CN109265755A - 一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,属于功能材料技术领域。本发明将麦饭石球磨,过筛,焙烧,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石与有机酸混合球磨,过筛,得球磨料;将球磨料,钼酸铵,海藻酸钠液搅拌混合,干燥,粉碎,过筛,得粉碎料;将粉碎料与硫酸加热搅拌反应,过滤,干燥,粉碎,过筛,得预处理粉碎料;将预处理粉碎料,硝酸钡溶液,硫酸铵溶液,硅氧烷,表面活性剂,焦油和植物精油搅拌混合,干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。本发明提供的麦饭石基复合抑烟剂具有优异的抑烟效果。
Description
技术领域
本发明公开了一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,属于功能材料技术领域。
背景技术
随着高分子材料的大量应用,其燃烧发烟问题日益突出,火灾中的死亡有80%是由于高分子材料燃烧发出的烟和有毒气体的窒息造成的。烟使火灾现场的能见度降低,贻误灭火和抢救生命财产的时机。因此研究高分子材料的发烟问题,发展高效抑烟剂成为近年来材料研究领域中的重要课题。大量研究表明,钼化合物是具有优异抑烟性能的化合物,钼酸铵及三氧化钼是当今大量应用的高效抑烟剂,但其价格昂贵,且不易做成小微粒,即使做成小微粒也存在不同程度的团聚,影响使用效果;另一方面,与塑料相容性不好,材料的力学性能差。
利用有巨大比表面积的沸石作载体,通过一定手段将钼化物均匀分散于其中,制成具有高分散性的复合材料,再加入到高分子材料中,可以达到增强与高分子材料的相容性,提高材料力学性能的目的;同时,钼化物与其它氧化物的协效性,可以提高钼化物的反应活性,增强抑烟效果且大幅度降低成本。目前传统的麦饭石基复合抑烟剂,由于其中有效的抑烟成分钼酸铵无法良好的分散在体系中,得到产品抑烟效果不佳,因此还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:针对传统麦饭石基复合抑烟剂,由于其中有效的抑烟成分钼酸铵无法良好的分散在体系中,得到产品抑烟效果不佳的问题,提供了一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
(1)将麦饭石球磨,过筛,焙烧,得预处理麦饭石;
(2)将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:5~1:10混合球磨,过筛,得球磨料;
(3)按重量份数计,将20~30份球磨料,10~20份钼酸铵,30~40份海藻酸钠液搅拌混合,干燥,粉碎,过筛,得粉碎料;
(4)将粉碎料与硫酸按质量比1:10~1:20 加热搅拌反应,过滤,干燥,粉碎,过筛,得预处理粉碎料;
(5)按重量份数计,将20~30份预处理粉碎料,10~20份硝酸钡溶液,10~20份硫酸铵溶液,10~20份硅氧烷,5~8份表面活性剂,3~5份焦油和3~5份植物精油搅拌混合,干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。
步骤(2)所述有机酸为磺酸,酒石酸,草酸或苹果酸中的任意一种。
步骤(3)所述海藻酸钠液的制备过程为:将海藻酸钠与水按质量比1:50~1:100混合,静置溶胀后,加热搅拌溶解,即得海藻酸钠液。
步骤(5)所述硅氧烷为甲基三氯硅烷,二甲基二氯硅烷或苯基三氯硅烷中的任意一种。
步骤(5)所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵,十二烷基硫酸铵,椰子酰甲基牛磺酸钠,椰子油酸,脂肪酸或二乙醇胺中的任意一种。
步骤(5)所述焦油为低温煤焦油或中温煤焦油中的任意一种。
步骤(5)所述植物精油为茶树精油,薰衣草精油,白菊精油或五味子精油中的任意一种。
本发明的有益效果是:
本发明技术方案,在制备过程中,首先,预处理麦饭石经过有机酸浸泡,使得体系的孔隙得到进一步的拓宽,同时,使得麦饭石中的氧化铝发生水合质子化,使得麦饭石表面及其内部带正电荷,接着将球磨料,钼酸铵,海藻酸钠液搅拌混合,预处理麦饭石能够对水溶液中的钼酸根离子进行结合吸附,使其分散在预处理麦饭石中,同时,麦饭石中溶出的金属离子,使得海藻酸钠交联,形成三维网络,使得预处理麦饭石良好的分散在三维网络中,随后,将粉碎料与硫酸搅拌反应,硫酸使得粉碎料中的有机质炭化,同时粉碎料体积膨胀,硫酸能够与粉碎料中的钼化物反应,生成硫酸钼的进一步在体系中扩散,使得硫酸钼能够进一步在体系中分散,接着,通过添加硝酸钡溶液和硫酸铵溶液,钡离子能够结合体系中的硫酸根离子,使其沉淀,从而使得体系中的钼离子能够与铵根离子结合,形成钼酸铵分散在体系中,经过多次分散得到的钼酸铵,颗粒变得更小,表面积更大,形成大量的抑烟活性中心,从而提升了产品的抑烟性能,同时,体系中剩余的硝酸根离子能够与铵根离子结合,形成硝酸铵,在高分子材料燃烧过程中,硝酸铵受热剧烈分解,分解产生大量的气体,在气体的推动作用下,产品颗粒快速在体系中分散,从而使得产品的抑烟效果得到进一步的提升。
具体实施方式
将海藻酸钠与水按质量比1:50~1:100置于烧杯中,用玻璃棒搅拌10~20min,静置溶胀3~5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为80~85℃,转速为400~600r/min条件下,加热搅拌溶解40~60min,即得海藻酸钠液;将麦饭置于球磨机中球磨粉碎,过120目的筛,得细化麦饭石,接着将细化麦饭石置于马弗炉中,于温度为450~650℃条件下,焙烧1~2h,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:5~1:10置于球磨机中混合球磨,过140目的筛,得球磨料;按重量份数计,将20~30份球磨料,10~20份钼酸铵,30~40份海藻酸钠液置于单口烧瓶中,于转速为300~500r/min条件下,搅拌混合40~60min,得混合浆料,接着将混合浆料置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下,干燥至恒重,得干燥料,接着将干燥料置于粉碎机中粉碎,过120目的筛,得粉碎料;将粉碎料与质量分数为98%的硫酸按质量比1:10~1:20置于反应釜中,于温度为80~85℃,转速为400~600r/min条件下,加热搅拌反应40~60min,得混合浆液,再将混合浆液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤渣,接着将干燥滤渣置于粉碎机中,过140目的筛,得预处理粉碎料;按重量份数计,将20~30份预处理粉碎料,10~20份质量分数为10~20%的硝酸钡溶液,10~20份质量分数为10~20%的硫酸铵溶液,10~20份硅氧烷,5~8份表面活性剂,3~5份焦油和3~5份植物精油置于混料机中,于转速为300~500r/min条件下,搅拌混合40~60min,得混合料液,接着将混合料液置于真空冷冻干燥箱中干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。所述有机酸为磺酸,酒石酸,草酸或苹果酸中的任意一种。所述硅氧烷为甲基三氯硅烷,二甲基二氯硅烷或苯基三氯硅烷中的任意一种。所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵,十二烷基硫酸铵,椰子酰甲基牛磺酸钠,椰子油酸,脂肪酸或二乙醇胺中的任意一种。所述焦油为低温煤焦油或中温煤焦油中的任意一种。所述植物精油为茶树精油,薰衣草精油,白菊精油或五味子精油中的任意一种。
实例1
将海藻酸钠与水按质量比1:100置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解60min,即得海藻酸钠液;将麦饭置于球磨机中球磨粉碎,过120目的筛,得细化麦饭石,接着将细化麦饭石置于马弗炉中,于温度为650℃条件下,焙烧2h,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:10置于球磨机中混合球磨,过140目的筛,得球磨料;按重量份数计,将30份球磨料,20份钼酸铵,40份海藻酸钠液置于单口烧瓶中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆料,接着将混合浆料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥料,接着将干燥料置于粉碎机中粉碎,过120目的筛,得粉碎料;将粉碎料与质量分数为98%的硫酸按质量比1:20置于反应釜中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,得混合浆液,再将混合浆液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤渣,接着将干燥滤渣置于粉碎机中,过140目的筛,得预处理粉碎料;按重量份数计,将30份预处理粉碎料,20份质量分数为20%的硝酸钡溶液,20份质量分数为20%的硫酸铵溶液,20份硅氧烷,8份表面活性剂,5份焦油和5份植物精油置于混料机中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合料液,接着将混合料液置于真空冷冻干燥箱中干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。所述有机酸为磺酸。所述硅氧烷为甲基三氯硅烷。所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵。所述焦油为低温煤焦油。所述植物精油为茶树精油。
实例2
将海藻酸钠与水按质量比1:100置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解60min,即得海藻酸钠液;将麦饭置于球磨机中球磨粉碎,过120目的筛,得细化麦饭石,接着将细化麦饭石置于马弗炉中,于温度为650℃条件下,焙烧2h,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石置于球磨机中混合球磨,过140目的筛,得球磨料;按重量份数计,将30份球磨料,20份钼酸铵,40份海藻酸钠液置于单口烧瓶中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆料,接着将混合浆料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥料,接着将干燥料置于粉碎机中粉碎,过120目的筛,得粉碎料;将粉碎料与质量分数为98%的硫酸按质量比1:20置于反应釜中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,得混合浆液,再将混合浆液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤渣,接着将干燥滤渣置于粉碎机中,过140目的筛,得预处理粉碎料;按重量份数计,将30份预处理粉碎料,20份质量分数为20%的硝酸钡溶液,20份质量分数为20%的硫酸铵溶液,20份硅氧烷,8份表面活性剂,5份焦油和5份植物精油置于混料机中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合料液,接着将混合料液置于真空冷冻干燥箱中干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。所述硅氧烷为甲基三氯硅烷。所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵。所述焦油为低温煤焦油。所述植物精油为茶树精油。
实例3
将海藻酸钠与水按质量比1:100置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解60min,即得海藻酸钠液;将麦饭置于球磨机中球磨粉碎,过120目的筛,得细化麦饭石,接着将细化麦饭石置于马弗炉中,于温度为650℃条件下,焙烧2h,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:10置于球磨机中混合球磨,过140目的筛,得球磨料;按重量份数计,将30份球磨料,20份钼酸铵,40份海藻酸钠液置于单口烧瓶中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆料,接着将混合浆料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥料,接着将干燥料置于粉碎机中粉碎,过120目的筛,得粉碎料;将粉碎料与质量分数为98%的硫酸按质量比1:20置于反应釜中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,得混合浆液,再将混合浆液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤渣,接着将干燥滤渣置于粉碎机中,过140目的筛,得预处理粉碎料;按重量份数计,将30份预处理粉碎料,20份质量分数为20%的硫酸铵溶液,20份硅氧烷,8份表面活性剂,5份焦油和5份植物精油置于混料机中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合料液,接着将混合料液置于真空冷冻干燥箱中干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。所述有机酸为磺酸。所述硅氧烷为甲基三氯硅烷。所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵。所述焦油为低温煤焦油。所述植物精油为茶树精油。
实例4
将海藻酸钠与水按质量比1:100置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解60min,即得海藻酸钠液;将麦饭置于球磨机中球磨粉碎,过120目的筛,得细化麦饭石,接着将细化麦饭石置于马弗炉中,于温度为650℃条件下,焙烧2h,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:10置于球磨机中混合球磨,过140目的筛,得球磨料;按重量份数计,将30份球磨料,20份钼酸铵,40份海藻酸钠液置于单口烧瓶中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆料,接着将混合浆料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥料,接着将干燥料置于粉碎机中粉碎,过120目的筛,得粉碎料;将粉碎料与质量分数为98%的硫酸按质量比1:20置于反应釜中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,得混合浆液,再将混合浆液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤渣,接着将干燥滤渣置于粉碎机中,过140目的筛,得预处理粉碎料;按重量份数计,将30份预处理粉碎料,20份质量分数为20%的硝酸钡溶液,20份硅氧烷,8份表面活性剂,5份焦油和5份植物精油置于混料机中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合料液,接着将混合料液置于真空冷冻干燥箱中干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。所述有机酸为磺酸。所述硅氧烷为甲基三氯硅烷。所述焦油为低温煤焦油。所述植物精油为茶树精油。
实例5
将海藻酸钠与水按质量比1:100置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解60min,即得海藻酸钠液;将麦饭置于球磨机中球磨粉碎,过120目的筛,得细化麦饭石,接着将细化麦饭石置于马弗炉中,于温度为650℃条件下,焙烧2h,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:10置于球磨机中混合球磨,过140目的筛,得球磨料;按重量份数计,将30份球磨料,20份钼酸铵,40份海藻酸钠液置于单口烧瓶中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆料,接着将混合浆料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥料,接着将干燥料置于粉碎机中粉碎,过120目的筛,得粉碎料;将粉碎料与质量分数为98%的硫酸按质量比1:20置于反应釜中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,得混合浆液,再将混合浆液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤渣,接着将干燥滤渣置于粉碎机中,过140目的筛,得预处理粉碎料;按重量份数计,将30份预处理粉碎料,20份质量分数为20%的硝酸钡溶液,20份质量分数为20%的硫酸铵溶液,8份表面活性剂,5份焦油和5份植物精油置于混料机中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合料液,接着将混合料液置于真空冷冻干燥箱中干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。所述有机酸为磺酸。所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵。所述焦油为低温煤焦油。所述植物精油为茶树精油。
实例6
将海藻酸钠与水按质量比1:100置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解60min,即得海藻酸钠液;将麦饭置于球磨机中球磨粉碎,过120目的筛,得细化麦饭石,接着将细化麦饭石置于马弗炉中,于温度为650℃条件下,焙烧2h,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:10置于球磨机中混合球磨,过140目的筛,得球磨料;按重量份数计,将30份球磨料,20份钼酸铵,40份海藻酸钠液置于单口烧瓶中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆料,接着将混合浆料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥料,接着将干燥料置于粉碎机中粉碎,过120目的筛,得粉碎料;将粉碎料与质量分数为98%的硫酸按质量比1:20置于反应釜中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,得混合浆液,再将混合浆液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤渣,接着将干燥滤渣置于粉碎机中,过140目的筛,得预处理粉碎料;按重量份数计,将30份预处理粉碎料,20份质量分数为20%的硝酸钡溶液,20份质量分数为20%的硫酸铵溶液,20份硅氧烷,8份表面活性剂和5份植物精油置于混料机中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合料液,接着将混合料液置于真空冷冻干燥箱中干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。所述有机酸为磺酸。所述硅氧烷为甲基三氯硅烷。所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵。所述植物精油为茶树精油。
实例7
将海藻酸钠与水按质量比1:100置于烧杯中,用玻璃棒搅拌20min,静置溶胀5h后,将烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌溶解60min,即得海藻酸钠液;将麦饭置于球磨机中球磨粉碎,过120目的筛,得细化麦饭石,接着将细化麦饭石置于马弗炉中,于温度为650℃条件下,焙烧2h,得预处理麦饭石;将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:10置于球磨机中混合球磨,过140目的筛,得球磨料;按重量份数计,将30份球磨料,20份钼酸铵,40份海藻酸钠液置于单口烧瓶中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合浆料,接着将混合浆料置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥料,接着将干燥料置于粉碎机中粉碎,过120目的筛,得粉碎料;将粉碎料与质量分数为98%的硫酸按质量比1:20置于反应釜中,于温度为85℃,转速为600r/min条件下,加热搅拌反应60min,得混合浆液,再将混合浆液过滤,得滤饼,接着将滤饼置于烘箱中,于温度为110℃条件下,干燥至恒重,得干燥滤渣,接着将干燥滤渣置于粉碎机中,过140目的筛,得预处理粉碎料;按重量份数计,将30份预处理粉碎料,20份质量分数为20%的硝酸钡溶液,20份质量分数为20%的硫酸铵溶液,20份硅氧烷,8份表面活性剂,5份焦油置于混料机中,于转速为500r/min条件下,搅拌混合60min,得混合料液,接着将混合料液置于真空冷冻干燥箱中干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。所述有机酸为磺酸。所述硅氧烷为甲基三氯硅烷。所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵。所述焦油为低温煤焦油。
对比例:河南某化工有限公司生产的抑烟剂。
将实例1至7所得抑烟剂和对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:
抑烟效果:按100份PVC,20~50份DOP,5份稳定剂,5份Sb2O3,4份复合抑烟剂的配方,在单辊机上混炼,再在平板硫化机上制备成10cm×10cm×1cm测试样品。采用StantonRedcroft锥形量热计,在50kW/m2热辐射条件下进行试验,测试其烟比率。具体检测结果如表1所示:
表1:性能检测表
检测内容 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 | 实例7 | 对比例 |
烟比率/m<sup>-1</sup> | 1.7 | 4.2 | 3.8 | 4.4 | 5.1 | 4.0 | 4.6 | 7.2 |
由表1检测结果可知,本发明所得麦饭石基复合抑烟剂具有优异的抑烟效果。
Claims (7)
1.一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,其特征在于:具体制备步骤如下:
(1)将麦饭石球磨,过筛,焙烧,得预处理麦饭石;
(2)将预处理麦饭石与有机酸按质量比1:5~1:10混合球磨,过筛,得球磨料;
(3)按重量份数计,将20~30份球磨料,10~20份钼酸铵,30~40份海藻酸钠液搅拌混合,干燥,粉碎,过筛,得粉碎料;
(4)将粉碎料与硫酸按质量比1:10~1:20 加热搅拌反应,过滤,干燥,粉碎,过筛,得预处理粉碎料;
(5)按重量份数计,将20~30份预处理粉碎料,10~20份硝酸钡溶液,10~20份硫酸铵溶液,10~20份硅氧烷,5~8份表面活性剂,3~5份焦油和3~5份植物精油搅拌混合,干燥,即得麦饭石基复合抑烟剂。
2.根据权利要求1所述一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述有机酸为磺酸,酒石酸,草酸或苹果酸中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述海藻酸钠液的制备过程为:将海藻酸钠与水按质量比1:50~1:100混合,静置溶胀后,加热搅拌溶解,即得海藻酸钠液。
4.根据权利要求1所述一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述硅氧烷为甲基三氯硅烷,二甲基二氯硅烷或苯基三氯硅烷中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述表面活性剂为十二烷基硫酸铵,十二烷基硫酸铵,椰子酰甲基牛磺酸钠,椰子油酸,脂肪酸或二乙醇胺中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述焦油为低温煤焦油或中温煤焦油中的任意一种。
7.根据权利要求1所述一种麦饭石基复合抑烟剂的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述植物精油为茶树精油,薰衣草精油,白菊精油或五味子精油中的任意一种。
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