配乳化剂、苯乙烯、丁二烯、交联单体、水,全部的种子乳胶和分子量调节剂混合,第一段反应,将剩余物料滴加到聚合釜中反应,第二段反应,在65℃下保温反应2小时,加入终止剂,C、后处理,降温至40℃以下,加入防老剂,加入液碱调节pH至7‑9,得到成品。采用本方法制得的胶乳,绿色环保,性能优良。

Description

织物涂层用丁苯胶乳及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料中的乳液聚合技术领域,涉及一种织物涂层用丁苯胶乳及其制备方法。
背景技术
进入2l世纪以来国内外市场对于纺织生态学的研究和绿色纺织品的开发越来越重视,纺织品的安全性和生态性已成为纺织品国际贸易中必须考虑的内容。市场对人体安全健康和生态环境保护提出了更严格的要求,市场为适应低碳经济的形势对纺织品生产和产品质量提出了更高的要求.我国使用聚氨酯树脂作涂层胶的历史不长,20世纪80年代生产的聚氨酯涂层胶均为溶剂型,但它们存在织物上渗透性强、手感粗糙、毒性大(一般采用N,N一二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、甲苯等有机溶剂)等问题,而且有引火点低、易燃易爆、安全性差,再加上挥发性大、不仅污染厉害而且影响气候。因此发展了水性聚丙烯酸酯涂层胶,但是由于水性聚氨酯与水性聚丙烯酸酯涂层胶存在某些缺点,如耐水差、成膜性差、多次涂覆发粘、弹性差等,使涂层品种的档次不够高,也难以达到较高的性能要求。传统的丁苯胶乳需要用到十二硫醇做分子量调节剂,胶乳有特殊的臭味,难以散发,不符合环保要求。
本申请人之前公开了一种改性丁苯胶乳及其合成方法和应用[申请号:201210249197.3],本制备方法采用种子乳液聚合技术,包括以丁二烯、苯乙烯为单体,先后加入软水、种子胶乳、电解质、螯合剂和pH缓冲剂,升温加入功能单体、不饱和羧酸、分子量调节剂、复合乳化剂和引发剂,当转化率达到98%以上,进行脱气处理,降温,合成羧基丁苯胶乳。与现有的技术相比,本小粒径羧基丁苯胶乳及其制备方法的优点在于:能够调节胶乳粒径大小,工序简单;所制备的羧基丁苯胶乳呈很窄的单分散,流动性好,具有优良的机械稳定性和化学稳定性。但是,该方法的美中不足之处是,需要预先制备种子胶乳,工艺较为复杂,无法实现一锅法制备。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提供一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种织物涂层用丁苯胶乳。
为达到上述目的,本发明提供了以下技术方案:
一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,包括以下步骤:
A、备料,称取以下质量份数的组分:
B、阶梯升温聚合反应:
预混合阶段,聚合釜抽真空后,投入35-60%的复配乳化剂,15-45%的苯乙烯,15-45%的丁二烯,40-60%的交联单体,70-80%的水,全部的种子乳胶和分子量调节剂,升温至45-65℃,
第一段反应,将引发剂与剩余的水混合后形成引发剂溶液,与剩余的复配乳化剂、苯乙烯、丁二烯和交联单体一起滴加到聚合釜中,在3-8小时之间滴完,
第二段反应,在65℃下保温反应2小时,加入终止剂,优选地,加入终止剂后进行减压闪蒸脱气处理,脱除未反应的单体,
C、后处理,降温至40℃以下,加入防老剂,调节pH至7-9,得到成品。
优选方案,一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,包括以下步骤:
A、备料,称取以下质量份数的组分:
B、阶梯升温聚合反应:
预混合阶段,聚合釜抽真空后,投入50%的复配乳化剂,35%的苯乙烯,35%的丁二烯,50%的交联单体,75%的水,全部的种子乳胶和分子量调节剂,升温至50-55℃,
第一段反应,将引发剂与剩余的水混合后形成引发剂溶液,与剩余的复配乳化剂、苯乙烯、丁二烯和交联单体一起滴加到聚合釜中,在4-5小时之间滴完,
第二段反应,在65℃下保温反应2小时,加入终止剂,
C、后处理,降温至40℃以下,加入防老剂,调节pH至7-9,得到成品。
在上述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法中,所述的种子胶乳为聚氨酯分散体。
在上述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法中,所述的聚氨酯分散体为羧酸型水性聚氨酯、磺酸型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯中的一种或几种。
在上述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法中,所述的引发剂为过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔丁酯或过氧化二碳酸双4-叔丁基环己酯中的一种或几种。
在上述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法中,所述的交联单体为环氧大豆油、氨基丙基三甲氧基硅烷、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺中的一种或几种。
在上述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法中,所述的分子量调节剂为3-巯基丙酸异辛酯、3-巯基丙酸丁酯、2.4-二苯基-4-甲基-1-戊烯中的至少一种。
在上述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法中,在步骤B的预混合阶段,还投入有质量份数为0.1-1份的pH缓冲剂,所述的pH缓冲剂包括甲基硅醇钾或甲基硅醇钠中的任意一种或几种。
在上述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法中,所述的终止剂包括N-异丙基羟胺、单烷基二硫代胺基甲酸盐、单芳基二硫代胺基甲酸盐、盐酸羟胺、硫酸羟胺或九水合硫化钠中的任意一种或几种,所述的防老剂为6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、2-二氢化喹啉、N-苯基-α-苯胺、N-苯基-β-萘胺和对苯二胺中的一种或几种。
在上述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法中,所述的复配乳化剂包括乙烯基烷基酯磺酸钠、烯丙基羟丙基磺酸钠和烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵中的任意两种。
根据上述的制备方法制得的织物涂层用丁苯胶乳。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明以丁二烯、苯乙烯为主要单体,采用种子乳液聚合工艺,以聚氨酯水性分散体作为种子,加入功能单体、新型环保交联单体,提高了涂层的弹性和韧性,使产品在焙烘和贮存过程中不会释放出游离的甲醛,乳化剂采用反应性乳化剂、阴乳化剂与非离子乳化剂复合使用,增强了胶乳稳定性,采用新型环保分子量调节剂,其作用与正十二烷基硫醇相仿,但气味比硫醇小很多。
采用本方法制得的胶乳,绿色环保,性能优良,加入本发明环保交联单体,新型环保分子量调节剂及复配乳化剂,具有优良的机械稳定性和化学稳定性,良好的柔韧性,弹性,及优异的耐水性。
具体实施方式
下述实施例中所用的试剂,如无特殊说明,可以从常规生化试剂商店购买得到。以下实施例中的定量数据,均设置三次重复实验,结果取平均值。
以下实施例中,
种子胶乳为聚氨酯分散体。聚氨酯分散体为羧酸型水性聚氨酯、磺酸型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯中的一种或几种。
引发剂为过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔丁酯或过氧化二碳酸双4-叔丁基环己酯中的一种或几种。
交联单体为环氧大豆油、氨基丙基三甲氧基硅烷、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺中的一种或几种。
分子量调节剂为3-巯基丙酸异辛酯、3-巯基丙酸丁酯、2.4-二苯基-4-甲基-1-戊烯中的至少一种。
pH缓冲剂包括甲基硅醇钾或甲基硅醇钠中的任意一种或几种。
终止剂包括N-异丙基羟胺、单烷基二硫代胺基甲酸盐、单芳基二硫代胺基甲酸盐、盐酸羟胺、硫酸羟胺或九水合硫化钠中的任意一种或几种。
所述的防老剂为6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、2-二氢化喹啉、N-苯基-α-苯胺、N-苯基-β-萘胺和对苯二胺中的一种或几种。
复配乳化剂包括乙烯基烷基酯磺酸钠、烯丙基羟丙基磺酸钠和烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵中的任意两种。
实施例1
一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,包括以下步骤:
A、备料,称取以下质量份数的组分:水100kg,丁二烯45kg,苯乙烯25kg,羧酸型水性聚氨酯3kg,环氧大豆油1kg,复配乳化剂0.5kg,过氧化新癸酸异丙苯酯0.3kg,3-巯基丙酸异辛酯0.1kg,N-异丙基羟胺0.3kg,6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉0.1kg,0.1kg甲基硅醇钾,其中复配乳化剂包括0.25kg的乙烯基烷基酯磺酸钠和0.25kg的烯丙基羟丙基磺酸钠。
本实施例中用的水可以是工艺用水,纯化水,去离子水等。
B、阶梯升温聚合反应:
预混合阶段,聚合釜抽真空后,投入35wt%的复配乳化剂,15wt%的苯乙烯,15wt%的丁二烯,40wt%的环氧大豆油,70wt%的水,全部的羧酸型水性聚氨酯、3-巯基丙酸异辛酯和甲基硅醇钾,升温至45℃,
第一段反应,将过氧化新癸酸异丙苯酯与剩余的水混合后形成引发剂溶液,与剩余的复配乳化剂、苯乙烯、丁二烯和环氧大豆油一起滴加到聚合釜中,维持反应温度45℃,在3小时之间滴完,
第二段反应,在65℃下保温反应2小时,加入N-异丙基羟胺中止反应,然后进行减压闪蒸脱气处理,脱除未反应的单体,
C、后处理,降温至40℃以下,加入6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉搅拌均匀,加入pH调节剂甲基硅醇钾调节pH至7-9,用200目不锈钢网过滤得到成品。
该丁苯胶乳以丁二烯、苯乙烯为主要单体,采用种子乳液聚合工艺,以聚氨酯水性分散体作为种子,加入功能单体、环保交联单体,乳化剂采用阴乳化剂与非离子离子乳化剂复合使用,热反应型过硫酸盐类为引发剂,新型环保分子量调节剂,采用多阶梯控温工艺进行高温乳液聚合,使胶乳机械稳定性极大提高,防止了凝胶的产生。最后经减压闪蒸脱气后加入PH调节剂与终止剂等合成出一种新型环保织物涂层用丁苯胶乳。用于织物涂布时,其胶膜具有良好的柔韧性,弹性,及优异的耐水性,耐溶剂性。
实施例2
一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,包括以下步骤:
A、备料,称取以下质量份数的组分:
水120kg,丁二烯75kg,苯乙烯55kg,磺酸型水性聚氨酯6kg,氨基丙基三甲氧基硅烷3kg,复配乳化剂3kg,过氧化新庚酸叔丁酯1.5kg,3-巯基丙酸丁酯1kg,单烷基二硫代胺基甲酸盐0.8kg,2-二氢化喹啉0.3kg,其中复配乳化剂包括1kg的乙烯基烷基酯磺酸钠和1.5kg的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵。
B、阶梯升温聚合反应:
预混合阶段,聚合釜抽真空后,投入60wt%的复配乳化剂,45wt%的苯乙烯,45wt%的丁二烯,60wt%的氨基丙基三甲氧基硅烷,80wt%的水,全部的磺酸型水性聚氨酯和3-巯基丙酸丁酯,升温至65℃,
第一段反应,将过氧化新庚酸叔丁酯与剩余的水混合后形成引发剂溶液,与剩余的复配乳化剂、苯乙烯、丁二烯和氨基丙基三甲氧基硅烷一起滴加到聚合釜中,维持温度65℃,在8小时之间滴完,
第二段反应,在65℃下保温反应2小时,加入单烷基二硫代胺基甲酸盐,
C、后处理,降温至40℃以下,加入2-二氢化喹啉,搅拌均匀,加入甲基硅醇钠调节pH至7.5-8.5,300目过滤得到成品。
实施例3
一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,包括以下步骤:
A、备料,称取以下质量份数的组分:水110kg,丁二烯65kg,苯乙烯35kg,非离子型水性聚氨酯2kg,羧酸型水性聚氨酯2kg,N-异丁氧基甲基丙烯酰胺1kg,环氧大豆油1kg,烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵0.3kg,烯丙基羟丙基磺酸钠0.7kg,过氧化新癸酸叔丁酯0.3kg,过氧化二碳酸双4-叔丁基环己酯0.3kg,2.4-二苯基-4-甲基-1-戊烯0.2kg,3-巯基丙酸丁酯0.3kg,单芳基二硫代胺基甲酸盐0.5kg,N-苯基-α-苯胺0.2kg,
B、阶梯升温聚合反应:
预混合阶段,聚合釜抽真空后,投入50wt%的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵和烯丙基羟丙基磺酸钠,35wt%的苯乙烯,35wt%的丁二烯,50wt%的N-异丁氧基甲基丙烯酰胺和环氧大豆油,75wt%的水,全部的非离子型水性聚氨酯、羧酸型水性聚氨酯、2.4-二苯基-4-甲基-1-戊烯和3-巯基丙酸丁酯,升温至50-55℃,
第一段反应,将过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二碳酸双4-叔丁基环己酯与剩余的水混合后形成引发剂溶液,与剩余的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基羟丙基磺酸钠、苯乙烯、丁二烯、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺和环氧大豆油一起滴加到聚合釜中,在4-5小时之间滴完,维持反应温度在50-60℃之间,
第二段反应,在65℃下保温反应2小时,加入单芳基二硫代胺基甲酸盐,搅拌均匀,中止反应,
C、后处理,降温至40℃以下,加入N-苯基-α-苯胺防老化,加入液碱调节pH至7-9,优选调节至pH8,250目不锈钢网过滤得到成品。
实施例4
一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,包括以下步骤:
A、备料,称取以下质量份数的组分:水105kg,丁二烯48kg,苯乙烯45kg,种子乳胶3.6kg,交联单体1.8kg,复配乳化剂0.9kg,引发剂0.7kg,分子量调节剂0.7kg,终止剂0.7kg,防老剂0.15kg,
其中,种子乳胶包括羧酸型水性聚氨酯、磺酸型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯以重量比1:1:1混合,交联单体包括环氧大豆油、氨基丙基三甲氧基硅烷和N-异丁氧基甲基丙烯酰胺以重量比1:1:1混合,复配乳化剂包括乙烯基烷基酯磺酸钠、烯丙基羟丙基磺酸钠和烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵以重量比1:1:1混合,引发剂包括过氧化新癸酸异丙苯酯0.1kg、过氧化新庚酸叔丁酯0.1kg、过氧化新癸酸叔丁酯0.2kg和过氧化二碳酸双4-叔丁基环己酯0.3kg,分子量调节剂包括3-巯基丙酸异辛酯0.2kg、3-巯基丙酸丁酯0.2kg和2.4-二苯基-4-甲基-1-戊烯0.3kg,终止剂包括N-异丙基羟胺0.1kg、单烷基二硫代胺基甲酸盐0.1kg、单芳基二硫代胺基甲酸盐0.1kg、盐酸羟胺0.1kg、硫酸羟胺0.1kg和九水合硫化钠0.2kg,防老剂包括6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉0.03kg、2-二氢化喹啉0.03kg、N-苯基-α-苯胺0.03kg、N-苯基-β-萘胺0.03kg和对苯二胺0.03kg。
B、阶梯升温聚合反应:
预混合阶段,聚合釜抽真空后,投入42%的复配乳化剂,35%的苯乙烯,25%的丁二烯,45%的交联单体,72%的水,全部的种子乳胶和分子量调节剂,升温至49℃,
第一段反应,将引发剂与剩余的水混合后形成引发剂溶液,与剩余的复配乳化剂、苯乙烯、丁二烯和交联单体一起滴加到聚合釜中,在5小时之间滴完,维持反应温度在49-54℃之间,
第二段反应,升温至65℃,保温反应2小时,加入终止剂,
C、后处理,降温至39℃,加入防老剂,加入液碱调节pH至7.5-9,过滤得到成品。
实施例5
一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,包括以下步骤:
A、备料,称取以下质量份数的组分:水108kg,丁二烯58kg,苯乙烯48kg,种子乳胶3.9kg,交联单体2.1kg,复配乳化剂2.1kg,引发剂1.2kg,分子量调节剂0.9kg,终止剂0.6kg,防老剂0.24kg,
其中,种子乳胶包括羧酸型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯以重量比1:2混合,交联单体包括环氧大豆油、氨基丙基三甲氧基硅烷和N-异丁氧基甲基丙烯酰胺以重量比1:1:1混合,复配乳化剂包括乙烯基烷基酯磺酸钠、烯丙基羟丙基磺酸钠和烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵以重量比1:1:1混合,引发剂包括过氧化新癸酸异丙苯酯0.4kg、过氧化新庚酸叔丁酯0.8kg,分子量调节剂包括3-巯基丙酸异辛酯0.2kg和2.4-二苯基-4-甲基-1-戊烯0.7kg,终止剂包括N-异丙基羟胺0.2kg、单烷基二硫代胺基甲酸盐0.2kg和单芳基二硫代胺基甲酸盐0.2kg,防老剂包括6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉0.12kg和2-二氢化喹啉0.12kg。
B、阶梯升温聚合反应:
预混合阶段,聚合釜抽真空后,投入48%的复配乳化剂,38%的苯乙烯,38%的丁二烯,45%的交联单体,76%的水,全部的种子乳胶和分子量调节剂,升温至52℃,
第一段反应,将引发剂与剩余的水混合后形成引发剂溶液,与剩余的复配乳化剂、苯乙烯、丁二烯和交联单体一起滴加到聚合釜中,在5小时之间滴完,维持反应温度在52-54℃之间,
第二段反应,升温至65℃,保温反应2小时,加入终止剂,
C、后处理,降温至36-38℃,加入防老剂,加入液碱调节pH至7.5-8,过滤得到成品。
结果分析
胶乳的测试方法采用的标准如下:
总固含量: SH/T1154-92,
粘度: SH/T1152-92,
PH值: SH/T1150-92,
表面张力: SH/T1156-92,
机械稳定性: SH/T1151-92,
化学稳定性: SH/T1608-95,
粒径: AUTOSIZER IIC粒径仪。
应用例1
(1)将胶乳和增稠剂等按照一定比例配制成涂料浆料,然后将浆料均匀地涂在织物上,涂料用量为5g/m2,粘合剂用量16%,烘焙时间3Min,空白硬挺度为4.0cm。
(2)将自制的胶乳与市售其他产品在各自最佳条件下进行性能比较,结果见下表
(3)胶乳的测试方法采用的标准如下:
摩擦牢度测定:按照ISOA04标准评定等级
给色量:DataMASTER测色配色
硬挺度:GB/T18318-2001
(4)从比较结果可以看出,本发明产品实施例1在100℃烘焙下,干湿摩擦牢度较其他产品性能好,手感比较柔软,且在高温下也具有良好的使用性能。BLJ-707在较高温度下牢度较好,但给色量较低。MR-D手感偏软,干湿摩擦牢度一般。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A、备料,称取以下质量份数的组分:
B、阶梯升温聚合反应:
预混合阶段,聚合釜抽真空后,投入35-60%的复配乳化剂,15-45%的苯乙烯,15-45%的丁二烯,40-60%的交联单体,70-80%的水,全部的种子乳胶和分子量调节剂,升温至45-65℃,
第一段反应,将引发剂与剩余的水混合后形成引发剂溶液,与剩余的复配乳化剂、苯乙烯、丁二烯和交联单体一起滴加到聚合釜中,在3-8小时之间滴完,
第二段反应,在65℃下保温反应2小时,加入终止剂,
C、后处理,降温至40℃以下,加入防老剂,调节pH至7-9,得到成品。
2.根据权利要求1所述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,所述的种子胶乳为聚氨酯分散体。
3.根据权利要求2所述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,所述的聚氨酯分散体为羧酸型水性聚氨酯、磺酸型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,所述的引发剂为过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化新庚酸叔丁酯、过氧化新癸酸叔丁酯或过氧化二碳酸双4-叔丁基环己酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,所述的交联单体为环氧大豆油、氨基丙基三甲氧基硅烷、N-异丁氧基甲基丙烯酰胺中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,所述的分子量调节剂为3-巯基丙酸异辛酯、3-巯基丙酸丁酯、2.4-二苯基-4-甲基-1-戊烯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,在步骤B的预混合阶段,还投入有质量份数为0.1-1份的pH缓冲剂,所述的pH缓冲剂包括甲基硅醇钾或甲基硅醇钠中的任意一种或几种。
8.根据权利要求1所述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,所述的终止剂包括N-异丙基羟胺、单烷基二硫代胺基甲酸盐、单芳基二硫代胺基甲酸盐、盐酸羟胺、硫酸羟胺或九水合硫化钠中的任意一种或几种,所述的防老剂为6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、2-二氢化喹啉、N-苯基-α-苯胺、N-苯基-β-萘胺和对苯二胺中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的织物涂层用丁苯胶乳的制备方法,其特征在于,所述的复配乳化剂包括乙烯基烷基酯磺酸钠、烯丙基羟丙基磺酸钠和烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵中的任意两种。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的制备方法制得的织物涂层用丁苯胶乳。
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