CN116606577A - 一种易擦洗防水仿石涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种易擦洗防水仿石涂料及其制备方法，该易擦洗防水仿石涂料包括以下重量份的原料：改性氟碳树脂乳液10～30份、弹性树脂10～20份、石英砂50～70份、彩砂8～14份、纤维素0.5～1.5份、流变剂0.5～2份、水10～20份，其中，改性氟碳树脂乳液由氟碳树脂与改性单体交联得到，其中，氟碳树脂选自四氟乙烯、聚四氟乙烯、六氟丙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯‑六氟丙烯共聚物中至少一种；改性单体选自新壬酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯中至少一种。本发明提供的易擦洗防水仿石涂料具有良好的分散性和储存稳定性，且该易擦洗防水仿石涂料制得的涂层具有优秀的疏水疏油性能，有效提高该涂层的防水性。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种易擦洗防水仿石涂料及其制备方法。
背景技术
随着时代的发展和科技的进步，现代建筑业迅猛发展，人们对涂料的要求也水涨船高。涂料是建筑工程中重要的部分，可以起到保护和装饰的作用。同时伴随着人们对高质量生活需求逐渐提高，人们对涂料制得的涂层的防水性能也越来越重视。
因此，有必要寻求一种易擦洗、防水性能佳，可以有效防止雨水、地下水渗漏、装饰性佳的涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易擦洗防水仿石涂料及其制备方法，该易擦洗防水仿石涂料仿石效果逼真、装饰性好，且容易擦洗、防水性佳。
根据本发明的一个方面，提供一种易擦洗防水仿石涂料，包括以下重量份的原料：改性氟碳树脂乳液10～30份、弹性树脂10～20份、石英砂50～70份、彩砂8～14份、纤维素0.5～1.5份、流变剂0.5～2份、水10～20份，其中，改性氟碳树脂乳液由氟碳树脂与改性单体交联得到，其中，氟碳树脂选自四氟乙烯、聚四氟乙烯、六氟丙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中至少一种；改性单体选自新壬酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯中至少一种。
本发明提供的易擦洗防水仿石涂料采用改性氟碳树脂乳液制得，该改性氟碳树脂乳液选用富含氟的氟碳树脂，以叔碳酸乙烯酯作为改性单体制备得到。使包含该改性氟碳树脂乳液的易擦洗防水仿石涂料具有良好的分散性和储存稳定性，且该涂料制得的涂层具有优秀的疏水疏油性能，有效提高该涂层的防水性。在涂料体系中加入富含氟的改性氟碳树脂乳液，可以使涂料制得的涂层具有较低的表面能和较大的水接触角，污垢很难在涂层表面停留，也令涂层容易擦洗。并且本发明选用改性氟碳树脂和石英砂、彩砂搭配，进一步提升了该涂料制得的涂层的抗冲击性能和基材附着力，可以确保制得的涂料具有较好的综合性能。
优选地，氟碳树脂包括四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
选用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物与改性单体共同制备改性氟碳树脂乳液，可以使应用该改性氟碳树脂乳液的涂料具有更佳的疏水疏油性。并且与其他氟碳树脂相比，采用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物制得的改性氟碳树脂乳液在化学结构上，包含较多的网状结构，利用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物制备改性氟碳树脂乳液，可以使制得的涂料具有更好的抗冲击性能和更佳的附着力，从而降低涂层出现开裂或者从基材上脱落的可能性。
优选地，在四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中，六氟丙烯的含量为15～25wt％。
当六氟丙烯的含量为10～25wt％时，制得的改性氟碳树脂乳液不仅具有良好的化学稳定性，而且与石英砂、彩砂等填料的相容性好，令包含该四氟乙烯-六氟丙烯共聚物的易擦洗防水仿石涂料可以维持良好的分散状态，于是使该涂料在储存过程中不容易发生结块，从而提升易擦洗防水仿石涂料的储存稳定性。
优选地，在四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中，六氟丙烯的含量为20wt％。
优选地，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物的数均分子量为3000～4000道尔顿。
优选地，改性单体为新壬酸乙烯酯。
优选地，按照质量计算，在改性氟碳树脂乳液中，氟碳树脂：改性单体＝2～4：1。
经过发明人长期的实验和探索，发现在制备改性氟碳树脂乳液过程中，调整氟碳树脂与改性单体的投料量，使氟碳树脂与改性单体的质量比为2～4：1时，可以使制得的改性氟碳树脂乳液具有良好的改性效果，应用该改性氟碳树脂乳液的涂料具有优秀的分散性和储存稳定性，该涂料制得的涂层表现出优秀的抗冲击性能、疏水疏油性和较高的基材附着力，且利用该涂层疏水疏油性强的特性，可以达到易擦洗和防水的目的。
优选地，改性氟碳树脂由以下步骤制备得到：将氟碳树脂与改性单体、引发剂、水、乳化剂混合均匀，使由此形成的混合物于40～50℃下反应3～5小时，制得改性氟碳树脂。
优选地，石英砂为经过双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物改性的改性石英砂。
经过双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物改性的改性石英砂与改性氟碳树脂乳液的兼容性高，且改性石英砂在涂料中的分散性强，不仅可以有效延长涂料的可储存时间，还可以提高该涂料制得的涂层的致密性，进一步降低水渗入涂层、影响涂层平整度的可能性。应用该改性石英砂的易擦洗防水仿石涂料具有仿真度高、色差小、抗开裂的特性。
优选地，按照质量计算，在改性石英砂中，石英砂：双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物＝4～6：1。
在制备改性石英砂中，通过调整石英砂与双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物的投料量，使石英砂与双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物的质量比为4～6：1，还可以进一步提升易擦洗防水仿石涂料中改性石英砂的分散性。
优选地，改性石英砂由以下步骤制备得到：先将双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物与N,N-二甲基甲酰胺混合，搅拌2～4小时，制得改性液，再将改性液与石英砂混合均匀，搅拌4～6小时，干燥，即得改性石英砂。
根据本发明的另一方面，提供一种制备上述易擦洗防水仿石涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：先将纤维素、流变剂与水混合均匀，得到涂料中间体，然后将涂料中间体与改性氟碳树脂乳液、弹性树脂混合均匀，再加入剩余的原料，混合均匀，制得易擦洗防水仿石涂料。
本发明提供的易擦洗防水仿石涂料的制备工艺简单，操作便捷，成本低廉，条件温和，具有良好的经济效益。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例对本发明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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种易擦洗防水仿石涂料，具体的制备方法如下：
(1)制备改性氟碳树脂乳液
该改性氟碳树脂乳液由氟碳树脂与改性单体制备得到。其中，氟碳树脂为四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，该四氟乙烯-六氟丙烯共聚物的数均分子量为3500道尔顿，在该四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中含20wt％的六氟丙烯；改性单体为新壬酸乙烯酯。引发剂采用十二烷基磺酸钠，乳化剂采用过硫酸盐。
该改性氟碳树脂乳液按照以下步骤制备得到：
将氟碳树脂与改性单体、引发剂、水、乳化剂混合均匀，使由此形成的混合物于45℃下反应4小时，制得改性氟碳树脂。其中，氟碳树脂与改性单体的质量比为3：1。
(2)制备改性石英砂
该改性石英砂经过双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物改性。
该改性石英砂按照以下步骤制备得到：
先将双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物与N,N-二甲基甲酰胺混合，搅拌3小时，制得改性液，再将改性液与石英砂混合均匀，搅拌5小时，干燥，即得改性石英砂。其中，石英砂与双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物的投料质量比为5：1。
(3)制备易擦洗防水仿石涂料
该易擦洗防水仿石涂料包括以下重量份的原料：改性氟碳树脂乳液20份、弹性树脂15份、石英砂60份、彩砂10份、纤维素1份、流变剂1份、水15份。
该易擦洗防水仿石涂料按照以下步骤制备得到：
先将纤维素、流变剂与水混合均匀，得到涂料中间体，然后将涂料中间体与改性氟碳树脂乳液、弹性树脂混合均匀，再加入剩余的原料，混合均匀，制得易擦洗防水仿石涂料。
实施例2
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，采用等质量的聚六氟丙烯代替实施例1所采用的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例3
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，采用等质量的聚四氟乙烯代替实施例1所采用的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例4
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，选用的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中六氟丙烯的含量为10wt％。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例5
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，选用的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中六氟丙烯的含量为15wt％。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例6
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，选用的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中六氟丙烯的含量为25wt％。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例7
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，选用的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中六氟丙烯的含量为30wt％。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例8
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，采用等质量的新葵酸乙烯酯代替实施例1所采用的新壬酸乙烯酯。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例9
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，采用等质量的、新壬酸乙烯酯与新葵酸乙烯酯的质量比为1：1的混合物，代替实施例1所采用的新壬酸乙烯酯。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例10
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，氟碳树脂与改性单体的质量比为1：1。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例11
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，氟碳树脂与改性单体的质量比为5：1。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例12
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：省略制备改性石英砂的步骤，且在制备易擦洗防水仿石涂料的过程中，采用等质量的、未改性的石英砂代替实施例1选用的改性石英砂。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例13
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性石英砂的过程中，石英砂与双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物的质量比为3：1。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
实施例14
本实施例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本实施例与实施例1的区别在于：在制备改性石英砂的过程中，石英砂与双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物的质量比为7：1。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例1
本对比例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本对比例与实施例1的区别在于：省略制备改性氟碳树脂乳液的步骤，且在制备易擦洗防水仿石涂料的过程中，采用等质量的、未改性的氟碳树脂代替实施例1选用的改性氟碳树脂乳液，其中，该未改性的氟碳树脂选用六氟丙烯的含量为20wt％的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例2
本对比例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本对比例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，采用等质量的聚氟乙烯代替实施例1所采用的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例3
本对比例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本对比例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，采用等质量的聚偏氟乙烯代替实施例1所采用的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
对比例4
本对比例参照实施例1提供的制备方法，制备一种易擦洗防水仿石涂料，本对比例与实施例1的区别在于：在制备改性氟碳树脂乳液的过程中，采用等质量的碳酸乙烯酯代替实施例1所采用的新壬酸乙烯酯。其余原料配比、制备方法与实施例1严格保持一致。
测试例
参试对象：实施例1～14、对比例1～4提供的易擦洗防水仿石涂料。
测试项目及测试方法：
(1)储存稳定性：参照《GB/T 6753.3-1986涂料贮存稳定性试验方法》，当测得有明显的沉降的结块(对应沉降等级8)时，记录参试对象的涂料在储存中出现结块的时间。
(2)防水性：参照《GB/T 1733-1993漆膜耐水性测定法》，测试参试对象制得的涂层的防水性。
(3)耐污性：参照《JG/T 26-2002外墙无机建筑涂料》，测试参试对象制得的涂层的耐污性。
(4)附着力：参照《GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验》，测试参试对象制得的涂层的基材附着力。
(5)抗冲击：参照《GB/T 1732-1993漆膜耐冲击测定法》，测试参试对象制得的涂层可承受的最大冲击力。
测试结果：参试对象提供的易擦洗防水仿石涂料的原料配方如表1所示，测试结果如表2所示。
表1.本测试例中易擦洗防水仿石涂料的原料配方
表2.本测试例中易擦洗防水仿石涂料的测试结果
从表1、表2所示的数据来看，实施例1～14提供的涂料测得的性能均比对比例1～4提供的涂料的测试性能更好。将实施例1与对比例1在表2中的测试性能进行对比，实施例1的涂料的综合性能均比对比例1的涂料测得的性能更佳。由此说明，在涂料体系中加入富含氟的改性氟碳树脂乳液，可以使涂料制得的涂层具有较低的表面能和较大的水接触角，污垢很难在涂层表面停留，也令涂层容易擦洗。将实施例1与对比例2～4在表2中的测试性能进行对比，实施例1的涂料的综合性能均比对比例2～4的涂料测得的性能更佳。由此说明，采用四氟乙烯、聚四氟乙烯、六氟丙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中至少一种作为氟碳树脂，采用新壬酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯中至少一种作为改性单体，并将改性单体与氟碳树脂交联制备改性氟碳树脂乳液，可以使包含该改性氟碳树脂乳液的易擦洗防水仿石涂料具有良好的分散性和储存稳定性，且该涂料制得的涂层具有优秀的疏水疏油性能，有效提高该涂层的防水性。
将实施例1～3制得的涂层测得的测试性能进行比对，可以发现实施例1制得的涂层具有更加的防水性、附着力和抗冲击性能。由此说明，选用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物与改性单体共同制备改性氟碳树脂乳液，可以使应用该改性氟碳树脂乳液的涂料具有更佳的疏水疏油性。并且与其他氟碳树脂相比，采用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物制得的改性氟碳树脂乳液在化学结构上，包含较多的网状结构，利用四氟乙烯-六氟丙烯共聚物制备改性氟碳树脂乳液，可以使制得的涂料具有更好的抗冲击性能和更佳的附着力，从而降低涂层出现开裂或者从基材上脱落的可能性。
将实施例1、实施例4～7制得的易擦洗防水仿石涂料测得的分散性、对应制得的涂层测得的测试数据进行对比，可以发现，实施例1、实施例5～6提供的易擦洗防水仿石涂料测得的储存稳定性比实施例4、实施例7提供的易擦洗防水仿石涂料测得的储存稳定性更佳。由此说明，实施例1、实施例4～7提供的易擦洗防水仿石涂料中均采用六氟丙烯的含量为10～25wt％的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，由此制得的改性氟碳树脂乳液不仅具有良好的化学稳定性，而且与涂料中石英砂、彩砂等填料的相容性好，令易擦洗防水仿石涂料可以维持良好的分散状态，于是使该涂料在储存过程中不容易发生结块，从而提升易擦洗防水仿石涂料的储存稳定性。
通过比对表1中实施例1与实施例8～9的原料配方组成，实施例1与实施例8的区别点在于改性单体的种类不同。实施例1选用新壬酸乙烯酯；实施例8选用新癸酸乙烯酯；实施例9选用新壬酸乙烯酯与新癸酸乙烯酯的质量比为1：1的混合物。将这三个实施例的测试性能进行对比，可以发现，三个实施例测得的性能较相近，说明新壬酸乙烯酯与新癸酸乙烯酯之间没有同向促进作用。其中，实施例1提供的涂层可以取得更佳的附着力和抗冲击性能。说明选用新壬酸乙烯酯作为改性单体制得的改性氟碳树脂乳液可以使涂料的综合性能更佳。
将实施例1、实施例10～11在表2中所示的测试性能进行对比，可以发现，实施例1的涂料测得的分散性和实施例1提供的涂层测得的防水性、抗冲击性能和附着力比表2中实施例10～11所示的分散性、防水性、抗冲击性能和附着力更佳。由此说明，在制备改性氟碳树脂乳液过程中，氟碳树脂与改性单体的质量比为2～4：1时，可以使制得的改性氟碳树脂乳液具有良好的改性效果，应用该改性氟碳树脂乳液的涂料具有优秀的分散性和储存稳定性，该涂料制得的涂层表现出优秀的抗冲击性能、疏水疏油性和较高的基材附着力，且利用该涂层疏水疏油性强的特性，可以达到易擦洗和防水的目的。
实施例1、实施例12～14制得的涂料的区别点在于添加的石英砂不同。实施例1、实施例13～14采用改性石英砂，这三个实施例的涂料测得的储存稳定性比采用普通的、未改性的石英砂的实施例12制得的涂料的储存稳定性更佳，且实施例1、实施例13～14提供的涂层测得的防水性、抗冲击能力比实施例12制得涂层的性能更佳。由此说明，经过双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物改性的改性石英砂与改性氟碳树脂乳液的兼容性高，且改性石英砂在涂料中的分散性强，不仅可以有效延长涂料的可储存时间，还可以提高该涂料制得的涂层的致密性，进一步降低水渗入涂层、影响涂层平整度的可能性。并且，实施例1制得的涂料的分散性比实施例13～14测得的分散性更佳，这说明在制备改性石英砂中，石英砂与双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物的质量比为4～6：1时，还可以进一步提升易擦洗防水仿石涂料中改性石英砂的分散性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性氟碳树脂乳液10～30份、弹性树脂10～20份、石英砂50～70份、彩砂8～14份、纤维素0.5～1.5份、流变剂0.5～2份、水10～20份，其中，所述改性氟碳树脂乳液由氟碳树脂与改性单体交联得到，其中，所述氟碳树脂选自四氟乙烯、聚四氟乙烯、六氟丙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中至少一种；所述改性单体选自新壬酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯中至少一种。
2.如权利要求1所述易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，所述氟碳树脂包括四氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
3.如权利要求2所述易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，在所述四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中，所述六氟丙烯的含量为15～25wt％。
4.如权利要求1所述易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，所述改性单体为新壬酸乙烯酯。
5.如权利要求3所述易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，按照质量计算，在所述改性氟碳树脂乳液中，所述氟碳树脂：所述改性单体＝2～4：1。
6.如权利要求1所述易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，所述改性氟碳树脂由以下步骤制备得到：将所述氟碳树脂与所述改性单体、引发剂、水、乳化剂混合均匀，使由此形成的混合物于40～50℃下反应3～5小时，制得所述改性氟碳树脂。
7.如权利要求1所述易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，所述石英砂为经过双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物改性的改性石英砂。
8.如权利要求7所述易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，按照质量计算，在所述改性石英砂中，所述石英砂：所述双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物＝4～6：1。
9.如权利要求8所述易擦洗防水仿石涂料，其特征在于，所述改性石英砂由以下步骤制备得到：先将所述双(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物与N,N-二甲基甲酰胺混合，搅拌2～4小时，制得改性液，再将所述改性液与石英砂混合均匀，搅拌4～6小时，干燥，即得所述改性石英砂。
10.一种制备如权利要求1～9任一项所述易擦洗防水仿石涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：先将所述纤维素、所述流变剂与所述水混合均匀，得到涂料中间体，然后将所述涂料中间体与所述改性氟碳树脂乳液、所述弹性树脂混合均匀，再加入剩余的原料，混合均匀，制得所述易擦洗防水仿石涂料。
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