CN111100500A - 一种紫外线光固化水性凹印油墨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外线光固化水性凹印油墨，按质量百分比由以下原料组成：连接料5％～8％，光敏剂3％～6％，颜料8％～11％，工业乙醇2％～4％，助剂4％～10％，硝酸钠1％～2％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％。本发明还公开了上述紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，解决了现有技术中存在的水性凹印油墨黏度大、迁移率低、附着牢度低、稳定性差、干燥速率低、成本高的问题。

Description

一种紫外线光固化水性凹印油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于印刷复制技术领域，涉及一种紫外线光固化水性凹印油墨,本发明还涉及上述紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法。
背景技术
水基型凹印油墨是由高分子树脂和乳液、颜料、溶剂(主要是水)及相关助剂经过物理化学的过程混合而成的。水基型油墨具有不含挥发性有机溶剂、不易燃烧、不会损害印刷操作者的身体健康、对环境无污染的特点。水基型油墨作为一种新型的印刷油墨，消除了以往溶剂型油墨中有毒、有害物质对人的危害和对包装印刷商品的危害，特别适用于食品、饮料、药品等卫生条件要求严格的包装印刷产品，改善了印刷作业的环境。
目前，不管是进口水性油墨还是国产水性油墨，都存在着不抗碱、不抗乙醇、不抗水、干燥慢、光泽度差、易造成纸张收缩等弊病，在凹版领域，要克服以上缺点，可以采取紫外线光固化油墨。在印刷中紫外线光固化油墨容易保持色彩和黏度的稳定，一旦在印前将墨色调整好后，在印刷机上的调整工作量就非常之小，也无须再加入其他的添加剂。印刷中途停机时，在印版上的油墨也不会干燥。紫外线光固化油墨具有很高的遮盖力和光泽度，印品的清晰度也很高；其表面具有极高的耐磨性和化学稳定性。
目前，紫外线光固化油墨的黏度、黏结力和迁移率均是本领域的难题，一般的紫外线光固化油墨黏度都大，因此迁移率就较低。而且，一般紫外线光固化油墨也存在不能完全干燥的问题。还有，因为油墨是有色体系，必须添加各种颜料，而颜料会吸收紫外光，使引发剂对紫外光的吸收减少，降低了引发剂的效率，造成颜料对引发剂的屏蔽。因此，必须对引发剂进行筛选。同时也提高了紫外线光固化油墨的成本。
聚乙烯醇(PVA)，是一种用途广泛的水溶性高分子聚合物，白色片状、絮状或粉末状固体，无味。此外，还具有良好的成膜性、粘接力、乳化性和耐溶剂性，是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道和维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂等，是一种绿色环保材料，也可作为水性紫外线光固化油墨连接料的主要成分。但直接用聚乙烯醇做油墨连接料的主要成分会导致其耐水性很差。通过醚化、酯化、缩醛化对聚乙烯醇进行改性可以提高其耐水性能，但都存在挥发性有机溶剂，不环保，或者与其他有机水性物质共混，所用材料多，且材料不易得，增加了制备成本。
鉴于紫外线光固化水性凹印油墨良好的市场前景，加深对紫外线光固化水性凹印油墨的研究，制备出满足市场需求且性能优良的紫外线光固化水性凹印油墨产品，是未来环保印刷的一个发展方向。因此，研究一种性能优良、绿色环保的紫外线光固化水性凹印油墨在水性凹印油墨领域具有现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种紫外线光固化水性凹印油墨，解决了现有技术中存在的水性凹印油墨感光度低、黏度大、迁移率低、附着牢度低、稳定性差、干燥速率低、成本高的问题。
本发明的另一目的是提供上述紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，解决了现有技术中存在的水性凹印油墨感光度低、黏度大、迁移率低、附着牢度低、稳定性差、干燥速率低、成本高的问题。
本发明所采用的一种技术方案是，一种紫外线光固化水性凹印油墨，按质量百分比由以下原料组成：连接料5％～8％，光敏剂3％～6％，颜料8％～11％，工业乙醇2％～4％，助剂4％～10％，硝酸钠1％～2％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于：
连接料为PVA17-88，光敏剂为重铬酸铵。
助剂由消泡剂、渗透剂和稳定剂组成，消泡剂占原料总质量的百分比为1.5％～2％，渗透剂占原料总质量的百分比为2％～3％，稳定剂占原料总质量的百分比为0.5％～2％。
消泡剂为TS-103消泡剂或JN-5高效消泡剂；渗透剂为尿素；稳定剂为硼酸。
颜料为黄色颜料、品红色颜料、青色颜料、红色颜料和黑色颜料中的任意一种；
黄色颜料为联苯胺黄、GG、联苯胺黄HR中的任意一种；品红色颜料为颜料红112颜料红176；青色颜料为酞菁蓝BGS；红色颜料为颜料红214；黑色颜料由酞菁蓝BGS、高色素炭黑和572甲苯胺紫红按质量比为3：8：2组成。
本发明所采用的另一种技术方案是，上述一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
连接料5％～8％，光敏剂3％～6％，颜料8％～11％，工业乙醇2％～4％，助剂4％～10％，硝酸钠1％～2％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入冷却后的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和稳定剂，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在颜料中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机搅拌为糊状，使颜料分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入消泡剂和渗透剂，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。
本发明另一技术方案的特点还在于：
消泡剂为TS-103消泡剂或JN-5高效消泡剂，渗透剂为尿素，稳定剂为硼酸。
搅拌机的转速为300r/h～360r/h。
步骤2中，冷却后的去离子水的温度为19℃～21℃；升温为90℃～95℃。
本发明一种紫外线光固化水性凹印油墨，利用PVA17-88与重铬酸铵发生光化学反应生成聚合物感光胶，生成不溶性的交联物质，解决了现有的油墨黏度大、迁移率低、附着牢度低、稳定性差、干燥速率低的问题；采用重铬酸铵作为光引发剂，感光灵敏，不会造成颜料对引发剂的屏蔽。
本发明一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，制备的油墨迁移率大、稳定性强、干燥速率高、感光灵敏，且所需原材料少，大大降低制备成本；本发明的紫外线光固化水性凹印油墨，其溶剂是水，无毒无污染，消除了溶剂型油墨中的有害物质危害人身和包装印刷商品；本发明的紫外线光固化水性凹印油墨，价格低廉，取材方便，光固化速度高，生产效率高，且该墨不易燃烧，墨性稳定，色彩鲜艳，不腐蚀板材，印后附着力好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供的一种紫外线光固化水性凹印油墨，按质量百分比由以下原料组成：连接料5％～8％，光敏剂3％～6％，颜料8％～11％，工业乙醇2％～4％，助剂4％～10％，硝酸钠1％～2％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％。
优选地，连接料为PVA17-88，光敏剂为重铬酸铵。
优选地，助剂由消泡剂、渗透剂和稳定剂组成，消泡剂占原料总质量的百分比为1.5％～2％，渗透剂占原料总质量的百分比为2％～3％，稳定剂占原料总质量的百分比为0.5％～2％；消泡剂为TS-103消泡剂或JN-5高效消泡剂；渗透剂为尿素；稳定剂为硼酸。
优选地，颜料为黄色颜料、品红色颜料、青色颜料、红色颜料和黑色颜料中的任意一种；
黄色颜料为联苯胺黄、GG、联苯胺黄HR中的任意一种；品红色颜料为颜料红112颜料红176；青色颜料为酞菁蓝BGS；红色颜料为颜料红214；黑色颜料由酞菁蓝BGS、高色素炭黑和572甲苯胺紫红按质量比为3：8：2组成。
本发明的紫外线光固化水性凹印油墨根据PVA感光胶原理：
PVA17-88与重铬酸铵发生光化学反应生成聚合物感光胶，其反应过程如下：在UV光照时，PVA大分子中的部分羟基被六价铬离子氧化成羰基，重铬酸铵在UV光照射下，发生光化学反应，正六价的铬被还原成正三价的铬：
Figure BDA0002377608950000061
在光照条件下，PVA大分子中的部分羟基被正六价铬离子氧化成羰基；被氧化成为羰基的PVA与正三价铬离子发生反应，生成不溶性的交联物质，方程式如下：
Figure BDA0002377608950000062
本发明还提供了一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
连接料5％～8％，光敏剂3％～6％，颜料8％～11％，工业乙醇2％～4％，助剂4％～10％，硝酸钠1％～2％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入冷却后的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和稳定剂，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
冷却后的去离子水的温度为19℃～21℃；升温为90℃～95℃；
步骤3，在颜料中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机搅拌为糊状，使颜料分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入消泡剂和渗透剂，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。
其中，助剂由消泡剂、渗透剂和稳定剂组成，消泡剂占原料总质量的百分比为1.5％～2％，渗透剂占原料总质量的百分比为2％～3％，稳定剂占原料总质量的百分比为0.5％～2％；消泡剂为TS-103消泡剂或JN-5高效消泡剂；渗透剂为尿素；稳定剂为硼酸。搅拌机的转速为300r/h～360r/h。
实施例1
一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
PVA17-88 8％，重铬酸铵6％，联苯胺黄GG8％，硝酸钠2％，工业乙醇4％，硼酸1.5％，TS-103消泡剂1.5％，尿素3％，剩余为去离子水，以上各组分的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入19℃的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机以320r/h搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温至90℃并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和硼酸，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在联苯胺黄GG中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机以320r/h搅拌为糊状，使联苯胺黄GG分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入TS-103消泡剂和尿素，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。
实施例2
一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
PVA17-88 6％，重铬酸铵5％，硝酸钠1％，工业乙醇3％，联苯胺黄GG9％，TS-103消泡剂1.5％、尿素2.5％、硼酸0.5％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入20℃的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机以300r/h搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温至95℃并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和硼酸，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在联苯胺黄GG中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机以300r/h搅拌为糊状，使联苯胺黄GG分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入TS-103消泡剂和尿素，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。
实施例3
一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
PVA17-88 6％，重铬酸铵4％，联苯胺黄HR 10％，工业乙醇3％，TS-103消泡剂1.5％、尿素2.5％、硼酸2％，硝酸钠1％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入20℃的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机以360r/h搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温至95℃并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和硼酸，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在联苯胺黄HR中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机以360r/h搅拌为糊状，使联苯胺黄HR分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入TS-103消泡剂和尿素，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。
实施例4
一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
PVA17-88 5％，重铬酸铵3％，颜料红112颜料红176 11％，工业乙醇2％，TS-103消泡剂2％、尿素2％、硼酸2％，硝酸钠1％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入20℃的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机以320r/h搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温至93℃并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和硼酸，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在颜料红112颜料红176中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机以320r/h搅拌为糊状，使颜料红112颜料红176分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入TS-103消泡剂和尿素，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。
实施例5
一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
PVA17-88 6％，重铬酸铵5％，酞菁蓝BGS 10％，工业乙醇2％，TS-103消泡剂2％、尿素2％、硼酸2％，硝酸钠1％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入20℃的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机以330r/h搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温至95℃并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和硼酸，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在酞菁蓝BGS中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机以330r/h搅拌为糊状，使酞菁蓝BGS分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入TS-103消泡剂和尿素，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。
实施例6
一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
PVA17-88 5％，重铬酸铵5％，颜料红214 11％，工业乙醇2％，TS-103消泡剂2％、尿素2％、硼酸2％，硝酸钠1％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入21℃的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机以340r/h搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温至95℃并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和硼酸，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在颜料红214中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机以340r/h搅拌为糊状，使颜料红214分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入TS-103消泡剂和尿素，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。
实施例7
一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
PVA17-88 6％，重铬酸铵4％，颜料11％，工业乙醇2％，JN-5高效消泡剂2％、尿素2％、硼酸2％，硝酸钠1％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；其中，颜料为酞菁蓝BGS、高色素炭黑和572甲苯胺紫红按质量比为3：8：2组成；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将PVA17-88缓慢加入20℃的1/4体积的去离子水，同时采用搅拌机以320r/h搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温至95℃并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将重铬酸铵加入1/4体积的去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在PVA17-88溶液依次加入工业乙醇、重铬酸铵溶液和硼酸，搅拌至完全溶解，再加入硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在颜料中加入1/2体积的去离子水，采用搅拌机以320r/h搅拌为糊状，使颜料分散均匀，再加入到PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在混合液中依次加入JN-5高效消泡剂和尿素，搅拌均匀，即得紫外线光固化水性凹印油墨。

Claims (9)

1.一种紫外线光固化水性凹印油墨，其特征在于，按质量百分比由以下原料组成：连接料5％～8％，光敏剂3％～6％，颜料8％～11％，工业乙醇2％～4％，助剂4％～7％，硝酸钠1％～2％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种紫外线光固化水性凹印油墨，其特征在于,所述连接料为PVA17-88，所述光敏剂为重铬酸铵。
3.根据权利要求1所述的一种紫外线光固化水性凹印油墨，其特征在于，所述助剂由消泡剂、渗透剂和稳定剂组成，所述消泡剂占原料总质量的百分比为1.5％～2％，所述渗透剂占原料总质量的百分比为2％～3％，所述稳定剂占原料总质量的百分比为0.5％～2％。
4.根据权利要求3所述的一种紫外线光固化水性凹印油墨，其特征在于，所述消泡剂为TS-103消泡剂或JN-5高效消泡剂；所述渗透剂为尿素；所述稳定剂为硼酸。
5.根据权利要求1所述的一种紫外线光固化水性凹印油墨，其特征在于，所述颜料为黄色颜料、品红色颜料、青色颜料、红色颜料和黑色颜料中的任意一种；
所述黄色颜料为联苯胺黄GG、联苯胺黄HR中的任意一种；所述品红色颜料为颜料红112颜料红176；所述青色颜料为酞菁蓝BGS；所述红色颜料为颜料红214；所述黑色颜料由酞菁蓝BGS、高色素炭黑和572甲苯胺紫红按质量比为3：8：2组成。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按质量百分比分别称取以下原料：
连接料5％～8％，光敏剂3％～6％，颜料8％～11％，工业乙醇2％～4％，助剂4％～10％，硝酸钠1％～2％，剩余为去离子水，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2，制备PVA17-88混合溶液
将所述PVA17-88缓慢加入冷却后的1/4体积的所述去离子水，同时采用搅拌机搅拌均匀，直至PVA17-88充分溶胀和分散，升温并搅拌均匀，直至PVA17-88完全溶解，保温2h，得到PVA17-88溶液；
将所述重铬酸铵加入1/4体积的所述去离子水，搅拌均匀，得到重铬酸铵溶液，备用；
在所述PVA17-88溶液依次加入所述工业乙醇、重铬酸铵溶液和稳定剂，搅拌至完全溶解，再加入所述硝酸钠，得到PVA17-88混合溶液，备用；
步骤3，在所述颜料中加入1/2体积的所述去离子水，采用搅拌机搅拌为糊状，使所述颜料分散均匀，再加入到所述PVA17-88混合溶液，得到混合液；
步骤4，在所述混合液中依次加入所述消泡剂和渗透剂，搅拌均匀，即得所述紫外线光固化水性凹印油墨。
7.根据权利要求6所述的一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为TS-103消泡剂或JN-5高效消泡剂，所述渗透剂为尿素，所述稳定剂为硼酸。
8.根据权利要求6所述的一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，其特征在于，所述搅拌机的转速为300r/h～360r/h。
9.根据权利要求6所述的一种紫外线光固化水性凹印油墨的制备方法，其特征在于，步骤2中，冷却后的所述去离子水的温度为19℃～21℃；所述升温为90℃～95℃。
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