CN112759989A - 一种防凝露涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种防凝露涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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CN112759989A CN202110198817.4A CN202110198817A CN112759989A CN 112759989 A CN112759989 A CN 112759989A CN 202110198817 A CN202110198817 A CN 202110198817A CN 112759989 A CN112759989 A CN 112759989A
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Abstract

本发明提供一种防凝露涂料及其制备方法和应用，所述防凝露涂料以重量份计包括：含氟树脂3～15份，环氧树脂1～3份，有机硅树脂0.1～2份，稀释剂40～95份和固化剂0.012～0.025份。其制备方法包括：将含氟树脂、环氧树脂、有机硅树脂、稀释剂、固化剂以及任选地偶联剂混合，得到所述防凝露涂料。本发明提供的防凝露涂料附着力强、柔韧性好、耐开裂、耐腐蚀、绝缘性好，具有优异的防凝露性能，可广泛应用于电路板、电力环网柜、开关柜等电气设备或中央空调制冷管路中。

Description

一种防凝露涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种防凝露涂料及其制备方法和应用。
背景技术
在现实生活中，特别在潮湿有温差的环境中，物体表面会出现水珠凝露，凝露的出现在许多领域都会引起事故，带来损害。如电路板表面出现凝露，则会造成电路板的短路烧蚀；环网柜表面出现凝露时，会导致短路触电；接线端子表面出现凝露时，会造成短路跳闸；中央空调管路出现凝露时，会对室内装修造成腐蚀等。因此，对于防凝露表面的研究具有重要的实际意义。
CN110903713A公开了一种超疏水防凝露涂料，其组成包括A组分和B组分，A组分包括氟碳树脂30～70份、聚四氟乙烯分散液10～50份、改性气相二氧化硅1～5份、改性尼龙粉1～10份、偶联剂0.1～2份、分散剂0.1～1份、流平剂0.1～1份、消泡剂0.1～2份和含氟助剂0.01～5份；B组分包括异氰酸酯固化剂50～90份和稀释剂10～50份。此外，CN112080174A公开了一种变压器防潮涂料，包括氟碳树脂20～80份、聚四氟乙烯分散液20～60份、改性气相二氧化硅1～7份、改性尼龙粉1～7份、偶联剂0.1～1份、分散剂0.1～1份、流平剂0.1～1份、消泡剂0.1～2份、含氟助剂0.01～0.05份、异氰酸酯固化剂40～100份和稀释剂10～40份。上述公开的两种涂料都是通过构建超疏水表面，从而实现了防凝露和防潮性能，但是由于上述两种涂料中都加入了纳米粒子，则极易导致涂层对基底的附着力降低，影响使用。
为增强防凝露涂层的附着力，CN111548689A公开了一种防凝露涂料，其组分包括：氟碳树脂、氟化乙烯丙烯共聚物、纳米氧化锌、粘附力增强剂、钛白粉、稀释剂、偶联剂、分散剂、流平剂、消泡剂以及乳化剂。通过在涂料体系中添加了粘附增强剂，最终得到粘附力强、抗冻性较好的具有超疏水性的防凝露涂料。粘附增强剂的加入使得上述涂层的附着力得到提高，但由于该涂料体系中主体树脂柔韧性一般，同时又添加了纳米粒子，所以该涂料制备的涂层柔韧性欠佳，容易出现涂层开裂问题。
因此，针对目前现有技术的缺陷，研究制备出一种具有防凝露性能，同时柔韧性好、附着力强以及耐开裂的涂料是急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防凝露涂料及其制备方法和应用，通过含氟树脂、环氧树脂、有机硅树脂、固化剂以及任选地偶联剂的协同复配，使得涂层的柔韧性好、耐开裂、附着力强，同时具有防凝露性能。
为达上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种防凝露涂料，所述防凝露涂料以重量份计包括如下组分：
Figure BDA0002947291540000021
本发明提供的防凝露涂料以含氟树脂为主体树脂，含氟树脂中存在大量氟元素，赋予了涂层优异的疏水性能，从而具备了防凝露性能；环氧树脂中含有大量环氧基团，极易与基底表面的羟基发生化学反应，这种化学键合方式可以有效地增强两者间的粘附力；有机硅树脂中的硅链段柔顺性好，可以起到增强涂层的柔韧性的作用，改善涂层开裂问题。
本发明中，通过对环氧树脂和有机硅树脂含量的筛选和复配，可以进一步提高涂层的柔韧性和耐开裂性能，同时增强涂层与基底的附着力。因此，含氟树脂搭配环氧树脂与有机硅树脂，使得制备出的涂层柔韧性好、耐开裂、粘附力强，同时具有防凝露性能。
本发明中，所述含氟树脂为3～15份，例如可以为4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述环氧树脂为1～3份，例如可以为1.1份、1.3份、1.5份、1.7份、2.0份、2.2份、2.5份、2.7份或2.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述有机硅树脂为0.1～2份，例如可以为0.2份、0.4份、0.5份、0.7份、0.9份、1份、1.2份、1.4份、1.5份、1.7份或1.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述稀释剂为40～95份，例如可以为41份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、81份、83份、85份、87份、89份、90份、91份、92份、93份或94份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述固化剂为0.012～0.025份，例如可以为0.014份、0.015份、0.017份、0.019份、0.02份、0.022份、0.023份或0.024份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述含氟树脂包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚偏氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、含磷环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂或脂环族环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述有机硅树脂包括羟基硅油、甲基硅油、苯基硅油或乙烯基硅油中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为羟基硅油。
优选地，所述稀释剂为有机溶剂。
优选地，所述有机溶剂选自未取代或卤代的烷烃类溶剂、酯类溶剂、芳香类溶剂或酮类溶剂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述有机溶剂选自三氯化碳和/或四氯化碳。
优选地，所述固化剂包括环氧固化剂、有机硅固化剂和催化剂的组合。
优选地，所述固化剂以重量份计包括如下组分：
环氧固化剂 0.01～0.02份；
有机硅固化剂 0.001～0.002份；
催化剂 0.001～0.003份。
其中，所述环氧固化剂为0.01～0.02份，例如可以为0.012份、0.014份、0.015份、0.016份、0.018份或0.019份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述有机硅固化剂为0.001～0.002份，例如可以为0.0011份、0.0012份、0.0014份、0.0015份、0.0017份、0.0018份或0.0019份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述催化剂为0.001～0.003份，例如可以为0.0012份、0.0014份、0.0015份、0.0016份、0.0018份、0.002份、0.0022份、0.0024份、0.0025份、0.0027份、0.0028份或0.0029份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述环氧固化剂选自乙二胺、双氰胺、异氟尔酮二胺或间苯二甲胺中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为双氰胺。
优选地，所述有机硅固化剂选自胺类固化剂、正硅酸乙酯或过氧化物类固化剂中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为正硅酸乙酯。
优选地，所述催化剂选自有机锡类化合物、有机铅类化合物、有机钴类化合物、有机铁类化合物、全氟磺酸盐、胺类、季铵碱、季磷碱或钛酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述催化剂为有机酸锡。
优选地，所述催化剂选自二醋酸二丁基锡和/或二丁基锡二月桂酸酯。
优选地，所述防凝露涂料中以重量份计还包括0.1～0.5份的偶联剂，例如偶联剂可以为0.12份、0.15份、0.17份、0.2份、0.22份、0.25份、0.27份、0.3份、0.32份、0.35份、0.37份、0.4份、0.42份、0.45份、0.47份或0.49份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
优选地，所述防凝露涂料的固含量为5～20％，例如固含量可以为6％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、15％、17％或19％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中，提供一种固含量低的防凝露涂料，用来制备微米级别的薄涂层。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的防凝露涂料的制备方法，所述制备方法包括：将含氟树脂、环氧树脂、有机硅树脂、稀释剂、固化剂以及任选地偶联剂混合，得到所述防凝露涂料。
优选地，所述混合的方法为：首先将含氟树脂与稀释剂混合均匀，然后加入环氧树脂、有机硅树脂、固化剂和任选地偶联剂，分散均匀，得到所述防凝露涂料。
本发明中，所述搅拌采用机械搅拌或磁力搅拌，搅拌速率根据实际情况调整。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的防凝露涂料在电路板、电力环网柜、开关柜或空调制冷管路中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的防凝露涂料以含氟树脂为主体树脂，通过含氟树脂与环氧树脂、有机硅树脂、固化剂以及任选地偶联剂的复配，使得涂层具有超疏水性和防凝露性能的同时，兼具优异的柔韧性、耐开裂性能以及强的附着力。所述防凝露涂料的固含量低，能够在常温下快速固化得到微米尺度的超薄涂层，涂层透明性高，在大温差、高湿度(80％湿度)的测试环境下不会产生凝露，可通过96h耐盐雾测试，附着力达到0～1级，柔韧性好，不会出现网纹等缺陷，在防凝露、耐腐蚀、附着力、绝缘性和柔韧性等综合性能方面具有突出的表现，尤其适用于电路板、电力环网柜、开关柜等电气设备以及空调制冷管路上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明以下实施例及对比例所使用的材料包括：
(1)聚四氟乙烯树脂：WSF1005型，济宁卫士宝化工科技有限公司；
(2)环氧树脂：0274型，南通星辰合成材料有限公司；
(3)羟基硅油：HS107型，合盛硅业股份有限公司；
(4)硅烷偶联剂：KH560。
实施例1
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂2份，羟基硅油0.5份，硅烷偶联剂0.5份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法如下：
首先将聚四氟乙烯树脂与四氯化碳混合后静置5h，采用电动工具搅拌1min，混合均匀；然后加入环氧树脂、羟基硅油、硅烷偶联剂、双氰胺、正硅酸乙酯和二丁基锡二月硅酸酯，搅拌混合2min，得到所述防凝露涂料。
实施例2
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂15份，环氧树脂3份，羟基硅油2份，硅烷偶联剂0.3份，四氯化碳80份，双氰胺0.015份，正硅酸乙酯0.002份，二丁基锡二月硅酸酯0.003份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂3份，环氧树脂1份，羟基硅油0.5份，硅烷偶联剂0.5份，四氯化碳95份，双氰胺0.01份，正硅酸乙酯0.0015份，二丁基锡二月硅酸酯0.001份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂2份，羟基硅油0.1份，硅烷偶联剂0.1份，四氯化碳88份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂5份，环氧树脂2份，羟基硅油0.5份，硅烷偶联剂0.5份，四氯化碳92份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.0015份，二丁基锡二月硅酸酯0.001份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂8份；环氧树脂2份、羟基硅油0.5份，硅烷偶联剂0.5份，四氯化碳89份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.0015份，二丁基锡二月硅酸酯0.001份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例7
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂2份，羟基硅油2份，硅烷偶联剂0.5份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例8
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂2份，羟基硅油0.1份，硅烷偶联剂0.5份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例9
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂3份，羟基硅油0.5份，硅烷偶联剂0.5份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例10
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂1份，羟基硅油0.5份，硅烷偶联剂0.5份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
实施例11
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂2份，羟基硅油0.5份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂0.5份，羟基硅油0.5份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂12份，羟基硅油0.5份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂2份，羟基硅油0.02份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
对比例4
一种防凝露涂料，以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯树脂10份，环氧树脂2份，羟基硅油8份，四氯化碳87份，双氰胺0.02份，正硅酸乙酯0.001份，二丁基锡二月硅酸酯0.002份。
所述防凝露涂料的制备方法与实施例1相同。
性能测试
1、防凝露性能测试
测试样品的制备：将上述实施例1-11以及对比例1-4的防凝露涂料，采用喷枪喷涂到完全相同的空瓶易拉罐表面，每种方案分别喷涂2个，做好标识。喷涂完后在常温下固化10min，得到平均厚度为5μm的涂层。
测试步骤：将未涂覆(作为空白对照)以及涂覆有涂层的所有易拉罐装满水，放进冰箱，设置温度为2℃，放置1h后取出；然后放到湿度80％、温度30℃的空间，每个易拉罐下面放上300g的电子秤，电子秤去皮归零，观察易拉罐的表面凝聚水珠情况并记录易拉罐放置到电子秤30分钟后的电子秤读数。
2、柔韧性能测试
将上述实施例1-11以及对比例1-4的防凝露涂料，采用喷枪喷涂到120mm×50mm×0.3mm的铁板上，每种方案分别喷涂2个，做好标识。喷涂完后在常温下固化10min，得到平均厚度为5μm的涂层。参照GB/T 1731-2020漆膜、腻子膜柔韧性测定法进行测试。
3、附着力性能测试
将上述实施例1-11以及对比例1-4的防凝露涂料，采用喷枪喷涂到200mm×200mm×2mm的铁板上，每种方案分别喷涂2个，做好标识。喷涂完后在常温下固化10min，得到平均厚度为5μm的涂层。参照GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验方法进行测试。
4、耐腐蚀性能测试
测试样品的制备：将上述实施例1-11以及对比例1-4的防凝露涂料，采用喷枪喷涂到完全相同的电器接线端子上，每种方案分别喷涂2个，做好标识。喷涂完后在常温下固化10min，得到平均厚度为5μm的涂层。
测试步骤：采用GB/T 6458-86盐雾试验国家标准中记载的方法，以pH值为6.8的NaCl溶液对涂覆有防凝露涂层的电器接线端子进行耐腐蚀性能测试。
测试结果如表1、2所示：
表1
Figure BDA0002947291540000111
Figure BDA0002947291540000121
表2
Figure BDA0002947291540000122
Figure BDA0002947291540000131
根据表1和表2的数据可知，本发明将含氟树脂、环氧树脂、有机硅树脂、固化剂以及任选地偶联剂复配，由实施例1-11制备出的涂层具有优异的防凝露性能，在大温差、高湿度(80％湿度)的测试环境下涂层表面无水珠或仅有细微水珠，附着力可达到0-1级，柔韧性较好，涂层表明没有网纹或仅有轻微网纹，在盐雾环境放置96h后，涂层表面没有锈蚀，耐腐蚀性能优异。
本发明通过含氟树脂、环氧树脂、有机硅树脂和固化剂的复配，使得涂层具有超疏水性和防凝露性能的同时，兼具优异的柔韧性、耐开裂性能以及强的附着力。如果防凝露涂料中的环氧树脂用量过低，则会导致涂层的附着力明显下降(对比例1)，如果防凝露涂料中的环氧树脂过高时，则还会使得涂层的柔韧性和防凝露性能变差(对比例2)。如果防凝露涂料中的硅油含量过低，则会导致涂层组成中的柔性链段含量较低，因而涂层的柔韧性较差，有明显网纹出现(对比例3)。如果硅油的含量过高则会进一步降低涂层与基底的附着力，而且会影响涂层的防凝露性能(对比例4)。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的防凝露涂料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种防凝露涂料，其特征在于，所述防凝露涂料以重量份计包括如下组分：
Figure FDA0002947291530000011
2.如权利要求1所述的防凝露涂料，其特征在于，所述含氟树脂包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或聚偏氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合。
3.如权利要求1或2所述的防凝露涂料，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、含磷环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂、酚醛环氧树脂、联苯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂或脂环族环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合。
4.如权利要求1-3任一项所述的防凝露涂料，其特征在于，所述有机硅树脂包括羟基硅油、甲基硅油、苯基硅油或乙烯基硅油中的任意一种或至少两种的组合；优选为羟基硅油。
5.如权利要求1-4任一项所述的防凝露涂料，其特征在于，所述稀释剂为有机溶剂；
优选地，所述有机溶剂选自未取代或卤代的烷烃类溶剂、酯类溶剂、芳香类溶剂或酮类溶剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机溶剂选自三氯化碳和/或四氯化碳。
6.如权利要求1-5任一项所述的防凝露涂料，其特征在于，所述固化剂包括环氧固化剂、有机硅固化剂和催化剂的组合；
优选地，所述固化剂以重量份计包括如下组分：
环氧固化剂 0.01～0.02份；
有机硅固化剂 0.001～0.002份；
催化剂 0.001～0.003份；
优选地，所述环氧固化剂选自乙二胺、双氰胺、异氟尔酮二胺或间苯二甲胺中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机硅固化剂选自胺类固化剂、正硅酸乙酯或过氧化物类固化剂中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为正硅酸乙酯；
优选地，所述催化剂选自有机锡类化合物、有机铅类化合物、有机钴类化合物、有机铁类化合物、全氟磺酸盐、胺类、季铵碱、季磷碱或钛酸酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述催化剂为有机酸锡；
优选地，所述催化剂选自二醋酸二丁基锡和/或二丁基锡二月桂酸酯。
7.如权利要求1-6任一项所述的防凝露涂料，其特征在于，所述防凝露涂料中以重量份计还包括0.1～0.5份的偶联剂；
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂；
优选地，所述防凝露涂料的固含量为5～20％。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的防凝露涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将含氟树脂、环氧树脂、有机硅树脂、稀释剂、固化剂以及任选地偶联剂混合，得到所述防凝露涂料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方法为：首先将含氟树脂与稀释剂混合均匀，然后加入环氧树脂、有机硅树脂、固化剂和任选地偶联剂，分散均匀，得到所述防凝露涂料。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的防凝露涂料在电路板、电力环网柜、开关柜或空调制冷管路中的应用。
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