CN115011054A - 一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候pmma/asa合金材料 - Google Patents

一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候pmma/asa合金材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚合物材料技术领域，包括相容剂、PMMA树脂和ASA树脂，所述PMMA树脂的熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为5‑20g/10min，所述ASA树脂的熔体流动速率在220℃×10kg条件下为3‑6g/10min，橡胶含量在40％‑60％，所述的相容剂为SAN‑GMA、SMA、核壳结构有机硅相容剂其中的任意一种或两种以上以任意比例混合的混合物。本发明的有益效果是达到环保的目的，同时具备出色的耐刮擦性能和耐候性能，可广泛应用于汽车外饰件、家电、户外运动用品等领域。

Description

一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料
技术领域
本发明涉及聚合物材料领域，具体讲是一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料。
背景技术
近几年，高黑高亮的汽车内外装饰件逐渐受到消费者的喜爱。而现在大多塑胶件黑又亮的效果是通过表面喷漆来实现的，但喷漆成本高且喷涂过程中使用大量的有机溶剂对环境造成严重污染。因此高光免喷涂的聚合物材料被逐步开发出来，其中PMMA/ASA合金是目前最具应用价值的材料，因其具有耐候、高光泽和高硬度的特点，已经在汽车格栅、后视镜和尾翼等部件上有应用，ASA树脂是由丙烯腈(A)、苯乙烯(S)、丙烯酸酯(A)三元接枝共聚物而成(也称AAS)，广泛应用于电子电器、汽车工业，户外产品等领域。随着人们的审美观提升，对不同颜色的追求不一样，加上ASA本身良好的耐候性以及着色性，可以把其染成五颜六色而不褪色，直接加工注塑成五光十色的产品，不需要经过喷漆涂装和电镀，因此ASA材料可以用作户外产品使用，PMMA树脂，又称作亚克力或有机玻璃，具体优良的耐候性和透光性，有优异的表面性能：光泽度高、耐划伤性能好。被大量应用于汽车饰件、建筑装饰、光学镜片等领域。
具有以下问题：
现有的PMMA/ASA合金存在热变形温度不足、耐刮擦性能和黑亮度不够的问题，从而导致PMMA/ASA合金树脂材料的运用受到了较大的限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，包括相容剂、PMMA树脂和ASA树脂，所述PMMA树脂的熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为5-20g/10min，所述ASA树脂的熔体流动速率在220℃×10kg条件下为3-6g/10min，橡胶含量在40％-60％，所述的相容剂为SAN-GMA、SMA、核壳结构有机硅相容剂其中的任意一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
所述的SAN-GMA中，S、AN、GMA的质量百分比为70:25:5；所述的SMA中，S与MA的质量百分比为92:8；所述的核壳结构有机硅相容剂中，MMA壳层含量为：35-45％，有机硅含量为6-10％。
所述的核壳结构有机硅相容剂中，MMA壳层含量为：30-50％，有机硅含量为5-10％。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂其中的任意一种，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或乙撑双硬脂酸酰胺其中的任意一种，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂或苯并三唑光稳定剂其中的任意一种。
其制备方法为：
(1)步骤一：按照配比准确称量各物质；
(2)步骤二：将步骤一中备好的材料在高速混合器中预混3-5min；
(3)步骤三：将步骤二中得到的预混料通过双螺杆挤出机，在190-240℃挤出温度和300-450转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到性能优良的PMMA/ASA合金树脂材料。
所述PMMA/ASA合金材料由以下重量份数的组分组成：
(1)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂35-60份；
(2)丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)15-35份；
(3)耐热剂5-15份；
(4)抗氧剂0.2-1份；
(5)光稳定剂0.2-1份；
(6)防刮擦剂1-5份；
(7)染色剂0.5-1.5份；
所述耐热剂为超高分子量PMMA，超高分子量PMMA的分子量为100-300万；所述防刮擦剂为二硫化钼或二硫化锡之一与高分子量聚乙烯蜡或聚酯硅蜡之一的组合物，该组合物的二硫化物：蜡的组合重量比例为1:3，所述高分子量聚乙烯蜡的分子量为3000-8000g/mol；所述染色剂为黑染料和炭黑按照重量比例9:1复配得到。
所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的密度为1.19g/cm3，熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为3-20g/10min，所述丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)的胶含量为45-60％、粒径为50-250nm，所述抗氧剂为复配抗氧剂，其中主抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂245，而辅抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂626或抗氧剂PEPQ中的任一种；主抗氧化剂与辅抗氧剂的重量比例为1:3，所述光稳定剂为复配光稳定剂，其为UV-234、UV-P、UV-770和UV-5411中的组合。
包括以下步骤：
(1)步骤一：按照权利要求1-5任一所述的一种高耐热高黑亮的PMMA/ASA合金材料的配方定量取耐热剂、抗氧剂、光稳定剂、防刮擦剂、染色剂，经过高速混合机搅拌后投入双螺杆挤出机中，在240℃下抽粒，抽出的助剂母粒备用；其中，所述高速混合机的搅拌转速为800r/min，搅拌温度为50℃，搅拌时间为3min，所述助剂母粒的粒径为3-4mm，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min；
(2)步骤二：定量取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)以及上述的助剂母粒，经失重喂料系统加入双螺杆挤出机中在230℃下抽粒；其中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min。
还包括AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉、玻璃粉、颜料以及助剂，不包括偶联剂；所述玻璃粉的粒径为1～200μm；所述玻璃粉为多面体结构；以AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉的重量和为100％，AS树脂的重量为25～35％、PMMA树脂的重量为35～45％、ASA胶粉的重量为余量，玻璃粉的重量为0.8～1.5％、颜料的重量为0.8～1.5％、颜料的重量为0.8～1.2％、助剂的重量为0.9～1.5％，再将AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉、玻璃粉、颜料以及助剂混合后加入螺杆挤出机，挤出得到免喷涂金属质感高光高耐候PMMA/ASA合金材料。
本发明通过改进在此提供一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
本发明所制得的PMMA/ASA合金树脂具有优良的冲击性能、耐刮擦性能、耐候性能，通过调整PMMA和ASA的比例并选用SAN-GMA与核壳结构有机硅相容剂复配可以制备出高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，可以完全替代喷漆的钢琴黑效果(喷漆通常通过在制件表面喷涂钢琴黑油漆获得钢琴黑效果，因油漆中含有大量有机溶剂，会严重污染环境和伤害喷漆工人的身体健康)，达到环保的目的，同时具备出色的耐刮擦性能和耐候性能，可广泛应用于汽车外饰件、家电、户外运动用品等领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1为本发明的测试阶段示意图；
图2为本发明的成分示意图。
具体实施方式
下面将结合附图1至图2对本发明进行详细说明，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。
本发明通过改进在此提供一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，如图1-图2所示，包括相容剂、PMMA树脂和ASA树脂，所述PMMA树脂的熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为5-20g/10min，所述ASA树脂的熔体流动速率在220℃×10kg条件下为3-6g/10min，橡胶含量在40％-60％，所述的相容剂为SAN-GMA、SMA、核壳结构有机硅相容剂其中的任意一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
所述的SAN-GMA中，S、AN、GMA的质量百分比为70:25:5；所述的SMA中，S与MA的质量百分比为92:8；所述的核壳结构有机硅相容剂中，MMA壳层含量为：35-45％，有机硅含量为6-10％。
所述的核壳结构有机硅相容剂中，MMA壳层含量为：30-50％，有机硅含量为5-10％。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂其中的任意一种，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或乙撑双硬脂酸酰胺其中的任意一种，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂或苯并三唑光稳定剂其中的任意一种。
其制备方法为：
(1)步骤一：按照配比准确称量各物质；
(2)步骤二：将步骤一中备好的材料在高速混合器中预混3-5min；
(3)步骤三：将步骤二中得到的预混料通过双螺杆挤出机，在190-240℃挤出温度和300-450转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到性能优良的PMMA/ASA合金树脂材料。
所述PMMA/ASA合金材料由以下重量份数的组分组成：
(1)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂35-60份；
(2)丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)15-35份；
(3)耐热剂5-15份；
(4)抗氧剂0.2-1份；
(5)光稳定剂0.2-1份；
(6)防刮擦剂1-5份；
(7)染色剂0.5-1.5份；
所述耐热剂为超高分子量PMMA，超高分子量PMMA的分子量为100-300万；所述防刮擦剂为二硫化钼或二硫化锡之一与高分子量聚乙烯蜡或聚酯硅蜡之一的组合物，该组合物的二硫化物：蜡的组合重量比例为1:3，所述高分子量聚乙烯蜡的分子量为3000-8000g/mol；所述染色剂为黑染料和炭黑按照重量比例9:1复配得到。
所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的密度为1.19g/cm3，熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为3-20g/10min，所述丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)的胶含量为45-60％、粒径为50-250nm，所述抗氧剂为复配抗氧剂，其中主抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂245，而辅抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂626或抗氧剂PEPQ中的任一种；主抗氧化剂与辅抗氧剂的重量比例为1:3，所述光稳定剂为复配光稳定剂，其为UV-234、UV-P、UV-770和UV-5411中的组合。
包括以下步骤：
(1)步骤一：按照权利要求1-5任一所述的一种高耐热高黑亮的PMMA/ASA合金材料的配方定量取耐热剂、抗氧剂、光稳定剂、防刮擦剂、染色剂，经过高速混合机搅拌后投入双螺杆挤出机中，在240℃下抽粒，抽出的助剂母粒备用；其中，所述高速混合机的搅拌转速为800r/min，搅拌温度为50℃，搅拌时间为3min，所述助剂母粒的粒径为3-4mm，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min；
(2)步骤二：定量取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)以及上述的助剂母粒，经失重喂料系统加入双螺杆挤出机中在230℃下抽粒；其中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min。
还包括AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉、玻璃粉、颜料以及助剂，不包括偶联剂；所述玻璃粉的粒径为1～200μm；所述玻璃粉为多面体结构；以AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉的重量和为100％，AS树脂的重量为25～35％、PMMA树脂的重量为35～45％、ASA胶粉的重量为余量，玻璃粉的重量为0.8～1.5％、颜料的重量为0.8～1.5％、颜料的重量为0.8～1.2％、助剂的重量为0.9～1.5％，再将AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉、玻璃粉、颜料以及助剂混合后加入螺杆挤出机，挤出得到免喷涂金属质感高光高耐候PMMA/ASA合金材料
工作原理：一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，包括相容剂、PMMA树脂和ASA树脂，所述PMMA树脂的熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为5-20g/10min，所述ASA树脂的熔体流动速率在220℃×10kg条件下为3-6g/10min，橡胶含量在40％-60％，所述的相容剂为SAN-GMA、SMA、核壳结构有机硅相容剂其中的任意一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
所述的SAN-GMA中，S、AN、GMA的质量百分比为70:25:5；所述的SMA中，S与MA的质量百分比为92:8；所述的核壳结构有机硅相容剂中，MMA壳层含量为：35-45％，有机硅含量为6-10％。
所述的核壳结构有机硅相容剂中，MMA壳层含量为：30-50％，有机硅含量为5-10％。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂其中的任意一种，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或乙撑双硬脂酸酰胺其中的任意一种，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂或苯并三唑光稳定剂其中的任意一种。
其制备方法为：
(1)步骤一：按照配比准确称量各物质；
(2)步骤二：将步骤一中备好的材料在高速混合器中预混3-5min；
(3)步骤三：将步骤二中得到的预混料通过双螺杆挤出机，在190-240℃挤出温度和300-450转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到性能优良的PMMA/ASA合金树脂材料。
所述PMMA/ASA合金材料由以下重量份数的组分组成：
(1)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂35-60份；
(2)丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)15-35份；
(3)耐热剂5-15份；
(4)抗氧剂0.2-1份；
(5)光稳定剂0.2-1份；
(6)防刮擦剂1-5份；
(7)染色剂0.5-1.5份；
所述耐热剂为超高分子量PMMA，超高分子量PMMA的分子量为100-300万；所述防刮擦剂为二硫化钼或二硫化锡之一与高分子量聚乙烯蜡或聚酯硅蜡之一的组合物，该组合物的二硫化物：蜡的组合重量比例为1:3，所述高分子量聚乙烯蜡的分子量为3000-8000g/mol；所述染色剂为黑染料和炭黑按照重量比例9:1复配得到。
所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的密度为1.19g/cm3，熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为3-20g/10min，所述丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)的胶含量为45-60％、粒径为50-250nm，所述抗氧剂为复配抗氧剂，其中主抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂245，而辅抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂626或抗氧剂PEPQ中的任一种；主抗氧化剂与辅抗氧剂的重量比例为1:3，所述光稳定剂为复配光稳定剂，其为UV-234、UV-P、UV-770和UV-5411中的组合。
包括以下步骤：
(1)步骤一：按照权利要求1-5任一所述的一种高耐热高黑亮的PMMA/ASA合金材料的配方定量取耐热剂、抗氧剂、光稳定剂、防刮擦剂、染色剂，经过高速混合机搅拌后投入双螺杆挤出机中，在240℃下抽粒，抽出的助剂母粒备用；其中，所述高速混合机的搅拌转速为800r/min，搅拌温度为50℃，搅拌时间为3min，所述助剂母粒的粒径为3-4mm，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min；
(2)步骤二：定量取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)以及上述的助剂母粒，经失重喂料系统加入双螺杆挤出机中在230℃下抽粒；其中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min。
还包括AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉、玻璃粉、颜料以及助剂，不包括偶联剂；所述玻璃粉的粒径为1～200μm；所述玻璃粉为多面体结构；以AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉的重量和为100％，AS树脂的重量为25～35％、PMMA树脂的重量为35～45％、ASA胶粉的重量为余量，玻璃粉的重量为0.8～1.5％、颜料的重量为0.8～1.5％、颜料的重量为0.8～1.2％、助剂的重量为0.9～1.5％，再将AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉、玻璃粉、颜料以及助剂混合后加入螺杆挤出机，挤出得到免喷涂金属质感高光高耐候PMMA/ASA合金材料。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：包括相容剂、PMMA树脂和ASA树脂，所述PMMA树脂的熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为5-20g/10min，所述ASA树脂的熔体流动速率在220℃×10kg条件下为3-6g/10min，橡胶含量在40％-60％，所述的相容剂为SAN-GMA、SMA、核壳结构有机硅相容剂其中的任意一种或两种以上以任意比例混合的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：所述的SAN-GMA中，S、AN、GMA的质量百分比为70:25:5；所述的SMA中，S与MA的质量百分比为92:8；所述的核壳结构有机硅相容剂中，MMA壳层含量为：35-45％，有机硅含量为6-10％。
3.根据权利要求1所述的一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：所述的核壳结构有机硅相容剂中，MMA壳层含量为：30-50％，有机硅含量为5-10％。
4.根据权利要求1所述的一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂其中的任意一种，所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯或乙撑双硬脂酸酰胺其中的任意一种，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂或苯并三唑光稳定剂其中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：其制备方法为：
(1)步骤一：按照配比准确称量各物质；
(2)步骤二：将步骤一中备好的材料在高速混合器中预混3-5min；
(3)步骤三：将步骤二中得到的预混料通过双螺杆挤出机，在190-240℃挤出温度和300-450转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到性能优良的PMMA/ASA合金树脂材料。
6.根据权利要求1所述的一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：所述PMMA/ASA合金材料由以下重量份数的组分组成：
(1)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂35-60份；
(2)丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)15-35份；
(3)耐热剂5-15份；
(4)抗氧剂0.2-1份；
(5)光稳定剂0.2-1份；
(6)防刮擦剂1-5份；
(7)染色剂0.5-1.5份；
所述耐热剂为超高分子量PMMA，超高分子量PMMA的分子量为100-300万；所述防刮擦剂为二硫化钼或二硫化锡之一与高分子量聚乙烯蜡或聚酯硅蜡之一的组合物，该组合物的二硫化物：蜡的组合重量比例为1:3，所述高分子量聚乙烯蜡的分子量为3000-8000g/mol；所述染色剂为黑染料和炭黑按照重量比例9:1复配得到。
7.根据权利要求6所述的一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的密度为1.19g/cm3，熔体流动速率在230℃×3.8kg条件下为3-20g/10min，所述丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)的胶含量为45-60％、粒径为50-250nm，所述抗氧剂为复配抗氧剂，其中主抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂245，而辅抗氧剂为抗氧剂168或抗氧剂626或抗氧剂PEPQ中的任一种；主抗氧化剂与辅抗氧剂的重量比例为1:3，所述光稳定剂为复配光稳定剂，其为UV-234、UV-P、UV-770和UV-5411中的组合。
8.根据权利要求1所述的一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：包括以下步骤：
(1)步骤一：按照权利要求1-5任一所述的一种高耐热高黑亮的PMMA/ASA合金材料的配方定量取耐热剂、抗氧剂、光稳定剂、防刮擦剂、染色剂，经过高速混合机搅拌后投入双螺杆挤出机中，在240℃下抽粒，抽出的助剂母粒备用；其中，所述高速混合机的搅拌转速为800r/min，搅拌温度为50℃，搅拌时间为3min，所述助剂母粒的粒径为3-4mm，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min；
(2)步骤二：定量取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA胶粉)以及上述的助剂母粒，经失重喂料系统加入双螺杆挤出机中在230℃下抽粒；其中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为450r/min。
9.根据权利要求1所述的一种高黑高亮免喷涂耐刮擦超耐候PMMA/ASA合金材料，其特征在于：还包括AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉、玻璃粉、颜料以及助剂，不包括偶联剂；所述玻璃粉的粒径为1～200μm；所述玻璃粉为多面体结构；以AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉的重量和为100％，AS树脂的重量为25～35％、PMMA树脂的重量为35～45％、ASA胶粉的重量为余量，玻璃粉的重量为0.8～1.5％、颜料的重量为0.8～1.2％、助剂的重量为0.9～1.5％，再将AS树脂、PMMA树脂、ASA胶粉、玻璃粉、颜料以及助剂混合后加入螺杆挤出机，挤出得到免喷涂金属质感高光高耐候PMMA/ASA合金材料。
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