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文檔簡(jiǎn)介

1、2007-4-87/31/20218/2/202112/22/20211第六章 丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑 本章主要內(nèi)容6.1 概述6.2 丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑原料合成方法6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑6.5 厭氧型丙烯酸膠粘劑2007-4-87/31/20218/2/202112/22/20212 該類(lèi)膠粘劑是丙烯酸及其酯類(lèi)的均聚物或共聚物??赏ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)共聚組分而得到柔性和剛性等不同的膠粘劑。 特點(diǎn):可室溫固化,固化速度快,膠層強(qiáng)度高,具有優(yōu)異的戶(hù)外耐老化性,和較好的耐水性。,應(yīng)用范圍很廣泛。可以說(shuō)所有金屬、非金屬都能被丙烯酸膠粘劑粘接。 丙烯酸及其酯類(lèi)膠粘劑近年來(lái)發(fā)展很快。6

2、.1 概 述2007-4-87/31/20218/2/202112/22/20213 6.1 概述按強(qiáng)度分: 按劑型分: 溶劑型 :如MA的均聚或共聚物+酮+RX 乳液型 :如MA共聚物乳液 無(wú)溶劑型:如-氰基丙烯酸酯膠、厭氧膠、結(jié)構(gòu)膠等按固化機(jī)理分: 反應(yīng)性丙烯酸酯膠粘劑 非反應(yīng)性丙烯酸酯膠粘劑 結(jié)構(gòu)膠粘劑 一般膠粘劑2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202146.2 6.2 丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑原料合成方法丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑原料合成方法1 1+CH2COOHCH+ROHCH2CCOORHH2OH+ 硫酸、對(duì)甲苯磺酸、磺酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂CH2CCOOMeCH3+ROHH+

3、CH2CCOORCH3+CH3OH如:CH2CCH3COCH2CCH3COCH3CH3O CH2CH2OOCH2CH2O2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202156.2 6.2 丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑原料合成方法丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑原料合成方法2 23.甲基丙烯酸酯和環(huán)氧化合物的反應(yīng)CH2CCH3COOH+ORCH2CCH3COO CH2CH OHR4.甲基丙烯酸堿金屬鹽和環(huán)氧氯丙烷的偶合反應(yīng)CH2CCH3COO CH3+NaOHCH2CCH3COONa+CH3OHCH2CCH3COONa+OCH2ClOCH2OCH2CCH3CO+2007-4-87/31/20218/2/

4、202112/22/202166.2 6.2 丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑原料合成方法丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑原料合成方法3 3(n+1) R(OH)2 + n R(COOH)2 +2CH2CCH3COOHCH2CCH3COOROCOCH2CCH3COOROCROn+(2n+2)H2O類(lèi)似的產(chǎn)品還有:nCH2CCH3COCH2CH2OOCH2CCH3CO2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202176.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑1一.氰基丙烯酸酯膠粘劑的性能和特點(diǎn) 透明單組分低粘度膠,可在200-1000Pas 范圍內(nèi)變動(dòng)。溫室下5-180S固化。固化迅速,被稱(chēng)為“ 瞬干強(qiáng)力膠。 使用方便,

5、應(yīng)用極其廣泛。無(wú)固化劑,無(wú)溶劑,固化收縮率低,環(huán)境污染小。被粘物表面不需要特殊處理固化后膠層透明無(wú)色,外觀平整,特別適合工藝品、 貴金屬、 精密儀器的膠接。耐侯性耐寒性耐藥品性能良好、抗拉強(qiáng)度高與環(huán)氧相近。毒性小,在醫(yī)學(xué)上可用于皮膚、血管、骨組織粘合。 2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202186.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑2 2單劑型、低粘度、固化快、高強(qiáng)度;透明好、毒性小、易使用、用途廣;不足點(diǎn):耐水性差,濕度大易白化;膠層脆,抗沖性差,剝離強(qiáng)度低。耐熱性,耐久性不理想未經(jīng)改性?xún)H在70-80度以下使用。2007-4-87/31/20218

6、/2/202112/22/202196.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑3 3固化快,使用期短,難用于大面積膠接,故產(chǎn)量小,多用于臨時(shí)性粘接。價(jià)格高,貯存期短,一般為半年左右。國(guó)方典型品種有:501、502、504、661等膠種。 2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021106.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑4CHCCN+HCOROCH2CCOORCNCHCCN+CO+ROHCH2CCOORCN日本松本制藥公司研制此法反應(yīng)時(shí)間短,成本低。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202111三.氰基丙烯酸酯膠粘劑組成和固化原理: 1主要

7、成分: CH2CCNCOORCH3R=,CH2CH3,CH2CH2CH3,(CH2)3 CH3 -R 結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響:-R越長(zhǎng),膠層韌性越好,耐濕性越好,但粘接強(qiáng)度變差,工業(yè)上現(xiàn)多用甲、乙酯。 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑52007-4-87/31/20218/2/202112/22/202112(2)助劑改善膠粘劑的貯存性和使用性穩(wěn)定劑:常用的是SO2、對(duì)甲苯磺酸等可防止陰離子聚合。阻聚劑:對(duì)苯二酚防止自由基聚合增稠劑:PMMA粉、聚丙烯酸酯、聚氰基丙烯酸酯等。增塑劑:二丁酯、二辛、磷酸、三甲酚酯 6.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑6 62007-4-87/31/20218

8、/2/202112/22/2021136.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑7 7CH2CCNCOORnH2OOH-OHCH2CCOORCNHn陰離子聚合機(jī)理本體聚合。實(shí)際上,所有材料表面都吸附有濕氣,氰基丙烯酸酯膠粘劑與吸附水接觸,使碳陰離子快速產(chǎn)生,并迅速聚合固化。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202114 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑8NH2CCNCOOEt100OHOHSOCl22007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021156.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑9 9 典型配方分析:配方配方質(zhì)量份各組

9、分作用氰基丙烯酸酯聚氰基丙烯酸酯對(duì)苯二酚二丁酯二氧化硫KH-5501003130.10.5單體增稠劑,提高粘度穩(wěn)定劑,延長(zhǎng)儲(chǔ)存期增塑劑,改善膠層脆性穩(wěn)定劑,提高儲(chǔ)存穩(wěn)定性偶聯(lián)劑,提高粘結(jié)強(qiáng)度2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202116配方技術(shù)1 中烴基對(duì)膠的性能影響很大。6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑10CH2CCNCOORR-抗拉(鋼-鋼) /MPa抗剪(鋼-鋼)/MPa用途甲基乙基丙基異丙基丁基異丁基34261931171823141115512金屬、非金屬的粘結(jié)醫(yī)用醫(yī)用2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021176.3 氰基丙烯酸酯

10、膠粘劑112單體中阻聚劑的含量對(duì)膠液性能影響很大。 為提高瞬干膠的制備產(chǎn)率和儲(chǔ)存穩(wěn)定性,必須加入對(duì)苯二酚,通入二氧化硫氣體。但假設(shè)阻聚劑含量過(guò)高,酸性過(guò)大,儲(chǔ)存過(guò)程中,水與阻聚劑結(jié)合,可引起單體的水解,生成固化緩慢的羧酸。使定位時(shí)間變長(zhǎng),或失去粘接性。 為保證固化速度和儲(chǔ)存穩(wěn)定性,一要控制負(fù)離子和自由基兩種聚合反應(yīng)的阻聚劑;二要采用先進(jìn)的方法制備純度較高的單體;三要改進(jìn)包裝的密封性。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021186.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑1212 氰基丙烯酸酯固化后是熱塑性結(jié)構(gòu),并含有較多的殘留單體,玻璃化溫度不高,一般只能

11、耐熱80左右,常需改性。常用的方法有: 1加入交聯(lián)劑:雙氰基丙烯酸酯、氰基丙烯酸烯丙酯、氰基戊二烯酸酯。 2加入耐熱粘合促進(jìn)劑:弱酸性物質(zhì)如:羧酸、酸酐、酚類(lèi)化合物等。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021196.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑1313加入交聯(lián)劑加入共聚單體加入表面硅烷偶聯(lián)劑如:KH-507 加入增塑劑:內(nèi)增塑,引入塑性單體;外增 塑,加入增塑劑。加入彈性體:如聚氨酯橡膠、丙烯酸酯橡膠。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021206.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑1414使用氰基丙

12、烯酸丁酯;使用新型單體:烷氧基氰基丙烯酸酯 無(wú)臭、幾乎無(wú)白化。6.改善固化性:使用堿性底膠、加入皇冠醚、硅烷冠醚等。7.改善儲(chǔ)存穩(wěn)定性:膦嗪類(lèi)化合物與對(duì)苯二酚混合,室溫儲(chǔ)存期達(dá)到6個(gè)月,性能不變。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021216.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑1515502膠配方: 組分: 質(zhì)量份 氰乙酸乙酯 126 二氯乙烷 80-100 甲醛 82 二丁酯 402007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021226.3 6.3 氰基丙烯酸酯膠粘劑氰基丙烯酸酯膠粘劑1616KH-501膠配方: 組分: 質(zhì)量份

13、 氰基丙烯酸甲酯 100 聚氰基丙烯酸異丁酯 0-3 二丁酯 3 KH-550偶聯(lián)劑2%乙醇溶液 少量 二氧化硫 微量 對(duì)苯二酚 微量2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202123(一)基本性能強(qiáng)度高結(jié)構(gòu)膠,收縮性??;耐溫性、 耐介質(zhì)性?xún)?yōu)良;室溫固化快,被粘物表面無(wú)需嚴(yán)格處理;既有雙組分型,也有單組分型,使用廣 。(二)膠粘劑組成1. 主要成分基料單體:丙烯酸酯,最常用的是甲基丙烯酸甲酯MMA; MMA工業(yè)化程度高,產(chǎn)量大,較便宜。膠層性能好。改性單體:苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯酰胺等。6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑12007-4-87/31/20218/2/202

14、112/22/202124 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑2 氯磺化聚乙烯、丁氰橡膠、氯丁橡膠、丙烯酸酯橡膠、 聚醚橡膠、SBS等。 引發(fā)劑:主劑中多采用:CHPO 底劑中多采用:BPO CCH3CH3OOHCOOOCO2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021254.促進(jìn)劑: (芳香)叔胺: N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、芐基二甲胺、三乙胺等。硫脲類(lèi)物質(zhì):硫脲、三甲基硫脲、苯基硫脲等。過(guò)渡金屬皂:環(huán)烷酸鈷、萘酸銅等。有機(jī)硫化物:十二烷基硫醇等。醛胺:丁醛-苯胺縮合物808、丁醛-正丁胺縮合物833等。6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑32007-4-

15、87/31/20218/2/202112/22/2021266.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑4 45.穩(wěn)定劑:對(duì)苯二酚、264BHT有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸的堿金屬鹽、鋅鹽、鎳鹽等。用量:0.1-0.5%。6.其它助劑:增稠劑觸變劑填充劑顏料及偶聯(lián)劑2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021276.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑5 5(三)反應(yīng)型膠粘劑的改性不足:?jiǎn)我坏腜MMA膠層為熱塑性膠層,性能脆,抗沖性能較差,常需要進(jìn)行改性1.第一代丙烯酸酯類(lèi)膠粘劑FGA該種膠粘劑是以甲基丙烯酸甲酯為主體,添加少量易

16、溶性好的惰性彈性體,如丁基膠、異丙膠等,再用溶劑調(diào)配而形成的一種膠粘劑常用溶劑有CH2Cl2,CHCl3,CH2ClCH2Cl等.特點(diǎn):添加的可溶性彈性體能增韌,但不參與固化反應(yīng)。 2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021286.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑62.第二代聚丙烯酸酯膠粘劑SGA 該種膠粘劑又稱(chēng)為室溫快固化丙烯酸酯膠粘劑或AB膠,是新興的結(jié)構(gòu)膠。 組成:是以丙烯酸酯的自由基共聚為基礎(chǔ)的雙組分膠粘劑。 A組分:以MMA、彈性體、氯磺化聚乙烯、ABS塑料、引發(fā)劑、穩(wěn)定劑配成溶液作主劑; B組分:以彈性體、MMA、促進(jìn)劑、溶劑為底劑; 使用時(shí),將主劑A和底

17、劑B分別涂在兩個(gè)粘合面上,兩個(gè)粘合面接觸時(shí),立即發(fā)生聚合反應(yīng),粘接幾分鐘,即可完成粘接過(guò)程。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021296.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑7 7 特點(diǎn): A.固化時(shí),添加的改性劑能進(jìn)行接枝共聚交聯(lián),從分子內(nèi)部進(jìn)行增韌,可顯著提高其抗沖強(qiáng)度。 B.粘接強(qiáng)度高、粘接范圍廣,甚至油面也可直接粘接。 制備技術(shù)關(guān)鍵:i在使用條件下,能產(chǎn)生大量的活性自由基來(lái)引發(fā)聚合反應(yīng)。ii膠粘劑中引入改性劑應(yīng)能使聚合反應(yīng)和接枝交聯(lián)反應(yīng)順利進(jìn)行。iii添加一定量的多官能團(tuán)單體或預(yù)聚物,以保證膠接強(qiáng)度和內(nèi)聚強(qiáng)度。應(yīng)有良好的固化速

18、度和良好的存貯穩(wěn)定性2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021306.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑8 典型配方: 組份: A劑 B劑 甲基丙烯酸羥乙酯 18 22.5 二甲基丙烯酸乙二醇酯 15 - 甲基丙烯酸 6 4 ABS樹(shù)脂 25 25 異丙苯過(guò)氧化氫 8 - 四甲基硫脲 - 82007-4-87/31/20218/2/202112/22/202131固化原理(i) 丙烯酸類(lèi)單體自身的聚合(ii)添加的改性劑的接枝如:6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑9H2CCHSO2ClA+nR.H2CCHSO2.n+RClAH2CCHSO2.n+CH2CCH3COOCH

19、3H2CCHSO2nCCH3COOCH3CH2nnA2007-4-87/31/20218/2/202112/22/202132B含有雙烯的單體的接枝:nCH2CCH3COOCH3H2CCHCHCH2n+H2CCHCCH2CH2CCH3COOCH3nniii多官能團(tuán)化合物的交聯(lián) 如:二甲基丙烯酸乙二醇酯;甲基丙烯酸羥乙酯.3.第三代丙烯酸酯膠粘劑TGA TGA與SGA的區(qū)別: 為單組分膠。 固化劑使用光敏引發(fā)劑或電子束引發(fā)劑。 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑102007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021336.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯

20、結(jié)構(gòu)膠粘劑10104.快固化需氧丙烯酸酯膠粘劑AASGA不能粘接多孔性材料氧的阻聚作用。快固化需氧丙烯酸酯膠粘劑的組成: 1環(huán)氧丙烯酸預(yù)聚物; 2三乙二醇丙烯酸酯; 3異丙苯過(guò)氧化氫; 4大分子有機(jī)胺。固化10-20s,非常適合粘結(jié)木材、陶瓷等多孔材料,是一種新型的室溫快固化環(huán)保結(jié)構(gòu)膠,發(fā)展前景廣闊。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021346.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑1111(三).快固丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑配方分析與配方技術(shù)組份: A劑 B劑 作用分析 甲基丙烯酸甲酯 50 50 單體 二甲基丙烯酸乙二醇酯 15 8 雙酯

21、加強(qiáng)交聯(lián) 甲基丙烯酸 10 10 單體加速固化 對(duì)苯二酚 0.02 0.01 穩(wěn)定劑 264-抗氧劑 0.02 - 抗氧劑 乙二醇 3 - 溶劑、防凍劑 ABS樹(shù)脂 15 - 增強(qiáng)劑 丁氰橡膠 - 15 增韌劑 異丙苯過(guò)氧化氫 3 - 引發(fā)劑 甲基硫脲 - 8 促進(jìn)劑2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021356.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑1212應(yīng)組合一個(gè)強(qiáng)有力的氧化還原引發(fā)體系: 如: 酮過(guò)氧化物 + 環(huán)酸鈷、錳+ 叔胺并用; 二?;^(guò)氧化物BPO+ 叔胺; 氫過(guò)氧化物CHP + 取代硫脲、叔胺 2007-4-87/31/

22、20218/2/202112/22/2021366.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑1313合理的單體組合: 單體的選擇: 通常由玻璃化溫度Tg來(lái)選擇。 為制得不同硬度不同性能的高聚物膠粘劑,可通過(guò)FOX公式選擇單體,并調(diào)整其比例來(lái)控制共聚物膠粘劑Tg。FOX公式為:1/Tg = W1/Tg1 +W2/Tg2 +Wn/Tgn =Wi/Tgi 實(shí)際應(yīng)用中,還往往通過(guò)交聯(lián)改性來(lái)滿(mǎn)足不同設(shè)計(jì)要求。如使用交聯(lián)劑等。2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021376.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑1414聚合原理

23、而可使用的 類(lèi)別很多,如丙烯酸已酯、丁酯、辛酯,甲基丙烯酸甲酯等,可選擇使用。CH2CHCOOR2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021386.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑1515嵌段、接枝共聚物或高分子彈性體的選用: 如:氯磺化聚乙烯、氯丁橡膠、丁氰橡膠、ABS塑料、SBS等。快速固化與儲(chǔ)存穩(wěn)定性矛盾的解決: 通常,假設(shè)沒(méi)有特殊處理措施,該類(lèi)膠粘劑20下不能保存半年,必須進(jìn)行處理。 向體系加入264-抗氧穩(wěn)定劑,其用量為總量的0.01-10%質(zhì)量,或引發(fā)劑:264-抗氧劑=2:1質(zhì)量比.可很好解決固化速度和儲(chǔ)存穩(wěn)定性的問(wèn)題。2

24、007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021396.4 6.4 快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑快速固化丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑1616(四).快固丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑典型配方實(shí)例 組份: A劑 B劑 甲基丙烯酸羥乙酯 18 22.5 二甲基丙烯酸乙二醇酯 15 - 甲基丙烯酸 6 4 ABS樹(shù)脂 25 25 異丙苯過(guò)氧化氫 8 - 三甲基硫脲 - 8 鄰苯二酚 0.1 -2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021406.5 6.5 厭氧型丙烯酸膠粘劑厭氧型丙烯酸膠粘劑1 1 1.特點(diǎn): 1該類(lèi)膠粘劑與氧氣空氣接觸可長(zhǎng)期保存,但隔絕空氣時(shí),又能快速固化的一

25、種反應(yīng)型丙烯酸膠粘劑。 2常為單組分膠。 3易濕潤(rùn)滲透,耐環(huán)境,耐介質(zhì)性能好,扭曲強(qiáng)度大。主要用構(gòu)件的密封鎖固等。 2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021416.5 6.5 厭氧型丙烯酸膠粘劑厭氧型丙烯酸膠粘劑2 21厭氧聚合性單體:厭氧膠的最基本成分,其用量為總重量的80-95%.常用的單體有: CH2CCH3COOCH2CH2OHCH2CCH3COOCH2CH2OHn()CH2C CH3C OO C2H4O C OC CH3CH2CH2C CH3C OOCH2CHOHACHOHCH2OCOCCH2CH32007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021426.5 6.5 厭氧型丙烯酸膠粘劑厭氧型丙烯酸膠粘劑3 32引發(fā)體系引發(fā)體系是作厭氧膠的關(guān)鍵,即要考慮膠液穩(wěn)定性又要厭氧后快速固化,所以引發(fā)體系活性一般不能太大,一般要求引發(fā)劑在100下的半衰期必須超過(guò)5h,用量為單體質(zhì)量的2-5%。引發(fā)體系常用引發(fā)劑和促進(jìn)劑及助促進(jìn)劑組成。常用的引發(fā)劑為: CCH3CH3OOH2007-4-87/31/20218/2/202112/22/2021436.5 6.5 厭氧型丙烯酸膠粘劑厭氧型丙烯酸

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