CN114197814A - 一种聚氨酯塑胶地板 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种聚氨酯塑胶地板,属于聚氨酯地板技术领域,从下至上依次为底层、弹性层、加强层、色漆层和超耐磨面漆层,所述底层直接铺设在地面上,所述超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆涂布形成,所述超耐磨聚氨酯面漆由以下原料按重量份制备而成:Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉5‑12份、水性聚氨酯分散体固化剂2‑4份、水性羟基丙烯酸分散体50‑70份、蜡助剂0.5‑2份。本发明的聚氨酯塑胶地板,适用于商用的弹性地面材料,主要解决开裂、耐磨、耐酸碱、耐候性能,从而提高在高运动、高压强、高耐磨等情况下产品的使用寿命和适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及聚氨酯地板技术领域,具体涉及一种聚氨酯塑胶地板。
背景技术
地板是指使用特定材料和工艺对原有地面进行施工处理并呈现出一定装饰性和功能性的地面。可分为:环氧自流平地坪、金刚砂耐磨地坪、环氧水磨石地坪、水泥基水磨石、环氧彩砂地坪、环氧防静电地坪、环氧防滑地坪、聚脲防腐地坪、聚氨酯地坪、硅PU地坪、混凝土密封固化剂地坪等等。这种分类从“用途需求”出发,主要包括:1、适应车行道、停车场、物流仓库等所需要的高冲击、高耐磨的要求;2、如机械加工车间地面防油渗要求;3、化工生产耐化学品介质腐蚀的要求;4、计算机控制室、面粉生产粉尘、纺织业纤维尘、燃料油、易燃易爆危险品储存库地面防止静电积聚的要求;5、电子元器件生产、手术室、食品、医药、精密机械生产装配区域的洁净地面要求等。
运动,在当今要求人人健康成长的社会是最重要的一环,无论是室内外篮球场、足球场、羽毛球场等都需要做地坪,因为地坪的弹性是运动时所必须的。现有运动场地如硅PU,塑胶跑道,面层都比较软,不能承重,当有重物压在上面时,会对弹性体部分造成不可修复性破坏。运动场地的建设有时会受场地限制,除了承担运动功能外,还需承担部分道路功能,允许汽车等机动工具在上面通过。普通硅PU,塑胶跑道面层为柔性材料,当有汽车等重物在上面时,会对面层材料造成损伤。因此,需要开发一种耐磨性能、耐撞击性能好的地板。
发明内容
本发明的目的在于提出一种聚氨酯塑胶地板,适用于商用的弹性地面材料,主要解决开裂、耐磨、耐酸碱、耐候性能,从而提高在高运动、高压强、高耐磨等情况下产品的使用寿命和适用范围。弹性聚氨酯能有效防止基础开裂后继续保持地板不断裂;聚氨酯耐磨层,提供硬度,使地坪提供有效承载能力,允许机车等在上面行驶;耐磨性5H,无溶剂聚氨酯超耐磨材料为本产品提供耐磨面层,提高使用寿命。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供一种聚氨酯塑胶地板,从下至上依次为底层、弹性层、加强层、色漆层和超耐磨面漆层,所述底层直接铺设在地面上,所述弹性层直接铺设在底层上方,所述加强层铺设在弹性层上方,所述色漆层铺设在加强层上方,所述超耐磨面漆层铺设在色漆层上方;
所述超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆涂布形成,所述超耐磨聚氨酯面漆由以下原料按重量份制备而成:Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉5-12份、水性聚氨酯分散体固化剂2-4份、水性羟基丙烯酸分散体50-70份、蜡助剂0.5-2份。
作为本发明的进一步改进,所述Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉的制备方法如下:
将异丙醇铝、钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、正丙醇锆加入环己醇中,滴加异丙醇水溶液,调节溶液pH值为3-5,50-70℃反应3-5h,加入复合偶联剂,反应2-4h,得到溶胶,点燃溶胶,得到Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉。
作为本发明的进一步改进,所述异丙醇铝、钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、正丙醇锆的质量比为(3-5):(1-3):(5-10):(2-4)。
作为本发明的进一步改进,所述复合偶联剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的复配混合物,所述钛酸酯偶联剂选自TMC-201、TMC-102、TMC-101、TMC-311w、TMC-311、TMC-3、TMC-114、TMC-2、TMC-27、TMC-4、TMC-401中的至少一种;所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH692、KH702中的至少一种,优选地,所述复合偶联剂为TMC-201和KH550的复配混合物,质量比为(3-5):10。
作为本发明的进一步改进,所述水性聚氨酯分散体固化剂的制备方法如下:
将异佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇加入水中混合均匀,升温至80-100℃,添加引发剂,搅拌反应4-7h,加入亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸,反应3-5h,调节pH值为8-9,搅拌均匀后减压蒸馏,加入消泡剂,得到水性聚氨酯分散体固化剂。
作为本发明的进一步改进,所述异佛尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇、亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸、引发剂、消泡剂的质量比为(5-10):3:(0.2-0.5):(0.01-0.05):(0.05-0.1)。
作为本发明的进一步改进,所述消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚中的至少一种;所述所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。
作为本发明的进一步改进,所述水性羟基丙烯酸分散体为Bayhydrol A2470,羟值为120-130mgKOH/g;所述蜡助剂选自翁开尔公司的MD-2000、D272、Honeywell公司的A-C392中的至少一种。
作为本发明的进一步改进,所述超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备方法如下:
将水性羟基丙烯酸分散体、Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉和蜡助剂混合,加热至70-80℃,搅拌反应5-12h,使用时,加入水性聚氨酯分散体固化剂,固化得到超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆。
作为本发明的进一步改进,所述底层为无溶剂聚氨酯均匀涂覆于水泥地面或沥青地面上所形成的;所述弹性层为6-7mm厚的无溶剂湿固化聚氨酯弹性层;所述强化层为2-3mm厚的单组份湿固化聚氨酯强化层。
本发明具有如下有益效果:本发明超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备中添加的Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉明显提高了面漆的耐磨、耐撞击性能,力学性能明显提高,这是由于随着无机相的引入涂层中形成了大量的Si-O-Si,Zr-O-Zr,Al-O-Al、Ti-O-Ti以及Si-O-Ti-O-Al-O-Zr共价键网络,使得涂层有着致密的无机网络结构,从而提高了涂层的耐磨性能;同时随着无机组分含量的增加,涂层中的纳米刚性粒子数量增加,涂层更加坚硬;无机组分的添加使得涂层中形成了更多的交联点,在一定程度上增加了涂层的交联度,提高了涂层的致密性,从而提高了耐磨、耐撞击性能,力学性能明显提高。
通过复合偶联剂改性后,使得制得的无机相Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉在有机相中能更好的分散,其中,KH550上的氨基结构还可以与聚氨酯键连反应,TMC-201的磷酯基结构中,羟基也易于与聚氨酯键连反应,从而使得Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉在有机相中相容性好,不会发生团聚从而影响力学性能。
本发明制得的水性聚氨酯分散体固化剂由于添加了亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸进行分子链的亲水改性,在制备超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆中,亲水性和混合剪切力,将使固化剂在水相中的分散变得更容易,能制得更加均匀的超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆。
本发明的聚氨酯塑胶地板,适用于商用的弹性地面材料,主要解决开裂、耐磨、耐酸碱、耐候性能,从而提高在高运动、高压强、高耐磨等情况下产品的使用寿命和适用范围。弹性聚氨酯能有效防止基础开裂后继续保持地板不断裂;聚氨酯耐磨层,提供硬度,使地坪提供有效承载能力,允许机车等在上面行驶;耐磨性5H,无溶剂聚氨酯超耐磨材料为本产品提供耐磨面层,提高使用寿命。
本发明适用于中小学、高等院校的篮球场、排球场、羽毛球场;活动广场、健身器械区、水上乐园;特殊耐磨要求的轮滑、滑板、自行车等极限运动场地;室内弹性无缝地板,如医院、展厅、候车室等需要降音降噪、弹性、耐磨、无缝无菌、抗酸碱等特殊场;临时停车场等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
图中:1为底层;2为弹性层;3为加强层;4为色漆层;5为超耐磨面漆层。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
水性羟基丙烯酸分散体为Bayhydrol A2470,羟值为120-130mgKOH/g。
实施例1
参照图1,一种聚氨酯塑胶地板,从下至上依次为底层1、弹性层2、加强层3、色漆层4超耐磨面漆层5,所述底层1直接铺设在地面上,所述弹性层2直接铺设在底层1上方,所述加强层3铺设在弹性层2上方,所述色漆层4铺设在加强层3上方,所述超耐磨面漆层5铺设在色漆层4上方。所述底层1为无溶剂聚氨酯均匀涂覆于水泥地面或沥青地面上所形成的;所述弹性层2为6mm厚的无溶剂湿固化聚氨酯弹性层;所述强化层3为2mm厚的单组份湿固化聚氨酯强化层。所述超耐磨面漆层5由超耐磨聚氨酯面漆涂布形成。
超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备方法如下:
将50重量份水性羟基丙烯酸分散体、5重量份Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉和0.5重量份蜡助剂MD-2000混合,加热至70℃,搅拌反应5h,使用时,加入2重量份水性聚氨酯分散体固化剂,固化得到超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆。
其中,Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉的制备方法如下:
将3重量份异丙醇铝、1重量份钛酸四丁酯、5重量份正硅酸乙酯、2重量份正丙醇锆加入50重量份环己醇中,滴加50重量份10wt%的异丙醇水溶液,调节溶液pH值为3,50℃反应3h,加入1重量份复合偶联剂,反应2h,得到溶胶,点燃溶胶,得到Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉。所述复合偶联剂为TMC-201和KH550的复配混合物,质量比为3:10。
水性聚氨酯分散体固化剂的制备方法如下:
将5重量份异佛尔酮二异氰酸酯和3重量份聚丙二醇加入50重量份水中混合均匀,升温至80℃,添加0.01重量份过硫酸钠,搅拌反应4h,加入0.2重量份亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸,反应3h,调节pH值为8,搅拌均匀后减压蒸馏,加入0.05重量份聚氧丙烯甘油醚,得到水性聚氨酯分散体固化剂。
实施例2
参照图1,一种聚氨酯塑胶地板,从下至上依次为底层1、弹性层2、加强层3、色漆层4超耐磨面漆层5,所述底层1直接铺设在地面上,所述弹性层2直接铺设在底层1上方,所述加强层3铺设在弹性层2上方,所述色漆层4铺设在加强层3上方,所述超耐磨面漆层5铺设在色漆层4上方。所述底层1为无溶剂聚氨酯均匀涂覆于水泥地面或沥青地面上所形成的;所述弹性层2为7mm厚的无溶剂湿固化聚氨酯弹性层;所述强化层3为3mm厚的单组份湿固化聚氨酯强化层。所述超耐磨面漆层5由超耐磨聚氨酯面漆涂布形成。
超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备方法如下:
将70重量份水性羟基丙烯酸分散体、12重量份Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉和2重量份蜡助剂D272混合,加热至80℃,搅拌反应12h,使用时,加入4重量份水性聚氨酯分散体固化剂,固化得到超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆。
其中,Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉的制备方法如下:
将5重量份异丙醇铝、3重量份钛酸四丁酯、10重量份正硅酸乙酯、4重量份正丙醇锆加入50重量份环己醇中,滴加50重量份25wt%的异丙醇水溶液,调节溶液pH值为5,70℃反应5h,加入2重量份复合偶联剂,反应4h,得到溶胶,点燃溶胶,得到Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉。所述复合偶联剂为TMC-201和KH550的复配混合物,质量比为5:10。
水性聚氨酯分散体固化剂的制备方法如下:
将10重量份异佛尔酮二异氰酸酯和3重量份聚丙二醇加入50重量份水中混合均匀,升温至100℃,添加0.05重量份过硫酸钾,搅拌反应7h,加入0.5重量份亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸,反应5h,调节pH值为9,搅拌均匀后减压蒸馏,加入0.1重量份聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚,得到水性聚氨酯分散体固化剂。
实施例3
参照图1,一种聚氨酯塑胶地板,从下至上依次为底层1、弹性层2、加强层3、色漆层4超耐磨面漆层5,所述底层1直接铺设在地面上,所述弹性层2直接铺设在底层1上方,所述加强层3铺设在弹性层2上方,所述色漆层4铺设在加强层3上方,所述超耐磨面漆层5铺设在色漆层4上方。所述底层1为无溶剂聚氨酯均匀涂覆于水泥地面或沥青地面上所形成的;所述弹性层2为6.5mm厚的无溶剂湿固化聚氨酯弹性层;所述强化层3为2.5mm厚的单组份湿固化聚氨酯强化层。所述超耐磨面漆层5由超耐磨聚氨酯面漆涂布形成。
超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备方法如下:
将60重量份水性羟基丙烯酸分散体、7重量份Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉和1重量份蜡助剂A-C392混合,加热至75℃,搅拌反应7h,使用时,加入3重量份水性聚氨酯分散体固化剂,固化得到超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆。
其中,Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉的制备方法如下:
将4重量份异丙醇铝、2重量份钛酸四丁酯、7重量份正硅酸乙酯、3重量份正丙醇锆加入50重量份环己醇中,滴加50重量份17wt%的异丙醇水溶液,调节溶液pH值为4,60℃反应4h,加入1.5重量份复合偶联剂,反应3h,得到溶胶,点燃溶胶,得到Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉。所述复合偶联剂为TMC-201和KH550的复配混合物,质量比为4:10。
水性聚氨酯分散体固化剂的制备方法如下:
将7重量份异佛尔酮二异氰酸酯和3重量份聚丙二醇加入50重量份水中混合均匀,升温至90℃,添加0.03重量份过硫酸铵,搅拌反应5h,加入0.3重量份亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸,反应4h,调节pH值为8.5,搅拌均匀后减压蒸馏,加入0.07重量份聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚,得到水性聚氨酯分散体固化剂。
实施例4
与实施例3相比,复合偶联剂为TMC-201,其他条件均不改变。
实施例5
与实施例3相比,复合偶联剂为KH550,其他条件均不改变。
对比例1
与实施例3相比,超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备过程中未添加Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉,其他条件均不改变。
对比例2
与实施例3相比,超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备过程中水性聚氨酯分散体固化剂由普通聚氨酯固化剂缩二脲多异氰酸酯替代,其他条件均不改变。
测试例1
将本发明实施例1-3和对比例1-2制得的聚氨酯塑胶地板进行性能测试,结果见表1。
表1
由上表可知,本发明制得的聚氨酯塑胶地板具有良好的力学性能和阻燃性能。
实施例4、5与实施例3相比,复合偶联剂为TMC-201或KH550,其力学性能下降,本发明通过复合偶联剂改性后,使得制得的无机相Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉在有机相中能更好的分散,其中,KH550上的氨基结构还可以与聚氨酯键连反应,TMC-201的磷酯基结构中,羟基也易于与聚氨酯键连反应,从而使得Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉在有机相中相容性好,不会发生团聚从而影响力学性能。
对比例1与实施例3相比,未添加Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉,其耐磨性,力学性能,阻燃性明显下降,本发明超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备中添加的Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉明显提高了面漆的耐磨、耐撞击性能,力学性能明显提高,这是由于随着无机相的引入涂层中形成了大量的Si-O-Si,Zr-O-Zr,Al-O-Al、Ti-O-Ti以及Si-O-Ti-O-Al-O-Zr共价键网络,使得涂层有着致密的无机网络结构,从而提高了涂层的耐磨性能;同时随着无机组分含量的增加,涂层中的纳米刚性粒子数量增加,涂层更加坚硬;无机组分的添加使得涂层中形成了更多的交联点,在一定程度上增加了涂层的交联度,提高了涂层的致密性,从而提高了耐磨、耐撞击性能,力学性能明显提高。
对比例2与实施例3相比,水性聚氨酯分散体固化剂由普通聚氨酯固化剂缩二脲多异氰酸酯替代,力学性能下降,本发明制得的水性聚氨酯分散体固化剂由于添加了亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸进行分子链的亲水改性,在制备超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆中,亲水性和混合剪切力,将使固化剂在水相中的分散变得更容易,能制得更加均匀的超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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 (10)
1.一种聚氨酯塑胶地板,其特征在于,从下至上依次为底层(1)、弹性层(2)、加强层(3)、色漆层(4)和超耐磨面漆层(5),所述底层(1)直接铺设在地面上,所述弹性层(2)直接铺设在底层(1)上方,所述加强层(3)铺设在弹性层(2)上方,所述色漆层(4)铺设在加强层(3)上方,所述超耐磨面漆层(5)铺设在色漆层(4)上方;
所述超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆涂布形成,所述超耐磨聚氨酯面漆由以下原料按重量份制备而成:Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉5-12份、水性聚氨酯分散体固化剂2-4份、水性羟基丙烯酸分散体50-70份、蜡助剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉的制备方法如下:
将异丙醇铝、钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、正丙醇锆加入环己醇中,滴加异丙醇水溶液,调节溶液pH值为3-5,50-70℃反应3-5h,加入复合偶联剂,反应2-4h,得到溶胶,点燃溶胶,得到Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉。
3.根据权利要求2所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述异丙醇铝、钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、正丙醇锆的质量比为(3-5):(1-3):(5-10):(2-4)。
4.根据权利要求2所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述复合偶联剂为钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的复配混合物,所述钛酸酯偶联剂选自TMC-201、TMC-102、TMC-101、TMC-311w、TMC-311、TMC-3、TMC-114、TMC-2、TMC-27、TMC-4、TMC-401中的至少一种;所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH692、KH702中的至少一种,优选地,所述复合偶联剂为TMC-201和KH550的复配混合物,质量比为(3-5):10。
5.根据权利要求1所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述水性聚氨酯分散体固化剂的制备方法如下:
将异佛尔酮二异氰酸酯和聚丙二醇加入水中混合均匀,升温至80-100℃,添加引发剂,搅拌反应4-7h,加入亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸,反应3-5h,调节pH值为8-9,搅拌均匀后减压蒸馏,加入消泡剂,得到水性聚氨酯分散体固化剂。
6.根据权利要求5所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述异佛尔酮二异氰酸酯、聚丙二醇、亲水性扩链剂2,2-双(羟甲基)丙酸、引发剂、消泡剂的质量比为(5-10):3:(0.2-0.5):(0.01-0.05):(0.05-0.1)。
7.根据权利要求5所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚中的至少一种;所述所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。
8.根据权利要求1所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述水性羟基丙烯酸分散体为Bayhydrol A2470,羟值为120-130mgKOH/g;所述蜡助剂选自翁开尔公司的MD-2000、D272、Honeywell公司的A-C392中的至少一种。
9.根据权利要求1所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆的制备方法如下:
将水性羟基丙烯酸分散体、Al/Si/Zr/Ti复合氧化物纳米耐磨粉和蜡助剂混合,加热至70-80℃,搅拌反应5-12h,使用时,加入水性聚氨酯分散体固化剂,固化得到超耐磨面漆层由超耐磨聚氨酯面漆。
10.根据权利要求1所述聚氨酯塑胶地板,其特征在于,所述底层(1)为无溶剂聚氨酯均匀涂覆于水泥地面或沥青地面上所形成的;所述弹性层(2)为6-7mm厚的无溶剂湿固化聚氨酯弹性层;所述强化层(3)为2-3mm厚的单组份湿固化聚氨酯强化层。
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