CN114957975A - 一种环保型防水户外布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及户外布技术领域，且公开了一种环保型防水户外布及其制备方法，以改性玄武岩纤维经过纺织成户外布骨架，然后再进行浸润复合树脂，经过冷却、定型，得到；所述复合树脂由以下成分制成：聚酰胺树脂、甲基丙烯酸‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、增塑剂、无机填料、聚乙烯蜡、羧基丁腈橡胶、硼酸铝晶须、苯乙酸月桂醇酯；本发明制备的环保型放水户外布以玄武岩纤维作为户外布的骨架，大幅度的降低了聚酰胺树脂的用量，节约的成本，绿色环保。本发明通过各组分之间的协同促进作用，能够大幅度的改善户外布的综合性能，尤其是力学性能和耐老化性能得到显著的改善。
Description
技术领域
本发明涉及户外布技术领域，具体为一种环保型防水户外布。
背景技术
紫外线(ultravioletrays简称UV)分为长波紫外线(UV-A，320-400nm)、中波紫外线(UV-B，280-320nm)和短波紫外线(UV-C，200-280nm)。UV-B的作用是UV-A的1000倍，夏季霉斑主要是由于UV-B的作用，皮下血管吸收紫外线B后会引起扩张使皮肤变红生产红斑，严重时会发生炎症。它同样也可以影响到皮下弹性纤维，使皮肤失去弹性，形成粗糙的皱纹，UB-C作为一种更强的紫外线，有一定的杀菌作用，但也对人体有害。一般地讲，紫外线C不能到达地面，但由于近年来空气中含氟量的提高，到达地面的紫外线B和C也随之增加。
为了遮蔽紫外线，在户外通常采用户外布来进行遮挡，然而，现有的户外布力学性能较差，耐老化性能较为一般，导致使用寿命大幅度降低。
例如现有技术公开号为CN 113089161 A，本申请公开本发明提供一种聚酰胺56与聚酯PET的复合浸胶帘子布，复合浸胶帘子布包括复合白坯帘子布和设置在复合白坯帘子布上的浸胶粘合涂层，复合白坯帘子布由经线复合帘线和纬线相互交织而成，经线复合帘线由聚酯PET纱线与聚酰胺56纱线按照不等长合股加捻的方式抱合在一起，捻度330-490捻/米；纬线包括锦纶66和PET至少一种，纬线纤密度22-40tex。本发明的聚酰胺56与聚酯PET的复合浸胶帘子布，强力高，耐疲劳性能好，增加了轮胎的耐久性，可以减少轮胎的滚动阻力，改善或消除轮胎的平点现象。然而其耐老化性能较一般，在户外复杂环境下使用，容易加速老化，降低使用寿命。
基于此，我们提出了一种环保型防水户外布，希冀解决现有技术中的不足之处。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种环保型防水户外布及其制备方法。
(二)技术方案
为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保型防水户外布，以改性玄武岩纤维经过纺织成户外布骨架，然后再进行浸润复合树脂，经过冷却、定型，得到；
所述复合树脂按重量份计由以下成分制成：聚酰胺树脂68-75份、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物12-18份、增塑剂3-6份、无机填料15-20份、聚乙烯蜡1-3份、羧基丁腈橡胶6-10份、硼酸铝晶须1-3份、苯乙酸月桂醇酯2-2.5份。
作为进一步的技术方案，所述改性玄武岩纤维制备方法为：
(1)将玄武岩纤维添加到氢氧化钠溶液中，调节温度至60℃，保温搅拌30min，然后进行过滤，水洗至中性，再至于干燥箱中进行干燥，得到碱处理玄武岩纤维；
(2)将碱处理玄武岩纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加KH550偶联剂，调节温度至75℃，保温搅拌1小时，然后进行过滤，再采用无水乙醇对玄武岩纤维进行浸泡清洗2次，除去未反应的KH550偶联剂，然后再进行干燥，得到偶联剂处理玄武岩纤维；
(3)将偶联剂处理玄武岩纤维再添加到二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中，搅拌均匀后，再添加甲基丙烯酸八氟戊酯，先采用超声波处理5min，然后调节温度至85℃，保温搅拌反应75min，然后进行过滤，再采用二甲苯与乙酸乙酯混合溶液反复清洗2遍，然后进行干燥，得到改性玄武岩纤维。
作为进一步的技术方案，所述玄武岩纤维、氢氧化钠溶液混合质量比为1：8；
所述氢氧化钠溶液浓度为0.5mol/L。
作为进一步的技术方案：所述碱处理玄武岩纤维、乙醇溶液混合质量比为：1:15；
所述碱处理玄武岩纤维、KH550偶联剂混合质量比为10:1.5。
作为进一步的技术方案，所述偶联剂处理玄武岩纤维、二甲苯与乙酸乙酯混合溶液混合质量比为1:20；
所述偶联剂处理玄武岩纤维、甲基丙烯酸八氟戊酯混合质量比为12:1。
作为进一步的技术方案，所述二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中二甲苯质量分数为45％；
所述乙酸乙酯质量分数为55％。
作为进一步的技术方案：所述增塑剂为复合增塑剂；
所述复合增塑剂由甘油与二甲基甲酰胺混合得到；
所述复合增塑剂制备方法为：
将甘油温度调节至55℃，保温10min，然后再添加二甲基甲酰胺，以500r/min转速搅拌40min，自然冷却至室温，即得；
所述甘油与二甲基甲酰胺混合质量比为1:3。
作为进一步的技术方案：所述无机填料为膨润土；
所述膨润土采用钙基膨润土。
一种环保型防水户外布的制备方法，所述包括以下步骤：
(1)将改性玄武岩纤维经过置于纺织机中进行纺织得到户外布骨架；
(2)按各复合树脂制备组分进行对应称取；
(3)将称取的各原料添加到搅拌机中进行高速搅拌30min，搅拌速度为2000r/min，得到混合原料；
(4)将混合原料添加到双螺杆挤出机中进行熔融，得到熔融料，再将户外布骨架浸入熔融料中，然后取出，冷却定型，即可。
本发明对玄武岩纤维进行改性不仅能够改善玄武岩纤维与基体树脂之间的界面强度，同时，还能够提高其力学性能。本发明通过依次对玄武岩纤维进行碱处理、偶联剂处理，目的是增加玄武岩纤维表面的化学活性位点，然后再通过将其与甲基丙烯酸八氟戊酯反应，从而进一步的在玄武岩纤维表面接枝活性基团，从而能够通过增加的纤维表面化学活性位点和基体树脂之间产生较强的化学键合和机械啮合，从而提高了户外布的综合性能。
在户外布材料体系中，羧基丁腈橡胶与聚酰胺树脂在的分子链间形成了许多范德华键交联，在加入苯乙酸月桂醇酯后，苯乙酸月桂醇酯分子进入到羧基丁腈橡胶与聚酰胺树脂的分子链间，能够加强二者之间的结构连接，提高材料体系的稳定性。通过采用本发明制备的复合增塑剂，由甘油与二甲基甲酰胺混合得到，能够表现出更高的分子间作用力并使分子间的距离增大，从而提供更好的增塑效果，聚酰胺树脂进一步得到塑化和分散，使户外布材料得到更高的拉伸强度、断裂伸长率，甘油与二甲基甲酰胺混合相较于常规的增塑剂对聚酰胺树脂的增塑效果要更好一些，这可能是因为甘油与二甲基甲酰胺混合，得到的空间位阻更小，从而更容易进入聚酰胺树脂分子之间，提高塑性。
本发明户外布料的拉伸强度得到大幅度的提高，断裂伸长率明显降低。这是由于通过各组分之间的协同促进作用，从而提高了体系的交联密度；硬段与软段相互缠绕，削弱了软段的润滑作用，限制了分子链间的相对滑移，导致分子链不易被拉伸。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种环保型防水户外布，具备以下有益效果：
本发明制备的环保型放水户外布以玄武岩纤维作为户外布的骨架，大幅度的降低了聚酰胺树脂的用量，节约的成本，绿色环保。
本发明通过各组分之间的协同促进作用，能够大幅度的改善户外布的综合性能，尤其是力学性能和耐老化性能得到显著的改善。
附图说明
图1为对比不同甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物添加量对于户外布拉升强度性能影响图；
图2为对比不同羧基丁腈橡胶添加量对于表面粗糙度的影响图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
以下为具体实施例：
实施例1
一种环保型防水户外布，以改性玄武岩纤维经过纺织成户外布骨架，然后再进行浸润复合树脂，经过冷却、定型，得到；
所述复合树脂按重量份计由以下成分制成：聚酰胺树脂68份、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物12份、增塑剂3份、无机填料15份、聚乙烯蜡1份、羧基丁腈橡胶6份、硼酸铝晶须1份、苯乙酸月桂醇酯2份。
改性玄武岩纤维制备方法为：
(1)将玄武岩纤维添加到氢氧化钠溶液中，调节温度至60℃，保温搅拌30min，然后进行过滤，水洗至中性，再至于干燥箱中进行干燥，得到碱处理玄武岩纤维；
(2)将碱处理玄武岩纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加KH550偶联剂，调节温度至75℃，保温搅拌1小时，然后进行过滤，再采用无水乙醇对玄武岩纤维进行浸泡清洗2次，除去未反应的KH550偶联剂，然后再进行干燥，得到偶联剂处理玄武岩纤维；
(3)将偶联剂处理玄武岩纤维再添加到二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中，搅拌均匀后，再添加甲基丙烯酸八氟戊酯，先采用超声波处理5min，然后调节温度至85℃，保温搅拌反应75min，然后进行过滤，再采用二甲苯与乙酸乙酯混合溶液反复清洗2遍，然后进行干燥，得到改性玄武岩纤维。
玄武岩纤维、氢氧化钠溶液混合质量比为1：8；
所述氢氧化钠溶液浓度为0.5mol/L。
碱处理玄武岩纤维、乙醇溶液混合质量比为：1:15；
所述碱处理玄武岩纤维、KH550偶联剂混合质量比为10:1.5。
偶联剂处理玄武岩纤维、二甲苯与乙酸乙酯混合溶液混合质量比为1:20；
所述偶联剂处理玄武岩纤维、甲基丙烯酸八氟戊酯混合质量比为12:1。
二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中二甲苯质量分数为45％；
所述乙酸乙酯质量分数为55％。
所述增塑剂为复合增塑剂；
所述复合增塑剂由甘油与二甲基甲酰胺混合得到；
所述复合增塑剂制备方法为：
将甘油温度调节至55℃，保温10min，然后再添加二甲基甲酰胺，以500r/min转速搅拌40min，自然冷却至室温，即得；
所述甘油与二甲基甲酰胺混合质量比为1:3。
作为进一步的技术方案：所述无机填料为膨润土；
所述膨润土采用钙基膨润土。
一种环保型防水户外布的制备方法，所述包括以下步骤：
(1)将改性玄武岩纤维经过置于纺织机中进行纺织得到户外布骨架；
(2)按各复合树脂制备组分进行对应称取；
(3)将称取的各原料添加到搅拌机中进行高速搅拌30min，搅拌速度为2000r/min，得到混合原料；
(4)将混合原料添加到双螺杆挤出机中进行熔融，得到熔融料，再将户外布骨架浸入熔融料中，然后取出，冷却定型，即可。
实施例2
一种环保型防水户外布，以改性玄武岩纤维经过纺织成户外布骨架，然后再进行浸润复合树脂，经过冷却、定型，得到；
所述复合树脂按重量份计由以下成分制成：聚酰胺树脂70份、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物15份、增塑剂5份、无机填料18份、聚乙烯蜡2份、羧基丁腈橡胶7份、硼酸铝晶须2份、苯乙酸月桂醇酯2.1份。
改性玄武岩纤维制备方法为：
(1)将玄武岩纤维添加到氢氧化钠溶液中，调节温度至60℃，保温搅拌30min，然后进行过滤，水洗至中性，再至于干燥箱中进行干燥，得到碱处理玄武岩纤维；
(2)将碱处理玄武岩纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加KH550偶联剂，调节温度至75℃，保温搅拌1小时，然后进行过滤，再采用无水乙醇对玄武岩纤维进行浸泡清洗2次，除去未反应的KH550偶联剂，然后再进行干燥，得到偶联剂处理玄武岩纤维；
(3)将偶联剂处理玄武岩纤维再添加到二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中，搅拌均匀后，再添加甲基丙烯酸八氟戊酯，先采用超声波处理5min，然后调节温度至85℃，保温搅拌反应75min，然后进行过滤，再采用二甲苯与乙酸乙酯混合溶液反复清洗2遍，然后进行干燥，得到改性玄武岩纤维。
玄武岩纤维、氢氧化钠溶液混合质量比为1：8；
所述氢氧化钠溶液浓度为0.5mol/L。
碱处理玄武岩纤维、乙醇溶液混合质量比为：1:15；
所述碱处理玄武岩纤维、KH550偶联剂混合质量比为10:1.5。
偶联剂处理玄武岩纤维、二甲苯与乙酸乙酯混合溶液混合质量比为1:20；
所述偶联剂处理玄武岩纤维、甲基丙烯酸八氟戊酯混合质量比为12:1。
二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中二甲苯质量分数为45％；
所述乙酸乙酯质量分数为55％。
所述增塑剂为复合增塑剂；
所述复合增塑剂由甘油与二甲基甲酰胺混合得到；
所述复合增塑剂制备方法为：
将甘油温度调节至55℃，保温10min，然后再添加二甲基甲酰胺，以500r/min转速搅拌40min，自然冷却至室温，即得；
所述甘油与二甲基甲酰胺混合质量比为1:3。
所述无机填料为膨润土；
所述膨润土采用钙基膨润土。
一种环保型防水户外布的制备方法，所述包括以下步骤：
(1)将改性玄武岩纤维经过置于纺织机中进行纺织得到户外布骨架；
(2)按各复合树脂制备组分进行对应称取；
(3)将称取的各原料添加到搅拌机中进行高速搅拌30min，搅拌速度为2000r/min，得到混合原料；
(4)将混合原料添加到双螺杆挤出机中进行熔融，得到熔融料，再将户外布骨架浸入熔融料中，然后取出，冷却定型，即可。
实施例3
一种环保型防水户外布，以改性玄武岩纤维经过纺织成户外布骨架，然后再进行浸润复合树脂，经过冷却、定型，得到；
所述复合树脂按重量份计由以下成分制成：聚酰胺树脂75份、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物18份、增塑剂6份、无机填料20份、聚乙烯蜡3份、羧基丁腈橡胶10份、硼酸铝晶须3份、苯乙酸月桂醇酯2.5份。
改性玄武岩纤维制备方法为：
(1)将玄武岩纤维添加到氢氧化钠溶液中，调节温度至60℃，保温搅拌30min，然后进行过滤，水洗至中性，再至于干燥箱中进行干燥，得到碱处理玄武岩纤维；
(2)将碱处理玄武岩纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加KH550偶联剂，调节温度至75℃，保温搅拌1小时，然后进行过滤，再采用无水乙醇对玄武岩纤维进行浸泡清洗2次，除去未反应的KH550偶联剂，然后再进行干燥，得到偶联剂处理玄武岩纤维；
(3)将偶联剂处理玄武岩纤维再添加到二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中，搅拌均匀后，再添加甲基丙烯酸八氟戊酯，先采用超声波处理5min，然后调节温度至85℃，保温搅拌反应75min，然后进行过滤，再采用二甲苯与乙酸乙酯混合溶液反复清洗2遍，然后进行干燥，得到改性玄武岩纤维。
玄武岩纤维、氢氧化钠溶液混合质量比为1：8；
所述氢氧化钠溶液浓度为0.5mol/L。
碱处理玄武岩纤维、乙醇溶液混合质量比为：1:15；
所述碱处理玄武岩纤维、KH550偶联剂混合质量比为10:1.5。
偶联剂处理玄武岩纤维、二甲苯与乙酸乙酯混合溶液混合质量比为1:20；
所述偶联剂处理玄武岩纤维、甲基丙烯酸八氟戊酯混合质量比为12:1。
二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中二甲苯质量分数为45％；
所述乙酸乙酯质量分数为55％。
所述增塑剂为复合增塑剂；
所述复合增塑剂由甘油与二甲基甲酰胺混合得到；
所述复合增塑剂制备方法为：
将甘油温度调节至55℃，保温10min，然后再添加二甲基甲酰胺，以500r/min转速搅拌40min，自然冷却至室温，即得；
所述甘油与二甲基甲酰胺混合质量比为1:3。
作为进一步的技术方案：所述无机填料为膨润土；
所述膨润土采用钙基膨润土。
一种环保型防水户外布的制备方法，所述包括以下步骤：
(1)将改性玄武岩纤维经过置于纺织机中进行纺织得到户外布骨架；
(2)按各复合树脂制备组分进行对应称取；
(3)将称取的各原料添加到搅拌机中进行高速搅拌30min，搅拌速度为2000r/min，得到混合原料；
(4)将混合原料添加到双螺杆挤出机中进行熔融，得到熔融料，再将户外布骨架浸入熔融料中，然后取出，冷却定型，即可。
对比例1：与实施例1区别为将玄武岩纤维替换为玻璃纤维；
对比例2：与实施例1区别为不对玄武岩纤维进行改性处理；
试验：
对实施例与对比例试样拉伸性能按GB/T 528—2009进行测试，拉伸速率
设定为200mm/min：
表1
| 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率％ | |
| 实施例1 | 132.5 | 40 |
| 实施例2 | 133.7 | 41 |
| 实施例3 | 132.6 | 43 |
| 对比例1 | 115.7 | 58 |
| 对比例2 | 98.6 | 70 |
由表1可以看出，本发明制备的户外布具有优异的力学性能，尤其是具有优异的拉伸性能。
耐油性能测试：将实施例与对比例试样浸泡到IRM903实验油中，在78℃环境中保持50h，取出实施例与对比例试样擦去残留在样品表面的油，室温放置24h后测试力学性能；
表2
由表2可以看出，本发明制备的户外布具有优异的耐油性能。
耐老化性能测试：将实施例与对比例试样置于100℃烘箱中，保持70h，取出样品在室温中放置24h后测试力学性能：
表3
由表3可以看出，本发明制备的户外布具有优异的耐老化性能，通过对其耐老化性能的提高，能够延长其使用寿命。
对实施例与对比例试样进行表面粗糙度检测：使用手持式表面粗糙度测量仪进行测量；
表4
由表4可以看出，本发明的户外布表面具有更低的表面粗糙度，表面更加光滑。
热失重(TG)分析
对实施例户外布进行热失重(TG)分析，在德国Netzsch TG 209F1上进行，测试条件：30～800℃，升温速率为10℃/min，在空气环境下进行测试，流速为50mL/min；
表5
由表5可以看出本发明制备的户外布具有较高的热稳定性能，在空气氛围下，氧气易与聚酰胺分子链生成自由基，发生链式反应，通过苯乙酸月桂醇酯的引入，具有捕获自由基和分解氢过氧化物的能力，从而会促使户外布的热稳定性提高。
以实施例1为基础试样，对比不同甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物添加量对于户外布拉升强度性能影响，如图1。
以实施例1为基础试样，对比不同羧基丁腈橡胶添加量对于表面粗糙度的影响，如图2。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种环保型防水户外布，其特征在于，以改性玄武岩纤维经过纺织成户外布骨架，然后再进行浸润复合树脂，经过冷却、定型，得到；
所述复合树脂按重量份计由以下成分制成：聚酰胺树脂68-75份、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物12-18份、增塑剂3-6份、无机填料15-20份、聚乙烯蜡1-3份、羧基丁腈橡胶6-10份、硼酸铝晶须1-3份、苯乙酸月桂醇酯2-2.5份。
2.根据权利要求1所述的一种环保型防水户外布，其特征在于，所述改性玄武岩纤维制备方法为：
(1)将玄武岩纤维添加到氢氧化钠溶液中，调节温度至60℃，保温搅拌30min，然后进行过滤，水洗至中性，再至于干燥箱中进行干燥，得到碱处理玄武岩纤维；
(2)将碱处理玄武岩纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加KH550偶联剂，调节温度至75℃，保温搅拌1小时，然后进行过滤，再采用无水乙醇对玄武岩纤维进行浸泡清洗2次，除去未反应的KH550偶联剂，然后再进行干燥，得到偶联剂处理玄武岩纤维；
(3)将偶联剂处理玄武岩纤维再添加到二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中，搅拌均匀后，再添加甲基丙烯酸八氟戊酯，先采用超声波处理5min，然后调节温度至85℃，保温搅拌反应75min，然后进行过滤，再采用二甲苯与乙酸乙酯混合溶液反复清洗2遍，然后进行干燥，得到改性玄武岩纤维。
3.根据权利要求2所述的一种环保型防水户外布，其特征在于，所述玄武岩纤维、氢氧化钠溶液混合质量比为1：8；
所述氢氧化钠溶液浓度为0.5mol/L。
4.根据权利要求2所述的一种环保型防水户外布，其特征在于：所述碱处理玄武岩纤维、乙醇溶液混合质量比为：1:15；
所述碱处理玄武岩纤维、KH550偶联剂混合质量比为10:1.5。
5.根据权利要求1所述的一种环保型防水户外布，其特征在于，所述偶联剂处理玄武岩纤维、二甲苯与乙酸乙酯混合溶液混合质量比为1:20；
所述偶联剂处理玄武岩纤维、甲基丙烯酸八氟戊酯混合质量比为12:1。
6.根据权利要求5所述的一种环保型防水户外布，其特征在于，所述二甲苯与乙酸乙酯混合溶液中二甲苯质量分数为45％；
所述乙酸乙酯质量分数为55％。
7.根据权利要求1所述的一种环保型防水户外布，其特征在于：所述增塑剂为复合增塑剂；
所述复合增塑剂由甘油与二甲基甲酰胺混合得到；
所述复合增塑剂制备方法为：
将甘油温度调节至55℃，保温10min，然后再添加二甲基甲酰胺，以500r/min转速搅拌40min，自然冷却至室温，即得；
所述甘油与二甲基甲酰胺混合质量比为1:3。
8.根据权利要求1所述的一种环保型防水户外布，其特征在于：所述无机填料为膨润土；
所述膨润土采用钙基膨润土。
9.根据权利要求1所述的一种环保型防水户外布的制备方法，其特征在于：所述包括以下步骤：
(1)将改性玄武岩纤维经过置于纺织机中进行纺织得到户外布骨架；
(2)按各复合树脂制备组分进行对应称取；
(3)将称取的各原料添加到搅拌机中进行高速搅拌30min，搅拌速度为2000r/min，得到混合原料；
(4)将混合原料添加到双螺杆挤出机中进行熔融，得到熔融料，再将户外布骨架浸入熔融料中，然后取出，冷却定型，即可。
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2022
- 2022-07-06 CN CN202210790490.4A patent/CN114957975B/zh active Active
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| CN117384469B (zh) * | 2023-10-16 | 2024-05-07 | 台州天奇鞋业股份有限公司 | 一种透气性耐磨鞋面材料及制备方法 |
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