CN108976857A - 涂料组合物、蒙皮及浮空器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涂料组合物、蒙皮及浮空器。该涂料组合物包括有机树脂的低聚物、引发剂、光触媒添加剂、杀菌剂以及挥发性有机溶剂。本申请提供的涂料组合物中挥发性有机溶剂的加入能够为上述组分提供一个良好的媒介环境，这有利于使涂料组合物中的各组分均匀混合，进而有利于提高形成的涂层的平整性；在上述媒介环境中有机物树脂能够在引发剂的作用下固化形成涂层，而光触媒添加剂的加入能够使涂层表面的有机物(如鸟粪等)在其催化作用下发生分解，进而使其具有防霉的优点；此外杀菌剂的加入能够使上述涂层具有良好的抗菌性。在此基础上，本申请提供的涂料组合物形成的涂层具有优异的防霉防菌性。

Description

涂料组合物、蒙皮及浮空器
技术领域
本发明涉及浮空器制造领域，具体而言，涉及一种涂料组合物、蒙皮及浮空器。
背景技术
现有的蒙皮材料制成的浮空器在存储、飞行或驻空期间，雨水和细菌滋生会使蒙皮材料发生分解，同时鸟屎、粉尘及其他赃物还会使蒙皮材料受到污染。
为了解决蒙皮材料制作浮空器在存储、飞行或驻空期间由于雨水和细菌滋生分解蒙皮材料，或鸟粪、粉尘及其他赃物污染蒙皮材料。现有技术有记载了一种复合型抗菌防霉涂层织物及其制备方法，其缺陷为：(1)涂层单一，材料不耐候，未能运用于蒙皮材料；(2)仅为纤维束表面涂层，未能形成有效涂层膜，未能有效保护全部蒙皮表面；(3)仅是服用功能，未能运用于高性能充气结构领域。
鉴于上述问题的存在，有必要提供一种具有防霉防污性能的蒙皮材料。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种涂料组合物、蒙皮及浮空器，以解决现有的蒙皮材料制成的浮空器在存储、飞行或驻空期间，易被雨水和细菌分解，同时又容易受到污染的问题。
为了实现上述目的，本发明一个方面提供了一种涂料组合物，该涂料组合物包括有机树脂的低聚物、引发剂、光触媒添加剂、杀菌剂以及挥发性有机溶剂。
进一步地，除了挥发性有机溶剂外，按重量份计，涂料组合物包括65～90份有机树脂的低聚物、1～6份引发剂、3～5份光触媒添加剂以及1～5份杀菌剂。
进一步地，光触媒添加剂与杀菌剂的重量比为1～3：1～5。
进一步地，按重量份计，涂料组合物还包括2～16份均相相容剂。
进一步地，光触媒添加剂选自纳米级锐钛型钛白粉、纳米级金红石型钛白粉、氧化锌、氧化锆组成的组中的一种或多种。
进一步地，纳米级锐钛型钛白粉为表面进行半球型微胶囊环氧改性的纳米级锐钛型钛白粉，纳米级金红石型钛白粉为表面进行半球型微胶囊环氧改性的纳米级金红石型钛白粉。
进一步地，有机树脂的低聚物选自有有机氟改性丙烯酸酯和/或脂肪族聚氨酯低聚物。
进一步地，引发剂为光引发剂，优选光引发剂选自α-羟烷基苯酮和/或酰基膦氧化物。
进一步地，杀菌剂选自银粉、苯扎氯铵和异噻唑啉酮组成的组中的一种或多种。
进一步地，均相相容剂选自环氧改性有机氟化合物、环氧改性丙烯酸酯和环氧改性聚氨酯组成的组中的一种或多种。
进一步地，挥发性溶剂选自乙酸乙酯、丙酮和丁酮组成的组中的一种或多种。
本申请另一方面还提供了一种蒙皮，包括一层或多层防霉防污层，至少一层防霉防污层由上述涂料组合物涂覆、固化而成。
进一步地，蒙皮包括依次叠层设置的防霉防污层、耐候层、阻隔层和纤维层。
进一步地，耐候层为添加有金红石型钛白粉和/或抗紫外老化剂的丙烯酸酯-脂肪族聚酯聚氨酯共聚物涂层、脂肪族聚酯TPU涂层或脂肪族聚醚TPU涂层。
进一步地，阻隔层为高阻隔聚氨酯TPU材料，高阻隔聚氨酯TPU材料中添加有MMT、石墨烯和氧化硅组成的组中的一种或多种。
进一步地，纤维层选自聚苯撑吡啶并二咪唑纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳酯纤维或芳纶纤维组成的组中的一种或多种。
本申请又一方面还提供了一种浮空器，包括蒙皮，蒙皮为上述蒙皮。
应用本发明的技术方案，本申请提供的涂料组合物中挥发性有机溶剂的加入能够为上述组分提供一个良好的媒介环境，这有利于使涂料组合物中的各组分均匀混合，进而有利于提高形成的涂层的平整性；在上述媒介环境中有机物树脂能够在引发剂的作用下固化形成涂层，而光触媒添加剂的加入能够使涂层表面的有机物(如鸟粪等)在其催化作用下发生分解，进而使其具有防霉的优点；此外杀菌剂的加入能够使上述涂层具有良好的抗菌性。在此基础上，本申请提供的涂料组合物形成的涂层具有优异的防霉防菌性。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的蒙皮材料制成的浮空器在存储、飞行或驻空期间，易被雨水和细菌分解，同时又容易受到污染的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种涂料组合物，该涂料组合物包括有机树脂的低聚物、引发剂、光触媒添加剂、杀菌剂以及挥发性有机溶剂。
本申请提供的涂料组合物中挥发性有机溶剂的加入能够为上述组分提供一个良好的媒介环境，这有利于使涂料组合物中的各组分均匀混合，进而有利于提高形成的涂层的平整性；在上述媒介环境中有机物树脂能够在引发剂的作用下固化形成涂层，而光触媒添加剂的加入能够使涂层表面的有机物(如鸟粪等)在其催化作用下发生分解，进而使其具有防霉的优点；此外杀菌剂的加入能够使上述涂层具有良好的抗菌性。在此基础上，本申请提供的涂料组合物形成的涂层具有优异的防霉防菌性。
上述涂料组合物形成的涂层具有良好的防霉防菌性。在一种优选的实施方式中，除了挥发性有机溶剂外，按重量份计，涂料组合物包括65～90份有机树脂的低聚物、1～6份引发剂、3～5份光触媒添加剂以及1～5份杀菌剂。本申请提供的涂料组合物固化形成涂层后，上述挥发性有机溶剂会挥发出去，因而通常情况下挥发性有机溶剂的用量只要能够使涂料组合物中的各种组分混合均匀即可。而除了上述挥发性有机溶剂外，其他各组分的用量包括但不限于上述范围，但将其限定在上述范围内有利于提高上述涂料组合物形成的涂层的综合性能。
在一种优选的实施方式中，光触媒添加剂与杀菌剂的重量比为1～3：1～5。光触媒添加剂与杀菌剂的用量包括但不限于上述范围，但将二者的比例限定在上述范围内有利于使上述两种组分发生协同作用，进而提高涂层的防霉防菌性能。
具有上述组成的涂料组合物形成的涂层具有良好的综合性能。在一种优选的实施方式中，按重量份计，涂料组合物还包括2～16份均相相容剂。在上述涂料组合物中加入上述用量的均相相容剂，有利于进一步提高涂料组合物中的相容性，抑制分层现象的出现，进而进一步提高涂层的综合性能。
在一种优选的实施方式中，光触媒添加剂包括但不限于纳米级锐钛型钛白粉、纳米级金红石型钛白粉、氧化锌、氧化锆组成的组中的一种或多种。光触媒包括但不限于上述种类，然而上述几种光触媒添加剂具有来源广、成本较低等优点，因而选用上述几种光触媒添加剂有利于降低产品的成本。
优选纳米级锐钛型钛白粉为表面进行半球型微胶囊环氧改性的纳米级锐钛型钛白粉，纳米级金红石型钛白粉为表面进行半球型微胶囊环氧改性的纳米级金红石型钛白粉。上述表面环氧改性的二氧化钛颗粒上羟基基团的存在，有利于提高其与上述涂料组合物中的其它组分的相容性。
半球型微胶囊环氧改性的纳米级锐钛型/金红石型钛白粉的制备方法为：通过界面聚合法，调节溶剂配比制作半充满型微胶囊环氧改性的纳米级锐钛型/金红石型钛白粉。
在一种优选的实施方式中，有机树脂的低聚物包括但不限于有机氟改性丙烯酸酯和/或脂肪族聚氨酯低聚物。优选有机氟改性丙烯酸酯包括但不限制于哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司G01～G05系列，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯包括但不限制于上海釜顺国际贸易有限公司FS3001Z、FS3010Z、FS3030Z。
上述涂料组合物中，引发剂可以采用本领域常用的引发剂。在一种优选的实施方式中，引发剂为α-羟烷基苯酮和/或酰基膦氧化物。上述引发剂为光引发剂，加入光引发剂使其发生光固化反应，这有利于缩短涂层的固化时间和降低固化所需能量。优选α-羟烷基苯酮包括但不限制于Irgacure 1173(HMPP)、Irgacure 2959(HHMP)和Irgacure 184(HCPK))组成的组中的一种或多种；优选酰基膦氧化物包括但不限制于TEPO、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)和Irgacure 819(BAPO))组成的组中的一种或多种。加入上述引发剂有利于进一步缩短固化时间，同时提高涂层的综合性能。
上述涂料组合物中，杀菌剂可以选用本领域常用的种类。在一种优选的实施方式中，杀菌剂包括但不限于银粉、氧化锌粉、苯扎氯铵和异噻唑啉酮组成的组中的一种或多种。上述物质具有良好的杀菌效果，因而选用上述物质作为杀菌剂有利于进一步提高涂层的杀菌性。
在一种优选的实施方式中，均相相容剂包括但不限于环氧改性有机氟化合物和环氧改性丙烯酸酯和环氧改性聚氨酯组成的组中的一种或多种。环氧改性有机氟化合物、环氧改性丙烯酸酯和环氧改性聚氨酯具有良好的亲油亲水性，因而选用上述几种均相相容剂有利于更近一步提高水相和油相的相容性，进而更进一步提高涂层寿命。优选环氧改性有机氟化合物包括但不限于湖北远成赛创科技有限公司的有机氟环氧树脂、江苏三木集团环氧改性氟聚合物和六氟环氧丙烷(HFPO)聚合物组成的组中的一种或多种。优选环氧改性丙烯酸酯包括但不限于双酚A环氧丙烯酸酯(FS1400Z)。优选环氧改性聚氨酯包括但不限于东莞市拓鑫复合材料有限公司的TX-8810。
上述涂料组合物中，挥发性溶剂可以选用本领域常用的种类。在一种优选的实施方式中，挥发性溶剂包括但不限于乙酸乙酯、丙酮和丁酮组成的组中的一种或多种。上述几种有机溶剂具有优异的挥发性能，且挥发后残留少，价格低廉，因而选用上述有机溶剂作为本申请提供的涂料组合物的组分有利于降低产品成本，同时提高涂层的成膜性。
本申请的另一方面还提供了一种蒙皮，其包括一层或多层防霉防污层，其中至少一层防霉防污层由本申请提供的上述涂料组合物涂覆、固化而成。
本申请提供的涂料组合物中挥发性有机溶剂的加入能够为上述组分提供一个良好的媒介环境，这有利于使涂料组合物中的各组分均匀混合，进而有利于提高形成的涂层的平整性；在上述媒介环境中有机物树脂能够在引发剂的作用下固化形成涂层，而表面改性的锐钛矿型二氧化钛的加入能够使涂层表面的有机物(如鸟粪等)在其催化作用下发生分解，进而使其具有防霉的优点，同时表面环氧改性的二氧化钛颗粒上羟基基团的存在有利于提高其与上述涂料组合物中的其它组分的相容性；此外杀菌剂的加入能够使上述涂层具有良好的抗菌性。在此基础上，具有上述防霉防菌涂层的蒙皮能够保持表面长期光亮、洁净和较长的使用寿命。
在一种优选的实施方式中，蒙皮还包括依次层叠设置的防霉防污层、耐候层、阻隔层和纤维层。采用上述结构有利于进一步提高蒙皮的综合性能。
在一种优选的实施方式中，耐候层为添加有金红石型钛白粉、抗紫外老化剂等助剂的丙烯酸酯-脂肪族聚酯聚氨酯共聚物涂层、脂肪族聚酯TPU(热塑性聚氨酯弹性体)或脂肪族聚醚TPU(热塑性聚氨酯弹性体)涂层。上述几种涂层均具有良好的耐黄性和抗老化性，因而采用上述涂层中的一种或多种作为蒙皮的耐候层有利于提高蒙皮材料的耐候性。
在一种优选的实施方式中，阻隔层为添加有高阻隔聚氨酯TPU(热塑性聚氨酯弹性体)材料，所述高阻隔聚氨酯TPU(热塑性聚氨酯弹性体)材料中添加有MMT(蒙脱土)、石墨烯和氧化硅具有良好的隔热性能，因而采用上述材料中的一种或多种作为蒙皮的阻隔层有利于提高阻隔层的阻隔性能。
在一种优选的实施方式中，上述纤维层为聚苯撑吡啶并二咪唑纤维(PIPD)、聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO)、超高分子量聚乙烯纤维(UHWMPE)、芳酯纤维(LCP)或芳纶纤维(Aramid)等纤维布。上述材料具有优异的抗撕扯、抗断裂性能，因而采用上述材料有利于提高蒙皮的力学强度和韧性。
本申请的另一方面还提供了一种浮空器，其包括蒙皮，该蒙皮为具有上述防霉防污层的蒙皮。长期的雨水和细菌滋生会使浮空器的表面发生分解进而导致其外观变差，甚至发生霉烂及表面粗糙不平，这会导致飞行阻力增加。而由含有上述防霉防污层的蒙皮材料制作浮空器能够长期保持表面光亮、洁净，且具有较低的飞行阻力和较长的使用寿命。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1至13及对比例1中蒙皮的结构从外到内依次为防霉防污层、耐候层、阻隔层和纤维层，且耐候层选自添加有金红石型钛白粉、抗紫外老化剂等助剂的脂肪族聚酯TPU或脂肪族聚醚TPU涂层；阻隔层选自添加有MMT、石墨烯、氧化硅等高阻隔聚氨酯TPU材料；高性能纤维层选自聚苯撑吡啶并二咪唑纤维(PIPD)、聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO)、超高分子量聚乙烯纤维(UHWMPE)、芳酯纤维(LCP)或芳纶纤维(Aramid)等纤维布，区别仅在于形成防霉防污层的涂料组合物的组成不同。
实施例1
形成防霉防污层的涂料组合物的组成如下：
65g有机树脂的低聚物(氟改性丙烯酸酯，哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司G01)、1g引发剂(Darocure1173)、3g光触媒添加剂(金红石型钛白粉)、5g杀菌剂(纳米银粉)以及296g有机溶剂(丙酮)。
实施例2
形成防霉防污层的涂料组合物的组成如下：
90g有机树脂的低聚物(氟改性丙烯酸酯，哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司G01)、6g引发剂(Darocure2959)、5g光触媒添加剂(锐钛型钛白粉)、1g杀菌剂(纳米银粉)以及408g有机溶剂(丙酮)。
实施例3
形成防霉防污层的涂料组合物的组成为在实施例1的基础上，光触媒添加剂为半球型微胶囊环氧改性的纳米级金红石型钛白粉。
实施例4
形成防霉防污层的涂料组合物的组成为在实施例1的基础上，光触媒添加剂为半球型微胶囊环氧改性的纳米级锐钛型钛白粉。
实施例5
形成防霉防污层的涂料组合物的组成如下：
65g有机树脂的低聚物(脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，FS3001Z)、1g引发剂(Darocure184)、1g光触媒添加剂(金红石型钛白粉)、5g杀菌剂(纳米银粉)以及288g有机溶剂(丁酮)。
实施例6
形成防霉防污层的涂料组合物的组成如下：
65g有机树脂的低聚物(脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，FS3001Z)、1g引发剂(Irgacure819)、3g光触媒添加剂(金红石型钛白粉)、1g杀菌剂(苯扎氯铵)以及280g有机溶剂(丁酮)。
实施例7
形成防霉防污层的涂料组合物的组成如下：
65g有机树脂的低聚物(脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，FS3030Z)、1g引发剂(TPO)、3g光触媒添加剂(氧化锆)、5g杀菌剂(苯扎氯铵)、296g有机溶剂(乙酸乙酯)及2g均相相容剂(环氧改性聚氨酯化合物)。
实施例8
形成防霉防污层的涂料组合物的组成如下：
65g有机树脂的低聚物(脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，FS3030Z)、1g引发剂(TPO)、3g光触媒添加剂(氧化锆)、5g杀菌剂(纳米银粉)、304g有机溶剂(乙酸乙酯)及2g均相相容剂(聚氨酯改性环氧树脂TX-8810)。
实施例9
形成防霉防污层的涂料组合物的组成如下：
90g有机树脂的低聚物(哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司G03)，5g光触媒添加剂(表面环氧改性的锐钛矿晶相的二氧化钛)、3g杀菌剂(纳米银粉)，2g均相相容剂(环氧改性氟聚合物和六氟环氧丙烷，江苏三木集团，5g引发剂(TPO)，300g有机溶剂(丙酮)。
形成防霉防污层的涂料组合物的组成如下：
80g有机树脂的低聚物(FS3001Z)，5g添加表面环氧改性的锐钛矿晶相的二氧化钛、3g纳米氧化锌，12g均相相容剂(东莞市拓鑫复合材料有限公司的TX-8810)，3g引发剂(TPO)，300g有机溶剂(丙酮)。
实施例11
形成防霉防污涂层的涂料组合物的组成如下：
80g有机树脂的低聚物(哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司G02)，3g添加表面环氧改性的锐钛矿晶相的二氧化钛、1g纳米银粉，16g均相相容剂(双酚A环氧丙烯酸酯(FS1400Z))，4g引发剂(TPO)，310g有机溶剂(丙酮)。
实施例12：
本发明包含四层结构：
65g有机树脂的低聚物(哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司G02)，5g添加表面环氧改性的锐钛矿晶相的二氧化钛、5g纳米氧化锌，25g均相相容剂(双酚A环氧丙烯酸酯(FS1400Z))，2g引发剂(TPO)，290g有机溶剂(丙酮)。
实施例13
本发明包含四层结构：
80g有机树脂的低聚物(哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司G02)，3g添加表面环氧改性的锐钛矿晶相的二氧化钛、3g纳米氧化锌，14g均相相容剂(双酚A环氧丙烯酸酯(FS1400Z))，4.5g引发剂(TPO)，320g有机溶剂(丙酮)。
对比例1
与实施例1的区别为没有防霉防污层。
实施例1至13及对比例1中防霉防污层的性能评价方法为：
防霉性能：采用GBT21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果方法测试蒙皮材料的抑菌性能，防霉性选用黑霉菌，根据黑霉菌的抗菌量比例作为评判，越多抗菌性能越好。
防污性能：采用GBT9780-2005建筑涂料涂层耐沾污性试验方法测试蒙皮材料的防污性能，防污性能从好到差分为0～4五个等级。具体见表1
实施例1至13及对比例1中制得的蒙皮的防霉防污性测试结果见表1。
表1
实施例 防霉性 防污性
1 80％ 4
2 80％ 4
3 85％ 3
4 90％ 2
5 90％ 2
6 95％ 1
7 95％ 1
8 90％ 2
9 99％ 0
10 99％ 0
11 100％ 0
12 100％ 0
13 100％ 0
对比例1 70％ 4
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：采用本申请提供的涂料组合物制得的蒙皮材料均具有良好的防霉性能和防污性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包括有机树脂的低聚物、引发剂、光触媒添加剂、杀菌剂以及挥发性有机溶剂。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，除了所述挥发性有机溶剂外，按重量份计，所述涂料组合物包括65～90份所述有机树脂的低聚物、1～6份所述引发剂、3～5份所述光触媒添加剂以及1～5份所述杀菌剂。
3.根据权利要求2所述的涂料组合物，其特征在于，所述光触媒添加剂与所述杀菌剂的重量比为1～3：1～5。
4.根据权利要求2所述的涂料组合物，其特征在于，按重量份计，所述涂料组合物还包括2～16份均相相容剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述光触媒添加剂选自纳米级锐钛型钛白粉、纳米级金红石型钛白粉、氧化锌、氧化锆组成的组中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其特征在于，所述纳米级锐钛型钛白粉为表面进行半球型微胶囊环氧改性的纳米级锐钛型钛白粉，所述纳米级金红石型钛白粉为表面进行半球型微胶囊环氧改性的纳米级金红石型钛白粉。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述有机树脂的低聚物选自有有机氟改性丙烯酸酯和/或脂肪族聚氨酯低聚物。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述引发剂为光引发剂，优选所述光引发剂选自α-羟烷基苯酮和/或酰基膦氧化物。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述杀菌剂选自银粉、苯扎氯铵和异噻唑啉酮组成的组中的一种或多种。
10.根据权利要求4所述的涂料组合物，其特征在于，所述均相相容剂选自环氧改性有机氟化合物、环氧改性丙烯酸酯和环氧改性聚氨酯组成的组中的一种或多种。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述挥发性溶剂选自乙酸乙酯、丙酮和丁酮组成的组中的一种或多种。
12.一种蒙皮，包括一层或多层防霉防污层，其特征在于，至少一层所述防霉防污层由权利要求1至11中任一项所述的涂料组合物涂覆、固化而成。
13.根据权利要求12所述的蒙皮，其特征在于，所述蒙皮包括依次叠层设置的所述防霉防污层、耐候层、阻隔层和纤维层。
14.根据权利要求12所述的蒙皮，其特征在于，所述耐候层为添加有金红石型钛白粉和/或抗紫外老化剂的丙烯酸酯-脂肪族聚酯聚氨酯共聚物涂层、脂肪族聚酯TPU涂层或脂肪族聚醚TPU涂层。
15.根据权利要求12所述的蒙皮，其特征在于，所述阻隔层为高阻隔聚氨酯TPU材料，所述高阻隔聚氨酯TPU材料中添加有MMT、石墨烯和氧化硅组成的组中的一种或多种。
16.根据权利要求12所述的蒙皮，其特征在于，所述纤维层选自聚苯撑吡啶并二咪唑纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳酯纤维或芳纶纤维组成的组中的一种或多种。
17.一种浮空器，包括蒙皮，其特征在于，所述蒙皮为权利要求12至16中任一项所述的蒙皮。
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