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[橡膠與彈性體] 與大家分享下橡膠配方設(shè)計(jì)
P:2007-10-12 17:46:12
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轉(zhuǎn)摘別人的知識，大家共同學(xué)習(xí)，橡膠配方設(shè)計(jì)（更詳細(xì)些）
2 4.1橡膠配方設(shè)計(jì)的基本概念橡膠配方就是表示能滿足制品規(guī)定使用性能及加工性能要求的膠料中，各種原材料的種類和用量的搭配方案。生產(chǎn)中所用配方應(yīng)該包括：膠料的名稱及代號、膠料的用途、各種配合劑的用量、生膠含量、密度以及膠料的物性。
所謂配方設(shè)計(jì)就是如何確定這種比例關(guān)系，是橡膠制品生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
3 4. 1.1 橡膠配方設(shè)計(jì)的原則橡膠配方設(shè)計(jì)的任務(wù)是力求使橡膠制品在性能、成本和工藝可行性三個方面取得最佳的綜合平衡。通常，要遵循以下幾條原則：
⑴ 充分了解制品的性能要求、使用條件；半成品的性能一般應(yīng)高于成品指標(biāo)的15%。
⑵ 由于橡膠制品的性能一般是多方面的，性能在滿足性能要求方面，要抓住主要矛盾，平衡次要矛盾；
⑶ 對多部件制品，要從整體考慮；
⑷ 平衡使用性能與加工性能；
⑸ 考慮配合劑之間的相互影響；
⑹ 低污染；
⑺ 簡化配方，降低成本。
4 4.1.2 橡膠配方設(shè)計(jì)的程序配方設(shè)計(jì)的基本程序包
⑴ 調(diào)研 包括制品的使用條件，如溫度、壓力、是否接觸介質(zhì)、
使用的頻率等方面。
⑵ 選材 根據(jù)調(diào)研結(jié)果，選材、確定基本配方；包括生膠材料
及各種配合劑各種生膠的基本配方可通過資料查詢。
⑶ 配方篩選 確定能夠反映產(chǎn)品性能的試驗(yàn)方法，反復(fù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)
行篩選；
⑷ 檢驗(yàn) 通過選定的配方制備膠料、產(chǎn)品，進(jìn)行驗(yàn)證；
⑸ 定工藝 根據(jù)試驗(yàn)過程擬定加工工藝條件；
⑹ 評定 對制品的性價(jià)比進(jìn)行綜合評定。
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6 4.1.3 橡膠配方的表示方法及其計(jì)算橡膠配方的表示方法
⑴ 基本配方
基本配方是用質(zhì)量份數(shù)表示的配方，即以生膠的質(zhì)量為100份，其它配合劑用量都以相對的質(zhì)量份數(shù)來表示。
⑵ 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配方
質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配方是以膠料總質(zhì)量為100%，生膠及各種配合劑用量都用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示。
⑶ 體積百分?jǐn)?shù)配方
體積百分?jǐn)?shù)配方是以膠料的總體積為100%，生膠及各種配合劑用量都用體積百分?jǐn)?shù)來表示。
⑷ 生產(chǎn)配方
根據(jù)煉膠機(jī)的容量，由基本配方換算出的實(shí)際生產(chǎn)投料量。
18 4.2配合體系與制品性能的關(guān)系4. 2.1 配合體系與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系
拉伸強(qiáng)度是指試片受拉伸作用至斷裂時(shí)單位面積上所承受的最大拉伸應(yīng)力，單位MPa。在硫化膠的測定項(xiàng)目中一般都包括這項(xiàng)指標(biāo)。工業(yè)用橡膠制品，多以拉伸強(qiáng)度作為產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo)。
⑴ 橡膠品種
主鏈上有極性取代基或芳基的橡膠的拉伸強(qiáng)度較高。就純橡膠配合而言，天然橡膠和聚氨酯橡膠的拉伸強(qiáng)度最高，丁基橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠次之，丁苯橡膠、丁腈橡膠較差。
19 "⑵ 硫化體系"⑵ 硫化體系
①交聯(lián)密度
隨著交聯(lián)密度的增加，橡膠拉伸強(qiáng)度，出現(xiàn)先增后降的趨勢，存在最佳值，這就要求適當(dāng)選擇硫化劑的用量。
②交聯(lián)健的類型
硫化膠的拉伸強(qiáng)度隨著交聯(lián)鍵能的增加而減小。當(dāng)交聯(lián)鍵能較弱時(shí)，在高應(yīng)力集中下會很快斷裂，從而解除了所承受的負(fù)荷，而將應(yīng)力轉(zhuǎn)移分配給相鄰鏈段上，使得網(wǎng)絡(luò)作為一個整體均勻地承受較大應(yīng)力；同時(shí)，弱交聯(lián)鍵的較早斷裂還有利于該部分主鏈的定向排列和結(jié)晶，因此存在弱交聯(lián)鍵的硫化膠的拉伸強(qiáng)度較大。例如，適當(dāng)增加硫黃用量，采用促進(jìn)劑M或與胍類促進(jìn)劑并用，可提高鍵能較低的多硫鍵（—Sx—）的含量，提高拉伸強(qiáng)度。
20 "⑶ 填充體系"⑶ 填充體系
一般而言，填充劑粒徑越小、比表面積越大、結(jié)構(gòu)性越高，補(bǔ)強(qiáng)效果越好。
⑷ 增塑體系
增塑劑一般會使橡膠的拉伸強(qiáng)度降低，與橡膠相容性好、具有限制橡膠分子運(yùn)動的高黏度油類增塑劑可提高橡膠的拉伸強(qiáng)度。
其它，如共混、使用表面活性劑、偶聯(lián)劑也可提高橡膠的拉伸強(qiáng)度。 21 4.2.2 配合體系與撕裂強(qiáng)度的關(guān)系指將帶有切口的試片撕裂時(shí)所需的最大力，其單位為N/m。
⑴ 橡膠品種
天然橡膠、氯丁橡膠等結(jié)晶性橡膠的撕裂性較好。幾種橡膠的抗撕裂性強(qiáng)弱順序是：NR＞CR＞SBR＞NBR
⑵ 硫化體系
多硫鍵具有較高的撕裂強(qiáng)度。
⑶ 填充體系
粒子細(xì)、活性大的炭黑、白炭黑補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，撕裂強(qiáng)度明顯改善；炭黑用量一般在50~60phr時(shí)可獲得最高撕裂強(qiáng)度。但用量過大時(shí)撕裂強(qiáng)度反而下降。
⑷ 增塑體系
適當(dāng)加入增塑劑有助于撕裂強(qiáng)度的提高，主要是一些樹脂類如古馬隆樹脂、酚醛樹脂等。
22 4.2.3 配合體系與定伸應(yīng)力的關(guān)系定伸應(yīng)力是指試樣被拉伸至一定長度時(shí)所受的力與試樣在拉伸前的截面積之比，單位為MPa，工業(yè)中常用的有伸長為100%、300%和500%時(shí)的定伸應(yīng)力。
⑴ 橡膠品種
要求高定伸應(yīng)力的橡膠制品可以用天然橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠來制備；低定伸應(yīng)力的制品可采用天然橡膠、高順丁橡膠。
⑵ 硫化體系
隨著交聯(lián)密度的增加，定伸應(yīng)力隨之增加。因此，調(diào)整硫化體系中硫黃及促進(jìn)劑的用量來增大交聯(lián)密度，進(jìn)而提高定伸應(yīng)力。
⑶ 填充體系
增加粒度小、結(jié)構(gòu)性高的高活性填充劑的用量可提高定伸應(yīng)力。以炭黑的效果最為顯著。對丁苯橡膠來說，主要取決于炭黑的結(jié)構(gòu)性。
⑷ 增塑體系
增塑劑用量增加，定伸應(yīng)力降低。
23 4.2.4 配合體系與回彈性的關(guān)系回彈性又稱沖擊彈性，是指橡膠受沖擊以后恢復(fù)原狀的能力。試驗(yàn)的時(shí)候是使一定高度的重物自由落到橡膠試樣表面上，用重物回彈的高度來評價(jià)。
⑴ 橡膠品種
從結(jié)構(gòu)因素來說，分子鏈越柔順、分子間作用力越小的橡膠，其彈性越好。以天然橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠以及硅橡膠的回彈性較好。
⑵ 硫化體系
在一定范圍內(nèi)，彈性隨交聯(lián)密度的增大而提高，多硫鍵的回彈性高于低硫鍵和碳碳交聯(lián)鍵。適當(dāng)增加硫黃用量有利于硫化膠彈性的增加。
⑶ 填充體系
填充劑用量越少、膠料含膠率越高，有利于彈性的增加。炭黑特別是細(xì)粒子活性炭黑，對硫化膠彈性的降低影響較大，對彈性要求高的膠料多采用中粒子炭黑。
⑷ 增塑體系
增塑劑對硫化膠彈性的影響一般不大，但用量過大時(shí)會使彈性降低。 24 4.2.5 配合體系與耐磨性能的關(guān)系硫化膠所受的磨耗作用力主要包括：刨削力、沖擊力、切割力、撕裂力以及剪切力。要具備良好的耐磨性能，硫化膠需同時(shí)具備較低的摩擦系數(shù)和優(yōu)異的物理機(jī)械性能。
⑴ 橡膠品種
從結(jié)構(gòu)因素分析，分子鏈柔順性好、有共軛體系存在、含有芳基的極性橡膠的耐磨性能較好。聚氨酯橡膠具有特殊的耐磨性能，但其耐沖擊、耐切割性能較差。其次是順丁膠、丁苯橡膠、天然橡膠。對丁苯橡膠和天然橡膠來說，當(dāng)溫度低于15℃天然橡膠的耐磨性較好；而當(dāng)溫度在15℃以上時(shí)，丁苯橡膠的耐磨性較好。
25 "⑵ 填充體系"⑵ 填充體系
加入細(xì)粒子、高結(jié)構(gòu)性的炭黑能夠提高硫化膠的耐磨性能，以高結(jié)構(gòu)高耐磨爐黑最好。填充的量一般有最佳值，多了反而降低。對天然或丁苯橡膠一般用量為50~60phr。
白色填料以粒徑為20nm左右的白炭黑為最好，其次是氧化鋅。
⑶ 硫化體系
隨交聯(lián)密度的增加，耐磨性能會出現(xiàn)最大值。同時(shí)考慮到炭黑的吸附作用，硫化劑和促進(jìn)劑的用量要適當(dāng)多一些。促進(jìn)劑應(yīng)選擇硫化平坦性能較好的噻唑類為好。
此外，正確使用防老劑也能間接提高制品的耐磨性能。
26 4.2.6 配合體系與耐屈撓性能的關(guān)系橡膠在往復(fù)屈撓過程中，由于化學(xué)和機(jī)械的作用，在彎曲部分所產(chǎn)生的表面裂口稱為屈撓龜裂。
橡膠產(chǎn)生屈撓龜裂的過程分為兩個階段，即龜裂的發(fā)生階段和龜裂的增長階段。各種橡膠在這兩個階段表現(xiàn)的特征不同，以天然橡膠和丁苯橡膠為例，天然橡膠容易產(chǎn)生龜裂，但龜裂增長的速度慢；而丁苯橡膠難以產(chǎn)生龜裂，但一旦產(chǎn)生龜裂，其增長的速度較為迅速。
⑴ 橡膠品種
橡膠制品的耐屈撓性能主要取決于橡膠的品種。幾種橡膠的耐龜裂發(fā)生的能力順序?yàn)椋憾』鹉z＞氯丁橡膠＞丁苯橡膠＞丁腈橡膠＞天然橡膠。而抗龜裂增長的順序?yàn)椋憾』鹉z＞氯丁橡膠＞天然橡膠＞丁苯橡膠＞丁腈橡膠�？梢姸』鹉z的耐屈撓性能為最好，但在溫度升高時(shí)其耐屈撓性能顯著降低。
27 "⑵ 填充體系"⑵ 填充體系
經(jīng)過表面處理的、粒徑為40~80nm的填充劑的耐屈撓性能較好；粒徑大、各向同性的填充劑易于屈撓中的橡膠形成空隙，從而促進(jìn)龜裂的增長。
填充劑的用量不宜過多，否則會使硫化膠的定伸應(yīng)力和硬度增高，導(dǎo)致龜裂部位的應(yīng)力增大，加快龜裂的增長。而且填料若分散不均時(shí)，也會使硫化膠在屈撓過程中形成應(yīng)力集中，促進(jìn)空隙的產(chǎn)生，可采用脂肪酸鹽來提高填料的分散效果。
⑶ 硫化體系
過硫時(shí)硫化膠的耐屈撓性能顯著下降，為提高耐屈撓性能，硫化程度最好取比正硫化少欠一點(diǎn)。
28 4.2.7 配合體系與耐疲勞性能的關(guān)系橡膠制品承受交變循環(huán)應(yīng)力或應(yīng)變時(shí)所引起的局部結(jié)構(gòu)變化和內(nèi)部缺陷的發(fā)展過程，稱為橡膠的疲勞。疲勞會使橡膠的力學(xué)性能下降，并最終導(dǎo)致龜裂或完全斷裂。
⑴ 橡膠品種
在低應(yīng)變疲勞下，橡膠的Tg愈高，耐疲勞破壞性愈好；在高應(yīng)變疲勞下，具有拉伸結(jié)晶特性的橡膠耐疲勞性能較好。
⑵ 硫化體系
易于形成多硫鍵的硫化體系，有利于耐疲勞性能的提高，普通硫化體系最為有利。
⑶ 填充體系
粒子細(xì)、結(jié)構(gòu)性高的炭黑，耐疲勞性能較好，其用量一般在50phr左右。
⑷ 增塑體系
稀釋作用小的粘稠性增塑劑有利于耐疲勞性能的提高，但用量應(yīng)盡量降低。
29 4.2.8 配合體系與硬度的關(guān)系橡膠硬度是指抵抗外力壓入的能力，常用邵爾硬度計(jì)測定。硫化膠的硬度范圍在10~100之間。
⑴ 硫化體系
隨著交聯(lián)密度的增加，硫化膠的硬度增加。
⑵ 填充體系
一定范圍內(nèi)，增加粒子細(xì)、結(jié)構(gòu)性高的填充劑的用量可提高硫化膠的硬度。也可增加高苯乙烯樹脂、酚醛樹脂等物質(zhì)以提高硫化膠的硬度。
⑶ 增塑體系
使用增塑劑通常會使硫化膠制品的硬度降低。
30 4.2.9 壓縮永久變形性⑴ 硫化體系
隨著交聯(lián)密度的增加，硫化膠的壓縮永久變形降低。因此，要降低橡膠制品的永久變形性，必須是制品達(dá)到正硫化；若制品需在高溫下使用，用過氧化物進(jìn)行交聯(lián)，可降低制品壓縮永久變形性。
⑵ 填充體系
填充劑粒子的形狀對橡膠制品的永久變形性影響較大，其中球狀或片狀粒子有利于永久變形性的降低；而針狀、棒狀粒子則不利于永久變形性的降低。
31 4.3配合體系與膠料工藝性能的影響1 配合體系與膠料粘度的關(guān)系
各種生膠都具有一定的粘度，可根據(jù)用途和需要加以選擇。一般而言，填充劑的加入會使膠料的粘度增加。加入增塑劑則能夠降低膠料的粘度。
2 配合體系對膠料混煉性能的影響
膠料的混煉性能是指配合劑是否容易與橡膠混合均勻。膠料的混煉性主要取決于配合劑與橡膠之間的浸潤性。
疏水性填充劑，如炭黑容易被橡膠所浸潤，混煉性能較好；親水性填充劑，如碳酸鈣、陶土、白炭黑等，不易被橡膠浸潤，混煉性能較差�？赏ㄟ^化學(xué)改性，或加入表面活性劑加以改進(jìn)。
增塑劑與橡膠的相容性一般較好，易于分散。
32 "3 配合體系對包輥性能..." 3 配合體系對包輥性能的影響
膠料的包輥性能主要取決于生膠的強(qiáng)度和粘著性能。
影響生膠強(qiáng)度的因素包括生膠的分子量及其拉伸結(jié)晶性能。天然橡膠具有最好的包輥性能，乳聚合成橡膠次之，溶聚的，特別是分子量分布較寬的橡膠包輥性能較差。改善的途徑有以下幾種
⑴ 通過加入活性、結(jié)構(gòu)性高的填充劑，如炭黑、白炭黑等增加生膠的強(qiáng)度，進(jìn)而提高膠料地包輥性能。
⑵ 加入增粘性增塑劑 如高芳烴操作油、松焦油、古馬隆樹脂、酚醛樹脂等。
⑶ 與少量天然橡膠并用。
33 "4 配合體系對焦燒特性..."4 配合體系對焦燒特性的影響
焦燒產(chǎn)生的原因主要是硫化體系選擇不當(dāng)導(dǎo)致。因此，應(yīng)盡量選用后效性或臨界溫度較高的促進(jìn)劑，也可添加防焦劑進(jìn)一步改善。
堿性爐法炭黑及高結(jié)構(gòu)性炭黑具有促進(jìn)硫化作用，易引起焦燒；而酸性的槽法炭黑，對硫化起延緩作用，一般不易焦燒。
增塑劑的加入一般都具有延緩焦燒的作用。
34 4.4特種性能橡膠的配合1 耐熱橡膠
橡膠在長時(shí)間熱老化作用下保持原有物理機(jī)械性能的能力稱為耐熱性。要提高橡膠制品的耐熱性，主要通過兩種途徑：一是從橡膠分子結(jié)構(gòu)對其分子運(yùn)動的影響出發(fā)，探求提高軟化溫度的方法；二是從橡膠及其交聯(lián)網(wǎng)與熱化學(xué)反應(yīng)間的關(guān)系出發(fā)，尋找提高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性的方法。
⑴ 橡膠品種的選擇
常用的有NBR、CR、EPDM、IIR、Q、FPM等
⑵ 硫化體系
單硫鍵鍵能比多硫鍵鍵能高，耐熱性好。因此，耐熱橡膠應(yīng)采用“低硫高促”的硫化體系。
35 "⑶ 防護(hù)體系"⑶ 防護(hù)體系
宜采用高效耐熱型防老劑，如防老劑RD。
⑷ 填充補(bǔ)強(qiáng)體系
一般無機(jī)填料比炭黑具有較高的耐熱性，如白炭黑、氧化鋅、氧化鎂等。
⑸ 增塑劑
增塑劑對橡膠耐熱性不利，應(yīng)盡量少用。用的話應(yīng)選用熱穩(wěn)定性好、不揮發(fā)的類型。如石油系重油類。
36 "2 耐寒橡膠"2 耐寒橡膠
對于非結(jié)晶性橡膠，玻璃化溫度是衡量其耐寒性的溫度指標(biāo)。對于結(jié)晶性橡膠往往在遠(yuǎn)高于Tg的溫度下，很快結(jié)晶。所以結(jié)晶性橡膠的耐寒配合應(yīng)設(shè)法抑制其在低溫條件下的結(jié)晶。工業(yè)上以脆性溫度作為橡膠制品耐寒性指標(biāo)。
⑴橡膠品種的選擇
橡膠主鏈上含有雙鍵和醚鍵的橡膠（如NR、BR、氯醇橡膠），具有較好的耐寒性；主鏈上含有雙鍵但具有極性側(cè)基的橡膠（NBR、CR）耐寒性居中；主鏈不含雙鍵，側(cè)鏈具有極性基團(tuán)的橡膠（FPM）耐寒性最差。
37 "⑵硫化體系"⑵硫化體系
耐寒橡膠的硫化體系以，高硫低促的硫黃硫化體系為最好。
對非結(jié)晶性橡膠，交聯(lián)密度低的對耐寒性有利；
對結(jié)晶性橡膠，當(dāng)?shù)蜏亟Y(jié)晶成為影響耐寒性的主要矛盾時(shí)，則應(yīng)提高交聯(lián)密度降低結(jié)晶作用。
⑶增塑體系
加入增塑劑可使制品的Tg下降，提高耐寒性能。
⑷填充補(bǔ)強(qiáng)體系
填充劑的加入，一般會使橡膠的耐寒性能變差，要少用或不用。
38 "3 耐油橡膠"3 耐油橡膠
⑴橡膠品種的選擇
耐油性一般是指耐非極性油類。因此，F(xiàn)PM、Q、NBR、CR、T、PU等極性的耐油性較好。常用的是丁腈橡膠和氯丁橡膠。
⑵配合體系
原則上應(yīng)選用不易被油類抽出的配合劑。
硫化體系應(yīng)盡量能提高膠料的交聯(lián)密度，硫黃的用量可以適當(dāng)加大，與酚醛樹脂并用也可提高硫化膠的耐油性。
增加填充劑用量有助于耐油性能的提高。填充劑以炭黑為主。
增塑劑宜采用芳香族油和酯類，但用量不宜太多。
39 "4 耐腐蝕橡膠"4 耐腐蝕橡膠
橡膠制品的耐腐蝕性能，主要取決于橡膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其次是配方設(shè)計(jì)。
⑴橡膠品種的選擇
對普通酸堿腐蝕的可選用二烯類橡膠，如NR、SBR、NBR、CR等；對那些強(qiáng)氧化性、腐蝕性作用很大的介質(zhì)，如硫酸、硝酸、鉻酸等，則應(yīng)選擇氟橡膠、丁基橡膠。
⑵配合體系
增加交聯(lián)密度是提高制品耐化學(xué)藥品的有效手段。在二烯類橡膠應(yīng)盡量增加硫黃的用量。硫黃用量在30份以上的硬質(zhì)橡膠的耐化學(xué)腐蝕性能較好。
填充劑應(yīng)選擇化學(xué)惰性的，如炭黑、陶土、硫酸鋇、滑石粉等，其中以硫酸鋇耐酸性最好。
feng2007 獎勵 0 金幣，.04 聲望，于 2007-10-12 19:49:18 原因：謝謝分享
nth block - 第n個鼓輪,第n個拉線鼓輪 （1） 投訴
P:2007-10-13 14:08:29
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補(bǔ)充一些基本配方：比如，
載重汽車輪胎胎體膠配方
原材料 | 緩沖層膠 | 外簾布層膠 | 內(nèi)簾布層膠 | 油皮膠 |
NR SBR 再生膠 氧化鋅 硬脂酸 防老劑4010NA 防老劑BLE 防老劑A 防老劑D HAF GPF SRF 輕質(zhì)碳酸鈣 硅鋁炭黑 松焦油 促進(jìn)劑M 促進(jìn)劑DM 促進(jìn)劑CZ 促進(jìn)劑TMTD 硫磺 防焦劑CTP | 100
7.5 2 0.8 1
1 27
15
4
1.2
0.03 2.5 0.07 | 90 10
5 2
1 1.5 7 11 20
6 0.5 0.6
0.06 2.5
| 90 10
5 2
1 1.5 5 15 15
6 0.5 0.6
0.05 2.5
| 70 30 100 5 2
1 1.5
30 30 20 10
1 0.1 2.2
|
合計(jì) | 162.1 | 157.16 | 154.15 | 302.8 |
multi-purpose drum twister - 多用途盤絞機(jī) （0） 投訴
P:2007-10-15 10:24:28
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最好是介紹電線電纜方面的配方專著，在電線電纜雜志及電纜行業(yè)培訓(xùn)教材中都有些，特別是新材料和新方法等。
我從事配方研究多年，一般資料是橡膠配方手冊、電線電纜雜志、搜集國內(nèi)外材料供應(yīng)商提供的配方資料（如杜幫、�？松�、聯(lián)碳、長壽、大同等）。各種配方研究方法，如優(yōu)選法、配方設(shè)計(jì)軟件及橡膠工業(yè)雜志介紹的各種方法等，同電纜行業(yè)專家及時(shí)交流配方經(jīng)驗(yàn)和推薦各種配合劑和相關(guān)材料。
graftomer - 接枝聚合物 （0） 投訴
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