KR101434139B1 - 수중 경화성 수지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 수중 경화성 수지의 제조방법은 에피클로로히드린(ECH; Epichlorohydrin)과 비스페놀A(bisphenol A)를 혼합 및 교반시켜 디글리시딜 에테르 비스페놀A(DGEBA; Diglycidyl ether of bisphenol A)를 합성하는 제1단계, 상기 디글리시딜 에테르 비스페놀A에 폴리우레탄 단량체와 아크릴 단량체를 투입하여 희석하는 제2단계, 상기 제2단계에서 희석된 혼합물을 수분산하는 제3단계, 상기 수분산된 혼합물에 사슬연장제를 투입하여 에폭시 하이브리드 에멀젼을 합성하는 4단계, 및 상기 4단계에서 합성된 에멀젼에 충진제로서 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO,Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 퓸 실리카(Fume silica), 산화마그네슘(MgO), 플라이 애쉬(flyed ash) 중 적어도 어느 하나와, 경화촉진제로서 삼차아민를 혼합하여 교반하는 제5단계를 포함하되, 상기 제3단계의 수분산 과정은 상기 제2단계에서 얻은 혼합물이 물에 균일한 농도와 입경으로 분산되도록 하기 위하여 고속으로 회전하는 노즐장치를 이용하여 반응기 내부에 투입된 물속에서 상기 혼합물을 상기 노즐장치의 회전축을 중심으로 방사상으로 고압 분사하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중 경화성 수지의 제조방법{A Method for Producing Water Curing Resin}
본 발명은 수중 경화성 수지의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 하이브리드 수지를 수분산형의 에멀젼으로 합성하고 상기 합성된 에멀젼에 충진제와 경화촉진제를 혼합하여 조성하되, 상기 에멀젼의 합성시 원료 물질이 물속에서 매우 균일한 입경과 농도를 가지고 분산될 수 있도록 함으로써 수중에서도 매우 우수하고 균일한 물성과 빠른 경화속도를 가질 수 있는 수중 경화성 수지의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 수중(해수 포함)에 설치된 교량 등의 하부 구조물이나 건축물의 대들보, 기둥 등의 구조물은 환경변화와 장기간 설치로 인하여 부식 및 균열이 발생될 경우 보수의 필요성이 요구된다.
이러한 구조물을 보수함에 있어서는, 구조물의 표면에 수지 접착제를 이용하여 높은 인장 강도를 갖는 보강시트(유리섬유나 탄소섬유 함유시트)를 부착함으로써 상기 보강시트와 구조물을 일체화시켜 보강효과를 얻거나, 균열이 발생한 부위의 틈새에 수지 조성물을 채워넣는 방법이 주로 채용되어 오고 있다.
이때, 상기 보강시트를 부착/고정하거나 균열을 충진하는 수지 조성물은 우수한 접착력과 고착 강도는 물론 빠른 경화속도가 요구되는데, 특히 수중에서도 빠른 속도로 경화될 수 있을 것이 요구된다.
이를 위하여, 종래에는 상기 수지 접착제로서 주로 에폭시 수지나 우레탄 수지에 탄산칼슘, 규사, 실리카 등을 첨가한 에폭시형이나 우레탄형이 사용되었는데, 이러한 종래 기술에 따른 수지 접착제의 경우 경화 후의 기계적 물성이 떨어지고, 경화속도가 느린 문제점이 있었으며, 특히 수중에서 물성이 떨어지고 경화속도가 현저히 감소되어 수중 작업이 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 수중뿐만 아니라 해수 중에서도 접착력 등의 우수한 기계적 물성을 유지함은 물론 빠른 경화속도를 가지는 수중 경화형 수지 조성물이 개발되었는데, 이러한 수중 경화형 수지 조성물에 관한 상세한 내용은 하기 [문헌 1] 등에 상세히 개시되어 있다.
그러나, 하기 [문헌 1] 등에 개시된 수중 경화형 수지 조성물의 경우 폴리우레탄 하이브리드 수지를 수분산형의 에멀젼으로 합성하는 방식을 적용하고 있는데, 단순히 물을 고속으로 교반시키면서 원료 물질을 투입하여 분산시키는 방식이기 때문에 분산된 원료 물질의 입경이나 농도의 균일도가 불량하여 시공시 수지 조성물의 물성이 전체적으로 불균일해지는 문제점이 있었다.
[문헌 1] 한국공개특허 제2009-0005849호(2009. 1. 14. 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 에폭시, 아크릴 및 폴리우레탄을 포함하는 에폭시 하이브리드 수지를 수분산형의 에멀젼으로 합성하고 상기 합성된 에멀젼에 충진제와 경화촉진제를 혼합하여 조성하되, 상기 에멀젼의 합성시 원료 물질이 물속에서 매우 균일한 입경과 농도를 가지고 분산될 수 있도록 함으로써 수중에서도 매우 우수하고 균일한 물성과 빠른 경화속도를 가질 수 있는 수중 경화성 수지의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수중 경화성 수지의 제조방법은 에피클로로히드린(ECH; Epichlorohydrin)과 비스페놀A(bisphenol A)를 혼합 및 교반시켜 디글리시딜 에테르 비스페놀A(DGEBA; Diglycidyl ether of bisphenol A)를 합성하는 제1단계, 상기 디글리시딜 에테르 비스페놀A에 폴리우레탄 단량체와 아크릴 단량체를 투입하여 희석하는 제2단계, 상기 제2단계에서 희석된 혼합물을 수분산하는 제3단계, 상기 수분산된 혼합물에 사슬연장제와 가교제를 투입하여 에폭시 하이브리드 에멀젼을 합성하는 4단계, 및 상기 4단계에서 합성된 에멀젼에 충진제로서 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO,Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 퓸 실리카(Fume silica), 산화마그네슘(MgO), 플라이 애쉬(flyed ash) 중 적어도 어느 하나와, 경화촉진제로서 삼차아민를 혼합하여 교반하는 제5단계를 포함하되, 상기 제3단계의 수분산 과정은 상기 제2단계에서 얻은 혼합물이 물에 균일한 농도와 입경으로 분산되도록 하기 위하여 고속으로 회전하는 노즐장치를 이용하여 반응기 내부에 투입된 물속에서 상기 혼합물을 상기 노즐장치의 회전축을 중심으로 방사상으로 고압 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3단계에서 별도로 구비된 교반장치에 의해 반응기 내부의 물이 제1방향으로 수류를 형성하도록 한 상태에서 상기 제2단계에서 얻은 혼합물을 고압 분사하되, 상기 노즐장치는 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 회전하면서 상기 제2단계에서 얻은 혼합물을 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제5단계에서, 상기 충진제는 제4단계에서 합성된 에폭시 하이브리드 에멀젼 100 중량부에 대하여 100 내지 250 중량부로 혼합되고, 상기 경화촉진제는 제4단계에서 합성된 에폭시 하이브리드 에멀젼 100 중량부에 대하여 30 내지 80 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수중 경화성 수지의 제조방법은 에폭시, 폴리우레탄 및 아크릴을 포함하는 에폭시 하이브리드 수지를 수분산형의 에멀젼으로 합성하고 상기 합성된 에멀젼에 충진제와 경화촉진제를 혼합하여 조성하되, 상기 에멀젼의 합성시 서로 반대방향으로 회전하는 교반장치와 노즐장치에 의하여 원료 물질이 물속에서 매우 균일한 입경과 농도를 가지고 분산될 수 있기 때문에 수중에서도 매우 우수하고 균일한 물성과 빠른 경화속도를 가질 수 있는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에서 디글리시딜 에테르 비스페놀A 혼합물을 물에 수분산시키기 위한 수분산용 반응기의 구성을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 수중 경화성 수지는 수분산형 에폭시 하이브리드 에멀젼과 충진제를 포함하여 구성되며, 경화제의 혼합에 의하여 우수한 물성과 수중에서의 급경화 특성을 가지게 된다.
이때, 상기 에폭시 하이브리드 에멀젼과 충진제는 혼합된 다음 1개의 용기에 포장되고, 경화제는 별도의 용기에 포장되어 시공현장에 보급된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수중 경화성 수지의 제조방법은 에폭시 수지의 단량체인 디글리시딜 에테르 비스페놀A(DGEBA; Diglycidyl ether of bisphenol A)를 합성하는 제1단계, 상기 디글리시딜 에테르 비스페놀A를 희석하는 제2단계, 상기 희석된 디글리시딜 에테르 비스페놀A 혼합물을 수분산하는 제3단계, 상기 수분산된 혼합물을 에폭시 하이브리드 에멀젼으로 합성하는 제4단계, 및 상기 에멀젼에 충진제와 경화촉진제를 혼합하는 제5단계로 구성되는데, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 각 단계별로 상세히 설명하기로 한다.
(제1단계 : 디글리시딜 에테르 비스페놀A의 합성 단계)
먼저, 미도시된 반응기에 아래의 <반응식 1>에 나타낸 바와 같이 에피클로로히드린(ECH; Epichlorohydrin)과 비스페놀A(bisphenol A)를 혼합 및 교반시켜 에폭시 수지의 단량체인 디글리시딜 에테르 비스페놀A(DGEBA; Diglycidyl ether of bisphenol A)를 합성한다.
이때, 상기 합성과정은 약 100 내지 150 rpm의 속도로 혼합물을 교반하면서 약 65℃의 온도에서 3 내지 6시간 동안 이루어지는데, 구체적인 반응식은 아래의 <반응식 1>과 같다.
<반응식 1>
Figure 112014051839409-pat00001

(제2단계 : 디글리시딜 에테르 비스페놀A의 희석 단계)
이와 같이, 디글리시딜 에테르 비스페놀A가 합성되면 희석제로서 폴리우레탄 단량체 및 아크릴 단량체 중 적어도 하나의 단량체를 투입하여 10분 동안 완전히 희석한다.
이때, 상기 희석제는 디글리시딜 에테르 비스페놀A의 점도를 낮춰 추후 중합시 반응 온도 제어 및 흐름 성질을 좋게 하며, 후술하는 수분산 공정시 원료 물질인 혼합물(즉, 디글리시딜 에테르 비스페놀A 및 희석제의 혼합물)이 우수한 콜로이드 안정성과 수십 나노 크기의 입도를 가지는 에멀젼 생성을 가능케 한다.
(제3단계 : 디글리시딜 에테르 비스페놀A 혼합물의 수분산 단계)
상술한 바와 같이 디글리시딜 에테르 비스페놀A의 희석이 완료되면 상기 제2단계에서 얻은 혼합물을 다른 반응기(이하, '수분산용 반응기'라 한다.)에 투입하면서 수분산 과정을 수행하게 되는데, 본 발명의 일실시예에서 사용되는 수분산용 반응기의 구성을 도1에 도시하였다.
상기 수분산용 반응기는 내부에 물이 투입되는 반응기 챔버(10), 상기 반응기 챔버(10)의 상부에 설치되어 물속에 상기 제2단계에서 얻은 혼합물(즉, 희석이 완료된 디글리시딜 에테르 비스페놀A)을 분사하는 노즐장치(20), 및 상기 반응기 챔버(10)의 하부에 설치되어 반응기 챔버(10) 내부의 물을 교반하는 교반장치(30)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 노즐장치(20)는 반응기 챔버(10)의 천정면에 설치된 제1회전지지부(21), 상기 제1회전지지부(21)를 관통하여 회전가능하도록 결합된 원통형 축 형상의 축베어링부(22,25), 상기 축베어링부(22,25)의 단부에 연결된 원반 형상의 분사부(23), 및 상기 분사부(23)의 외측면에 원주 방향을 따라 방사상으로 설치된 복수의 분사노즐(24)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제1회전지지부(21)는 후술하는 축베어링부(22,25)와 분사부(23)를 반응기 챔버(10) 내부에 고정 및 지지하는 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 축베어링부(22,25)는 반응기 챔버(10)의 내부에 설치된 제1축베어링(22)과 상기 제1축베어링(22)에서 연장되어 상기 반응기 챔버(10)의 외부에 설치된 제2축베어링(25)을 포함하여 구성되는데, 상기 제2단계에서 얻어진 혼합물은 상기 제2축베어링(25)과 제1축베어링(22)의 내부 유로를 순차적으로 거쳐 반응기 챔버(10)의 내부로 유입된다.
이때, 상기 축베어링부(22,25)는 제1회전지지부(21)에 결합된 상태에서 미도시된 외부 동력원(일예로서, 모터)에 의하여 고속으로 회전하도록 구성되는데, 이를 위하여 상기 제1회전지지부(21)와 축베어링부(22,25)의 결합부위에는 회전운동이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 볼베어링 등이 개재되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 분사부(23)는 축베어링부(22,25)를 통해 반응기 챔버(10)의 내부로 유입되는 상기 제2단계에서 얻은 혼합물을 상기 분사노즐(24)을 통해 물속에 방사상으로 분사하는 기능을 수행하는 것으로서, 이를 위하여 상기 분사부(23)의 내부에는 제1축베어링(22)과 상기 분사노즐(24) 각각을 연결하는 복수의 내부 채널(미도시)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는 일예로서 상기 분사부(23)가 원반 형상으로 구성되고 그 내부에 각각의 분사노즐(24)을 연결하는 내부 채널이 형성된 경우를 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서 상기 분사부(23)는 각각의 분사노즐(24)이 독립적으로 형성된 파이프 형상의 연결관에 의하여 상기 제1축베어링(22)에 연결되도록 구성될 수도 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 상기 분사부(23)는 물속에서 고속으로 회전하면서 상기 분사노즐(24)을 통해 상기 제2단계에서 얻은 혼합물을 상기 노즐장치(20)의 회전축(구체적으로는, 축베어링부의 회전축)을 중심으로 소용돌이 형상의 방사상으로 분사하게 된다.
이때, 상기 분사노즐(24)을 통해 분사되는 상기 제2단계에서 얻은 혼합물은 분사시 물과 수직으로 부딪히는 충격력과 노즐장치의 회전에 의하여 물과의 경계면에서 발생되는 전단력에 의하여 수십 나노 크기의 매우 균일한 입경으로 분쇄되면서 결과적으로 물속에서 매우 균일한 농도로 분산될 수 있다.
이를 위하여 상기 노즐장치의 회전속도는 수백 내지 수천 RPM 정도의 고속으로 회전되는 것이 바람직한데, 회전속도가 증가 될수록 분사노즐(24) 출구와 물과의 경계면에서 발생되는 전단력이 증가되기 때문에 물에 분산되는 혼합물의 입경과 분산도가 더욱 균일해지게 된다.
또한, 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 상기 축베어링부(22,25)를 통하여 상기 제2단계에서 얻은 혼합물을 반응기 챔버(10)의 내부로 유입시키는 경우 공기압 등을 이용하여 수 내지 수십 기압의 고압상태로 유입시키는 것이 더욱 바람직한데, 이 경우 분사시 혼합물의 입자가 물과 부딪하는 충격력이 더욱 증가되기 때문에 물에 분산되는 혼합물의 입경과 분산도가 더욱 균일해지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 교반장치(30)는 물속에 분사된 혼합물의 분산이 더욱 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 반응기 챔버(10)의 바닥면에 설치된 제2회전지지부(31), 상기 제2회전지지부(31)에 회전가능하도록 결합된 회전축부(32), 상기 회전축부(32)의 측면에 연결된 복수의 블레이드(33)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 교반장치(30)는 외부의 미도시된 동력원에 의하여 상기 회전축부(32) 및 블레이드(33)가 회전하면서 상기 반응기 챔버(10) 내부의 물이 일정 방향으로 수류를 형성하도록 함으로써 물속에 분사된 혼합물의 분산이 효과적으로 이루어지도록 하게 된다.
이 경우 상기 회전축부(32) 및 블레이드(33)의 회전속도는 분산효율을 향상시키기 위하여 수백 내지 수천 RPM 정도의 고속으로 회전되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 상기 혼합물의 분사시 물과의 경계면에서 발생되는 전단력을 더욱 증가시키기 위하여 상기 교반장치(30)에 의해 발생되는 수류의 방향이 노즐장치(20)의 회전방향과 반대가 되도록 구성하였다.
상기와 같은 구성에 의하여 상기 분사되는 혼합물과 물과의 경계면 사이에는 서로 교차하는 방향으로 회전 전단력이 발생되기 때문에 물에 분산되는 혼합물의 입경과 분산도가 더욱 균일해지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
(제4단계 : 에폭시 하이브리드 에멀젼 합성 단계)
상기와 같이 수분산 공정이 완료되면 우수한 접착력과 고착 강도를 갖도록 사슬연장 반응을 수행하게 되는데, 상기 사슬연장 반응은 25℃에서 사슬연장제와 가교제를 물에 희석하여 투입하고 완전히 사슬연장 반응이 끝날 때까지 약 2시간 동안 더 교반시킨다.
이때, 상기 사슬연장제는 폴리우레탄과 아크릴 단량체가 사용되며, 구체적으로는 일예로서 아크릴산, 아크릴 아미드, 아크릴니트라일 등으로부터 선택된 2종 이상을 사용할 수 있다.
위와 같은 반응이 완료되면, 에폭시에 폴리우레탄과 아크릴 단량체가 도입된 수분산형 에폭시 하이브리드 에멀젼이 합성되는데, 구체적으로 상기 에멀젼은 물속에서 에멀젼화된 에폭시-폴리우레탄-아크릴 레진(resin)이다.
이러한 에폭시-폴리우레탄-아크릴 레진은 망상구조를 가지기 때문에 고착시 우수한 인발력과 고착 강도를 갖게 된다.
(제5단계 : 충진제와 경화촉진제의 혼합 단계)
상술한 바와 같이 에폭시 하이브리드 에멀젼의 합성이 완료되면 상기 에멀젼에 충진제와 경화촉진제를 혼합하여 교반하게 되는데, 상기 충진제와 경화촉진제는 시공시 수중 경화성 수지의 강도를 더욱 보강하고 수중(해수를 포함)에서의 급경화 특성을 가지도록 한다.
본 발명에서는 일예로서 상기 충진제로서 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO,Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 퓸 실리카(Fume silica), 산화마그네슘(MgO), 플라이 애쉬(flyed ash) 중 적어도 어느 하나와 경화촉진제로서 삼차아민을 사용하였는데, 상기 충진제는 에폭시 하이브리드 에멀젼 100 중량부에 대하여 100 내지 250 중량부로 혼합되고 상기 경화촉진제는 에폭시 하이브리드 에멀젼 100 중량부에 대하여 30 내지 80 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.
10 : 반응기 챔버 20 : 노즐장치
30 : 교반장치

Claims (3)

  1. 에피클로로히드린(ECH; Epichlorohydrin)과 비스페놀A(bisphenol A)를 혼합 및 교반시켜 디글리시딜 에테르 비스페놀A(DGEBA; Diglycidyl ether of bisphenol A)를 합성하는 제1단계;
    상기 디글리시딜 에테르 비스페놀A에 폴리우레탄 단량체와 아크릴 단량체를 투입하여 희석하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 희석된 혼합물을 수분산하는 제3단계;
    상기 수분산된 혼합물에 사슬연장제와 가교제를 투입하여 에폭시 하이브리드 에멀젼을 합성하는 4단계; 및
    상기 4단계에서 합성된 에멀젼에 충진제로서 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO,Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 퓸 실리카(Fume silica), 산화마그네슘(MgO), 플라이 애쉬(flyed ash) 중 적어도 어느 하나와, 경화촉진제로서 삼차아민를 혼합하여 교반하는 제5단계를 포함하되,
    상기 제3단계의 수분산 과정은 상기 제2단계에서 얻은 혼합물이 물에 균일한 농도와 입경으로 분산되도록 하기 위하여, 고속으로 회전하는 노즐장치를 이용하여 반응기 내부에 투입된 물속에서 상기 혼합물을 상기 노즐장치의 회전축을 중심으로 방사상으로 고압 분사하는 것을 특징으로 하는 수중 경화성 수지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계에서 별도로 구비된 교반장치에 의해 반응기 내부의 물이 제1방향으로 수류를 형성하도록 한 상태에서 상기 제2단계에서 얻은 혼합물을 고압 분사하되, 상기 노즐장치는 상기 제1방향과 반대방향인 제2방향으로 회전하면서 상기 제2단계에서 얻은 혼합물을 분사하는 것을 특징으로 하는 수중 경화성 수지의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제5단계에서, 상기 충진제는 제4단계에서 합성된 에폭시 하이브리드 에멀젼 100 중량부에 대하여 100 내지 250 중량부로 혼합되고, 상기 경화촉진제는 제4단계에서 합성된 에폭시 하이브리드 에멀젼 100 중량부에 대하여 30 내지 80 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 수중 경화성 수지의 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200186069Y1 (ko) 1999-12-28 2000-06-15 포항종합제철주식회사 폐알칼리 용액의 중화처리 장치
KR20070038704A (ko) * 2005-10-06 2007-04-11 박경자 수중형 수지 고착제
KR20080068367A (ko) * 2007-01-19 2008-07-23 황호석 아스팔트 도막 방수제

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200186069Y1 (ko) 1999-12-28 2000-06-15 포항종합제철주식회사 폐알칼리 용액의 중화처리 장치
KR20070038704A (ko) * 2005-10-06 2007-04-11 박경자 수중형 수지 고착제
KR20080068367A (ko) * 2007-01-19 2008-07-23 황호석 아스팔트 도막 방수제

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107556453A (zh) * 2017-08-30 2018-01-09 常州豪坦商贸有限公司 一种耐磨阻燃水性聚氨酯油漆的制备方法

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