CN106947232A - 一种pc/abs塑料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PC/ABS塑料及其制备方法与应用，解决了由于ABS本身的味道很重，导致所制得的PC/ABS也会具有令人感到不舒适的异味的问题，其技术方案要点是一种PC/ABS塑料，所述PC/ABS塑料的制备原料由以下组分组成，各组分及其质量份数如下：ABS树脂 28~32份、PC树脂 68~72份、MBS 5~8份、MAH‑g‑GMA 2~3份、抗氧化剂0.1~0.2份、偶联剂0.2~0.5份、无机填料20~30份、EMA树脂 2~5份、除味剂0.1~0.2份，通过双螺杆挤出机挤出，造粒，并通过注塑制得遮阳罩，具有低气味和优良的力学性能，可以避免由于遮阳罩味道过大而造成路人不舒适；同时，机械性能好，抗冲击能力和强度高，在室外受到石子等物体碰撞时不容易破裂，使用年限长。

Description

一种PC/ABS塑料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子材料，特别涉及一种PC/ABS塑料及其制备方法与应用。
背景技术
进入21世纪，工程塑料以其独特的用途与性能，在我国现代化建设，特别是高新技术产业中发挥着越来越重要的作用。随着汽车、电子、电气、通讯、机械行业的蓬勃发展，工程塑料的应用领域与应用数量持续以较高的速度不断增长。
PC/ABS合金作为一种重要的工程塑料，由PC和ABS共混而来，ABS的加入提高了PC的冲击强度，ABS的含量及品种影响PC/ABS的力学性能，ABS能提高PC的耐溶剂应力开裂性能。具有耗资少、周期短，风险小、效益高的特点，从而使聚合物合金的发展加速。
如授权公告为CN103709710B的专利公开的一种加工性能优异的PC/ABS合金材料及其制备方法，以PC、ABS为基体树脂原料，以MBS为增韧剂，以SMA和/或马来酸酐接枝ABS(MAH-g-ABS)为相容剂，以MS树脂和/或聚萜烯树脂为流动改性树脂，并辅以少量的抗氧剂和流动改性助剂。制得的PC/ABS合金材料，该材料具有优良的加工性能，而且具有强度高、韧性好等优点，但是由于ABS本身的味道很重，导致所制得的PC/ABS也会具有令人感到不舒适的异味，限制了ABS/PC合金的应用领域，影响了ABS/PC合金的发展。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种PC/ABS塑料，具有低气味和优良的力学性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种PC/ABS塑料，所述PC/ABS塑料的制备原料由以下组分组成，各组分及其质量份数如下：ABS树脂28～32份、PC树脂68～72份、MBS 5～8份、MAH-g-GMA2～3份、抗氧化剂0.1～0.2份、偶联剂0.2～0.5份、无机填料20～30份、EMA树脂2～5份、除味剂0.1～0.2份。
通过采用上述技术方案，PC树脂具有优良的机械性能、尺寸稳定性，其冲击强度在工程塑料中位于前列；耐热性和耐寒性佳，可在-100～140℃之间长期使用；透光性好，对可见光的透过率可达90％以上，综合性能在高端工程塑料中是名列前茅，是工业、农业、建筑业等不可缺少的重要材料；PC和ABS共混后可综合PC和ABS的优点，一方面，它可提高ABS的耐热性、抗冲击性和拉伸性能，使ABS用于高端领域；另一方面，它可降低PC的熔体黏度，提高PC的流动性，改善其加工性能，减少制品的内应力，减少冲击强度对缺口和厚度的敏感性，使PC可用于薄壁长流程制品的制造；当PC和ABS共混体系中加入的MBS树脂时，由于MBS具有典型的核-壳结构，在室温或低温下具有很高的抗冲击性，可使PC/ABS的抗冲击强度提高，同时还可以改善制品的耐寒性和加工流动性；MAH-g-GMA作为共混增容剂可以起到良好的增容作用，改善ABS和PC共混体系的缺口冲击性能；抗氧化剂的添加可以捕获聚合物的氧化过程中活性的游离基，生成非活性游离基，或者能够分解在氧化过程中产生的聚合物氢过氧化物，使链锁反应终止，延缓聚合物的氧化过程，从而使聚合物能顺利进行加工，并延长使用寿命；在PC/ABS树脂中添加无机填料能够提高模量、增强塑料，同时降低成本，同时通过偶联剂可以改善合成树脂与填料的界面性能，在加工过程中可降低PC/ABS合金的熔体的粘度，改善无机填料的分散度以提高加工性能，进而提升材料的表面质量及机械性能；EMA树脂具有良好的聚合物相容性，能够提供一种优异的平衡可作为PC/ABS合金的相容增韧剂，同时EMA树脂具有高强度、高韧性、耐高温等特点，具有一定的阻燃效果；同时，EMA与MAH-g-GMA共混过程中会反应生成GMA-G-EMA，进一步提升体系的交联度，同时还具有增韧效果；除味剂可以除去PC/ABS合金由于ABS本身所散发的气味，降低合金整体的VOC含量，提升了PC/ABS合金的应用范围。
作为优选，所述ABS中苯乙烯含量占总比重的45～55wt％。
通过采用上述技术方案，上述含量的苯乙烯的可以尽可能地在不破坏体系其他性能的同时，赋予ABS刚性、硬度、光泽性和良好的加工性，苯乙烯的加入使得其加工性变好的原因是苯环会使分子链柔性降低，相互缠结变弱，使得材料的粘度呈现更强的温度敏感性，在加工过程中分子链解缠结更快，流动性增加。
作为优选，所述PC选为双酚A型聚碳酸酯，其重均分子量为25000～35000。
通过采用上述技术方案，双酚A型PC是一种无定形的工程塑料，具有良好的韧性、透明性和耐热性，碳酸酯基团赋予韧性和耐用性，双酚A基团赋予高的耐热性。
作为优选，所述抗氧化剂为主抗氧化剂1076和辅助抗氧化剂168按照质量比为1∶1复配而成。
通过采用上述技术方案，抗氧化剂1076是一种非污染型无毒受阻酚类抗氧化剂，与PC的结构相似度高，相容性好，具有对光稳定、不易变色、不污染、不着色、挥发性低、耐水抽提、相容性好、抗氧化效能高的优点，可以防止基材热氧化降解，在产品的聚合、制成或最终使用阶段均适于添加，抗氧化剂168并用有良好的协同效应，进一步提高聚合材料热加工过程中的稳定性。
作为优选，所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷的一种或者多种。
通过采用上述技术方案，γ-巯丙基三甲氧基硅烷可增强材料的耐腐性、抗氧化性以及增加其与树脂等高分子的粘接性，，能有效提高橡胶的力学性能和耐磨性能；苯基三甲氧基硅烷适用于处理硅灰石、1500目氢氧化铝等无机填料，可以使这些无机填料的表面具有疏水性，从而增加了它们在聚合物中的分散性，降低聚合物融化粘度；同时，苯基三甲氧基硅烷能够改善其他硅烷的热稳定性；乙烯基三乙氧基硅烷是一种双功能分子，它即可和无机填料反应，也可和有机高分子反应，可用作多种矿物填充聚合物的粘和，适用于处理滑石粉等含硅无机填料，同时还能够活化1500目氢氧化铝，使其具备阻燃性，且上述偶联剂的添加能够具有一定的消泡效果。
作为优选，所述无机填料为1500目滑石粉和1500目氢氧化铝按质量比5∶1混合而成。
通过采用上述技术方案，滑石粉和1500目氢氧化铝经过偶联剂改性后，通过偶联剂的偶联作用，分散在体系中，既起到了增强的效果，同时，当乙烯基三乙氧基硅烷将1500目氢氧化铝改性后，还具有了阻燃的效果；滑石粉具有吸附性，能够进一步吸附ABS和PC在熔融共混中散发出来的异味。
作为优选，所述除味剂为乙酰柠檬酸三丁酯和十二烷基苯磺酸钠按照质量比为1∶2复配而成。
通过采用上述技术方案，乙酰柠檬酸三丁酯能够稳定ABS，减少挥发性有机物的产生，同时具有增塑的效果，且污染性低，并且通过十二烷基苯磺酸钠对体系的乳化作用，改变了界面状态，显著降低了表面张力，从而进一步减少了有小分子有机物的产生，乙酰柠檬酸三丁酯和十二烷基苯磺酸钠复配起到了更好的化学除味效果。
本发明的第二个目的是提供一种PC/ABS塑料的制备方法，进一步减轻PC/ABS合金中存在的异味。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种PC/ABS塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将PC树脂在110～130℃至干燥含水率小于0.10％，ABS树脂在50～80℃通风干燥6～8h；
(2)称取ABS树脂、PC树脂、MBS、MAH-g-GMA、抗氧化剂、偶联剂、EMA树脂、除味剂倒入高速搅拌桶，搅拌转速为320～420r/r/min；
(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，将无机填料从该双螺杆挤出机的侧进料口通入挤出机中，双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180～190℃，二区230～240℃，三区240～250℃，四区245～255℃，五区245～255℃，六区245～255℃，七区220～250℃，八区235～245℃，机头225～235℃，双螺杆挤出机转速为240～360r/r/min，挤出造粒，得到PC/ABS合金塑料粒子。
通过采用上述技术方案，将ABS提前干燥，通过通风干燥，事先带走一部分ABS散发出来的异味，干燥温度控制在50～80℃之间，可以避免ABS过度老化，影响使用；高速搅拌机使原料与助剂能够充分混合，经过双螺杆挤出机熔融挤出，造粒，得到PC/ABS合金，双螺杆挤出机在相同的挤出量下，物料在螺杆中停留时间短，加速物料的着色和混和，且其混合、塑化效果好，并有良好的白洁功能，能够促进材料混合，提高混合材料的分散和塑化效果，确保排出物料中的大量水分和低分子挥发物，使物料分散均匀，使出料更加细腻，从而提高PC/ABS合金表面更加的光滑度，改善物料的流动性，减少流动痕的产生。
作为优选，将步骤(3)得到的塑料粒子在60℃鼓风干燥箱中烘干12h。
通过采用上述技术方案，将得到的塑料粒子再次在鼓风干燥箱中烘干，再次通过加热烘跑小分子挥发物，进一步减少了PC/ABS合金的异味。
本发明的第三个目的是提供一种PC/ABS塑料的应用，拓宽了PC/ABS塑料的应用领域。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
该PC/ABS塑料可用于制作室外配电箱的遮阳罩。
通过采用上述技术方案，该PC/ABS塑料具有低气味且机械性能好的特点，将该PC/ABS塑料用于室外配电箱的遮阳罩，首先可以避免由于遮阳罩味道过大而造成路人不舒适；同时，机械性能好，抗冲击能力和强度高，在室外受到石子等物体碰撞时不容易破裂，使用年限长。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、该PC/ABS合金通过除味剂的添加减少了ABS在熔融过程中产生的挥发性小分子有机物，再通过苯基三甲氧基硅烷活化滑石粉，使得滑石粉具有吸附挥发性小分子有机物的效果，进一步降低了异味的生成，并且在制备过程中，通过通风干燥初步带走ABS表面的挥发性小分子有机物，再通过二次烘干，烘跑PC/ABS合金中的挥发性小分子有机物，大大降低了PC/ABS合金所带的异味；
2、该PC/ABS合金无机填料增强，并通过MBS、MAH-g-GMA、EMA树脂增容增韧，MAH-g-GMA和EMA树脂会发生接枝反应，进一步增加体系的交联度，提升了该PC/ABS合金的力学性能，具有优良的加工性能，而且具有强度高、韧性好等优点；
3、该PC/ABS合金通过乙烯基三乙氧基硅烷活化氢氧化铝并通过苯基三甲氧基硅烷稳定乙烯基三乙氧基硅烷提升了该PC/ABS合金的阻燃效果。
具体实施方式
选择1500目滑石粉和1500目氢氧化铝按质量比为5∶1混合作为PC/ABS合金的无机填料，将该无机填料在50℃下烘干5～8h。
选择乙酰柠檬酸三丁酯和十二烷基苯磺酸钠按照质量比为1∶2混合作为PC/ABS合金的除味剂。
将γ-巯丙基三甲氧基硅烷编号为偶联剂A；
将苯基三甲氧基硅烷编号为偶联剂B；
将乙烯基三乙氧基硅烷编号为偶联剂C；
将γ-巯丙基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷按质量比1∶1混合使用编号为偶联剂D；
将苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷按质量比1∶1混合使用编号为偶联剂E；
将γ-巯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷按质量比1∶1∶1混合使用作为偶联剂F。
将主抗氧化剂1076和辅助抗氧化剂168按照质量比为1∶1混合使用作为PC/ABS合金的抗氧化剂。
实施例一
(1)将PC树脂在110℃至干燥含水率小于0.10％，ABS树脂在80℃通风干燥6h；
(2)按1份＝100g的比例称取ABS树脂28份、PC树脂68份、MBS 5份、MAH-g-GMA2份、抗氧化剂0.1份、偶联剂A 0.2份、EMA树脂2份、除味剂0.1份，倒入高速搅拌桶，搅拌转速为320r/min，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，将无机填料20份从该双螺杆挤出机的侧进料口通入挤出机中，双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180～190℃，二区230～240℃，三区240～250℃，四区245～255℃，五区245～255℃，六区245～255℃，七区220～250℃，八区235～245℃，机头225～235℃，双螺杆挤出机转速为240r/min，挤出造粒，得到PC/ABS合金塑料粒子；
(4)将步骤(3)得到的塑料粒子在60℃鼓风干燥箱中烘干12h。
实施例二
(1)将PC树脂在120℃至干燥含水率小于0.10％，ABS树脂在80℃通风干燥6h；
(2)按1质量份＝100g的比例称取ABS树脂32份、PC树脂72份、MBS 8份、MAH-g-GMA3份、抗氧化剂0.2份、偶联剂B0.5份、EMA树脂5份、除味剂0.2份，倒入高速搅拌桶，搅拌转速为400r/min，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，将无机填料30份从该双螺杆挤出机的侧进料口通入挤出机中，双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180～190℃，二区230～240℃，三区240～250℃，四区245～255℃，五区245～255℃，六区245～255℃，七区220～250℃，八区235～245℃，机头225～235℃，双螺杆挤出机转速为280r/min，挤出造粒，得到PC/ABS合金塑料粒子；
(4)将步骤(3)得到的塑料粒子在60℃鼓风干燥箱中烘干12h。
实施例三
(1)将PC树脂在115℃至干燥含水率小于0.10％，ABS树脂在60℃通风干燥6h；
(2)按1质量份＝100g的比例称取ABS树脂30份、PC树脂71份、MBS 6份、MAH-g-GMA2.8份、抗氧化剂0.2份、偶联剂C0.4份、EMA树脂4份、除味剂0.2份，倒入高速搅拌桶，搅拌转速为350r/min，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，将无机填料26份从该双螺杆挤出机的侧进料口通入挤出机中，双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180～190℃，二区230～240℃，三区240～250℃，四区245～255℃，五区245～255℃，六区245～255℃，七区220～250℃，八区235～245℃，机头225～235℃，双螺杆挤出机转速为290r/min，挤出造粒，得到PC/ABS合金塑料粒子；
(4)将步骤(3)得到的塑料粒子在60℃鼓风干燥箱中烘干12h。
实施例四
(1)将PC树脂在115℃至干燥含水率小于0.10％，ABS树脂在60℃通风干燥6h；
(2)按1质量份＝100g的比例称取ABS树脂29份、PC树脂69份、MBS 7份、MAH-g-GMA2.2份、抗氧化剂0.15份、偶联剂D 0.3份、EMA树脂3份、除味剂0.15份，倒入高速搅拌桶，搅拌转速为360r/min，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，将无机填料22份从该双螺杆挤出机的侧进料口通入挤出机中，双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180～190℃，二区230～240℃，三区240～250℃，四区245～255℃，五区245～255℃，六区245～255℃，七区220～250℃，八区235～245℃，机头225～235℃，双螺杆挤出机转速为300r/min，挤出造粒，得到PC/ABS合金塑料粒子；
(4)将步骤(3)得到的塑料粒子在60℃鼓风干燥箱中烘干12h。
实施例五
(1)将PC树脂在115℃至干燥含水率小于0.10％，ABS树脂在60℃通风干燥6h；
(2)按1质量份＝100g的比例称取ABS树脂31份、PC树脂70份、MBS 6.5份、MAH-g-GMA2.4份、抗氧化剂0.1份、偶联剂E 0.25份、EMA树脂3.5份、除味剂0.2份，倒入高速搅拌桶，搅拌转速为390r/min，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，将无机填料28份从该双螺杆挤出机的侧进料口通入挤出机中，双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180～190℃，二区230～240℃，三区240～250℃，四区245～255℃，五区245～255℃，六区245～255℃，七区220～250℃，八区235～245℃，机头225～235℃，双螺杆挤出机转速为280r/min，挤出造粒，得到PC/ABS合金塑料粒子；
(4)将步骤(3)得到的塑料粒子在60℃鼓风干燥箱中烘干12h。
实施例六
(1)将PC树脂在125℃至干燥含水率小于0.10％，ABS树脂在70℃通风干燥6h；
(2)按1质量份＝100g的比例称取ABS树脂32份、PC树脂68份、MBS 7.5份、MAH-g-GMA2.6份、抗氧化剂0.2份、偶联剂F0.35份、EMA树脂4.5份、除味剂0.2份，倒入高速搅拌桶，搅拌转速为360r/r/min，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，将无机填料24份从该双螺杆挤出机的侧进料口通入挤出机中，双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180～190℃，二区230～240℃，三区240～250℃，四区245～255℃，五区245～255℃，六区245～255℃，七区220～250℃，八区235～245℃，机头225～235℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出造粒，得到PC/ABS合金塑料粒子；
(4)将步骤(3)得到的塑料粒子在60℃鼓风干燥箱中烘干12h。
按上述六组实施例制成6组PC/ABS材料，进行性能测试，测试项目及测试标准如下：
拉伸强度(Mpa)：按照GB/T 1040.2-2006进行测试；
弯曲强度(Mpa)：按照GB/T 9341-2008进行测试；
弯曲模量(Mpa)：按照GB/T 9341-2008进行测试；
缺口冲击强度(KJ/m2)：23℃环境下，按照GB/T 1843-2008进行测试；
流动痕数量：每组样品在120℃除湿干燥4h后直接注塑，制得户外配电箱所用的遮阳罩；控制注塑温度300℃，模具温度80℃；观察材料表面的流动痕，流动痕大于1em，则改组样品的得分加1，计算后，若每组样品得分＜1，则为无流动痕；若每组样品得分＞1且＜3，则为轻微流动痕；若每组样品得分＞3且＜7，则为中度流动痕；若每组样品得分＞7，则为重度流动痕；气味测试：随机抽取20人对遮阳罩进行气味测试，测试方法如下：
1、将遮阳罩置于100mx100m，高5m的房间内，并保证房间内风力小于1级；
2、令20人从遮阳罩处开始向远离遮阳罩方向行走，并记录下无法感受到气味时，人与遮阳罩之间的距离，取平均数进行记录。
测试结果如下表：
综上，选择实施例五作为最优实施例。
对比例一
对比例一为市售的PC/ABS(一)以及通过该PC/ABS合金制得的遮阳罩。
对比例二
对比例二为市售的PC/ABS(二)以及通过该PC/ABS合金制得的遮阳罩。
对比例三
对比例三为对实施例五除ABS树脂以及PC树脂之外，不添加其他助剂制得的PC/ABS合金以及通过该PC/ABS合金。
对比例四
对比例四为不添加除味剂所制得的PC/ABS合金以及通过该PC/ABS合金。
对比例五
对比例五为不添加无机填料所制得的PC/ABS合金。
将上述五对比例同样进行测试，并与实施例五做对比。
测试结果如下表：
综上，相较于市售PC/ABS合金，本发明所提供的PC/ABS合金具有十分显著的低气味的特点，且同时具有较好的增强、增韧效果，体系内的交联度高，不容易出现流动痕，使制得的遮阳罩表面光亮，光洁度高。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种PC/ABS塑料，其特征在于，所述PC/ABS塑料的制备原料由以下组分组成，各组分及其质量份数如下：ABS树脂 28~32份、PC树脂 68~72份、MBS 5~8份、MAH-g-GMA 2~3份、抗氧化剂0.1~0.2份、偶联剂0.2~0.5份、无机填料20~30份、EMA树脂 2~5份、除味剂0.1~0.2份。
2.根据权利要求1所述的一种PC/ABS塑料，其特征在于，所述 ABS中苯乙烯含量占总比重的45~55wt%。
3.根据权利要求1所述的一种PC/ABS塑料，其特征在于，所述PC选为双酚A型聚碳酸酯，其重均分子量为25000~35000。
4.根据权利要求1所述的一种PC/ABS塑料，其特征在于，所述抗氧化剂为主抗氧化剂1076和辅助抗氧化剂168按照质量比为1:1复配而成。
5.根据权利要求1所述的一种PC/ABS塑料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的一种PC/ABS塑料，其特征在于，所述无机填料为1500目滑石粉和1500目氢氧化铝按质量比5：1混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种PC/ABS塑料，其特征在于，所述除味剂为乙酰柠檬酸三丁酯和十二烷基苯磺酸钠按照质量比为1:2复配而成。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种PC/ABS塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将PC树脂在110~130℃至干燥含水率小于0.10%，ABS树脂在50~80℃通风干燥6~8h；
（2）称取ABS树脂、PC树脂、MBS、MAH-g-GMA、抗氧化剂、偶联剂、EMA树脂、除味剂倒入高速搅拌桶，搅拌转速为320~420r/min；
（3）将步骤（2）制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，将无机填料从该双螺杆挤出机的侧进料口通入挤出机中，双螺杆挤出机的螺筒内温度为：一区180~190℃，二区230~240℃，三区240~250℃，四区245~255℃，五区245~255℃，六区245~255℃，七区220~250℃，八区235~245℃，机头225~235℃，双螺杆挤出机转速为240~360 r/min，挤出造粒，得到PC/ABS合金塑料粒子。
9.根据权利要求8所述的一种PC/ABS塑料的制备方法，其特征在于，将步骤（3）得到的塑料粒子在60℃鼓风干燥箱中烘干12h。
10.根据权利要求1-7任一项所述的一种PC/ABS塑料的应用，该PC/ABS塑料可用于制作室外配电箱的遮阳罩。
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