CN108484211A - 一种发泡混凝土保温板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土及其制备技术领域,具体涉及一种发泡混凝土保温板的制备方法,包括以下步骤:(1)将硅酸铝纤维、扩链剂、氧化石墨烯和第二发泡剂置于聚合物粉末中,在80~100℃下超声反应30~45min,然后在200~220℃下煅烧10~15min,得到复合纤维;(2)将粉煤灰、水泥、细砂、硅藻土、轻质碳酸钙、轻骨料、复合多孔纤维、废旧橡胶、减水剂和其它助剂在水中分散均匀后加入第一发泡剂,搅拌均匀得混凝土前驱体;对混凝土前驱体进行倒模、养护,即得到混凝土保温板。通过该方法制备得到的混凝土保温板具有重量轻、强度高,且保温隔音效果优异的特点。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土及其制备技术领域,具体涉及一种发泡混凝土保温板的制备方法。
背景技术
建筑节能是实现低碳经济非常重要的一个方面。我国将在很长一段时期内继续大力贯彻执行建筑节能减排,发展绿色建筑和循环经济,建筑材料绿色化将成为其中发展的主要方向。目前在工业和民用建筑中使用最多的普通混凝土保温板,虽然强度(一般为20-30MPa)能够基本满足建筑结构的要求,但是比较笨重。
泡沫混凝土所具有的多种优良性能,如质轻、阻燃隔热、保温隔音性能好,能够调节室内湿度的特点正好符合建筑材料绿色化的要求,再加上泡沫混凝土可以大量使用工业废渣,生产施工方便,价格低廉等性能赋予了它较高的性价比和经济效益潜力。然而,目前普通混凝土保温板和加气混凝土保温板都属于脆性材料,很容易因收缩而产生微裂缝,甚至完全破坏,且在运输和施工过程中很容易破碎。市场上的轻质混凝土保温板的强度很低(一般<5MPa),无法满足建筑结构的要求,只能做非承重的隔墙或保温材料。因此,制备具有轻质高强度、隔音保温功能的泡沫混凝土保温板是紧迫需要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题,提供一种发泡混凝土保温板的制备方法,该发泡混凝土保温板具有重量轻、强度高,且保温隔音效果优异的特点。
为了实现上述目的,本发明提供一种发泡混凝土保温板的制备方法,,包括以下步骤:
(1)将硅酸铝纤维、聚合物粉末和第二发泡剂置于水中,在80~100℃下超声反应30~45min,然后在200~220℃下煅烧10~15min,得到复合纤维;
(2)将粉煤灰、水泥、细砂、硅藻土、轻质碳酸钙、轻骨料、复合多孔纤维和废旧橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将减水剂、其它助剂在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将第一发泡剂加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的20~60%为止,将模具盖好封紧,待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后进行养护。
通过上述技术方案,本发明中将硅酸铝纤维、第二发泡剂与聚合物粉末混合均匀后,进行反应,从而在硅酸铝纤维的外表面形成聚合物层,在聚合物层中的发泡剂在加热条件下形成泡沫多孔,从而形成复合多孔纤维,该复合多孔纤维一方面能够降低混凝土体系的质量,另一方面还能够阻挡声音和热量的传递,起到隔音隔热的作用,此外,通过在硅酸铝纤维复合多孔聚合物层,能够降低硅酸铝纤维的脆性,从而提高复合纤维的强度,进一步提高混凝土的强度。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种发泡混凝土保温板,由如下重量份数的原料制成:粉煤灰25~45重量份、水泥15~35重量份、细砂15~30重量份、硅藻土5~12重量份、轻质碳酸钙3~15重量份、复合纤维3~12重量份、轻骨料15~48重量份、废旧橡胶粒3~8重量份、第一发泡剂1~3重量份、减水剂0.5~1.5重量份、其它助剂0~5重量份;
所述复合纤维由以下物质制成:聚合物粉末10~30重量份、第二发泡剂0.6~10重量份、硅酸铝纤维5~15重量份。
优选条件下,所述的发泡混凝土保温板,由如下重量份数的原料制成:粉煤灰30~40重量份、水泥20~30重量份、细砂20~25重量份、硅藻土6~10重量份、轻质碳酸钙5~12重量份、复合纤维5~10重量份、轻骨料20~45重量份、废旧橡胶粒3~6重量份、第一发泡剂1~3重量份、减水剂0.5~1.5重量份、其它助剂0~5重量份;所述复合纤维由以下物质制成:聚合物粉末20~24重量份、第二发泡剂2~6重量份、硅酸铝纤维8~12重量份。
本发明还提供一种所述发泡混凝土保温板的制备方法,包括以下步骤:
(1)将硅酸铝纤维、聚合物粉末和第二发泡剂置于水中,在80~100℃下超声反应30~45min,然后在200~220℃下煅烧10~15min,得到复合纤维;
(2)将粉煤灰、水泥、细砂、硅藻土、轻质碳酸钙、轻骨料、复合多孔纤维和废旧橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将减水剂、其它助剂在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将第一发泡剂加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的20~60%为止,将模具盖好封紧,待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后进行养护。
本发明中将硅酸铝纤维、第二发泡剂与聚合物粉末混合均匀后,进行反应,从而在硅酸铝纤维的外表面形成聚合物层,在聚合物层中的发泡剂在加热条件下形成泡沫多孔,从而形成复合多孔纤维,该复合多孔纤维一方面能够降低混凝土体系的质量,另一方面还能够阻挡声音和热量的传递,起到隔音隔热的作用,此外,通过在硅酸铝纤维复合多孔聚合物层,能够降低硅酸铝纤维的脆性,从而提高复合纤维的强度,进一步提高混凝土的强度。
通过将第二发泡剂与聚合物粉末混合,生成含有发泡剂的聚合物纤维,发泡剂经高温分解后,在聚合物纤维内部形成孔隙,因此,发泡剂是形成聚合物内部空隙的重要成分之一,优选情况下,所述第二发泡剂选自4,4-氧代双苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、N,N’-二亚硝基五次甲基四胺中的至少一种。
优选条件下,所述聚合物粉末选自聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
通过加入轻质骨料能够在不影响混凝土保温板强度的条件下降低混凝土保温板的质量,优选条件下,所述轻骨料选自黏土陶粒、浮石、聚乙烯泡沫塑料、蓖麻杆秸和木屑中的至少一种。
优选条件下,所述橡胶粒的粒径为1~5mm。
通过加入第一发泡剂能够在混凝土保温板内部性能气孔,从而进一步降低混凝土保温板的重量,优选条件下,所述发泡剂为铝粉、镁粉、锌粉、双氧水和松香皂中的至少一种。
优选条件下,所述减水剂选自NF型减水剂、FDN型减水剂、UNF-2型减水剂、AF型减水剂、S型减水剂和MF型减水剂中的一种。
为了进一步优化轻质混凝土保温板的综合性能以及施工性能,所述其它助剂选自稳泡剂、憎水剂、保水剂、早强剂和缓凝剂中的至少一种。其中,所述稳泡剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、硬脂酸钠中的至少一种;所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂、硬脂酸钙中的至少一种;所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基增强纤维素醚;所述早强剂为铝酸钠、碳酸锂、无水硫酸钠中的至少一种;所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸钠中的至少一种。
通过对废旧橡胶进行改性,能够在橡胶粒的表面引入带电官能团,与其它原料混合后通过电荷间相互作用,提高其结合力,从而提高混凝土的强度,优选条件下,所述废旧橡胶的改性工艺为:将废旧橡胶粒在pH为6~6.5的酸性溶液中浸泡3~5h,得到酸化橡胶,将酸化橡胶与PEG 400在水中混合均匀后,在80~120℃下搅拌反应1~2h,得到改性橡胶。
本发明还提供一种轻质保温混凝土保温板,由上述轻质保温复合泡沫混凝土制成,其制备工艺为,将上述混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的20~60%为止,将模具盖好封紧,待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后进行养护。
优选条件下,所述养护方法为用80℃蒸汽养护1~16天或自然养护28天,直到材料达到设计强度;或在60℃下加热,3小时后拆模;或在拆模之后,将混凝土保温板切割加工成各种尺寸的砌块或墙板,再进行蒸汽养护或自然养护。
本发明采用粉煤灰、水泥、细砂、蒙脱土、硅藻土和轻质骨料复合作为骨料,提高混凝土保温板的内部孔隙率,显著降低混凝土保温板的弹性模量,同时降低混凝土保温板的堆积密度和质量密度,具有轻质化的特点。复合纤维的加入能够显著提高混凝土保温板的抗裂性能和强度,同时降低混凝土材料的导热系数,达到保温、隔热的效果。
实施例1
(1)取22kg聚对苯二甲酸乙二酯(美国杜邦,FR530-BK)、10kg硅酸铝纤维和5kg 4,4-氧代双苯磺酰肼置于100kg水中,接着在80℃下超声反应45min,然后在200℃下煅烧15min,得到复合纤维;
将4kg废旧橡胶粒在pH为6~6.5的酸性溶液中浸泡4h,得到酸化橡胶,将酸化橡胶与10kg马来酸酐在水中混合均匀后,在100℃下搅拌反应1h,得到改性橡胶;
(2)将35kg粉煤灰、25kg水泥、23kg细砂、8kg硅藻土、8kg轻质碳酸钙、10kg黏土陶粒(1~5mm)、10kg浮石(1~5mm)、10kg聚乙烯泡沫塑料、8kg复合纤维和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca,购自山东远联化工有限公司)1.2kg、1kg十二烷基苯磺酸钠、0.5kg硬脂酸钙、0.5kg羟乙基甲基增强纤维素醚、0.5kg铝酸钠和0.5kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将2kg双氧水(5wt%)加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的50%为止,将模具盖好封紧,待双氧水产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后自然养护28天,直到材料达到设计强度,即得到发泡混凝土保温板。
实施例2
(1)取20kg聚偏氟乙烯粉末(美国苏威,5130)、12kg硅酸铝纤维和2kg 4,4-氧代双苯磺酰肼置于150kg水中,接着在100℃下超声反应30min,然后在200℃下煅烧15min,得到复合纤维;
将3kg废旧橡胶粒在pH为6~6.5的酸性溶液中浸泡3h,得到酸化橡胶,将酸化橡胶与9kg马来酸酐在水中混合均匀后,在120℃下搅拌反应1h,得到改性橡胶;
(2)将25kg粉煤灰、35kg水泥、15kg细砂、12kg硅藻土、5kg聚乙烯泡沫塑料(1~5mm)、10kg蓖麻杆秸、12kg复合纤维和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将1.5kg将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca,购自山东远联化工有限公司)、1kg十二烷基苯磺酸钠、1kg硬脂酸钙、1kg羟乙基甲基增强纤维素醚、1kg铝酸钠和1kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将1kg双氧水(5wt%)加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的50%为止,将模具盖好封紧,待双氧水产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后自然养护28天,直到材料达到设计强度,即得到发泡混凝土保温板。
实施例3
(1)取24kg聚乙烯吡咯烷酮粉末(阿美斯,USP26)、8kg硅酸铝纤维和6kg 4,4-氧代双苯磺酰肼置于150kg水中,接着在80℃下超声反应45min,然后在220℃下煅烧10min,得到复合纤维;
将6kg废旧橡胶粒在pH为6~6.5的酸性溶液中浸泡5h,得到酸化橡胶,将酸化橡胶与15kg马来酸酐在水中混合均匀后,在80℃下搅拌反应2h,得到改性橡胶;
(2)将45kg粉煤灰、15kg水泥、30kg细砂、5kg硅藻土、48kg轻质碳酸钙、10kg黏土陶粒(1~5mm)、18kg浮石(1~5mm)、20kg聚乙烯泡沫塑料(1~5mm)、5kg复合纤维和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将0.5kg将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca,购自山东远联化工有限公司)、1kg十二烷基苯磺酸钠、0.5kg硬脂酸钙、1kg羟乙基甲基增强纤维素醚、0.5kg铝酸钠和1kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将3kg双氧水(5wt%)加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的50%为止,将模具盖好封紧,待双氧水产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后自然养护28天,直到材料达到设计强度,即得到发泡混凝土保温板。
实施例4
(1)取10kg聚对苯二甲酸乙二酯(美国杜邦,FR530-BK)、5kg硅酸铝纤维和0.6kg偶氮二甲酰胺置于80kg水中,接着在100℃下超声反应45min,然后在200℃下煅烧15min,得到复合纤维;
将8kg废旧橡胶粒在pH为6~6.5的酸性溶液中浸泡3h,得到酸化橡胶,将酸化橡胶与20kg马来酸酐在水中混合均匀后,在120℃下搅拌反应1.5h,得到改性橡胶;
(2)将40kg粉煤灰、30kg水泥、20kg细砂、10kg硅藻土、5kg轻质碳酸钙、10kg浮石(1~5mm)、10kg聚乙烯泡沫塑料、3kg复合纤维和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将0.8kg将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca,购自山东远联化工有限公司)、1kg十二烷基苯磺酸钠、1kg铝酸钠和1kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将1kg双氧水(5wt%)加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的50%为止,将模具盖好封紧,待双氧水产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后自然养护28天,直到材料达到设计强度,即得到发泡混凝土保温板。
实施例5
(1)取30kg聚芳酯(日本尤尼卡,U8400)、5kg硅酸铝纤维和0.6kg N,N’-二亚硝基五次甲基四胺置于60kg水中,接着在80℃下超声反应30min,然后在220℃下煅烧10min,得到复合纤维;
将5kg废旧橡胶粒在pH为6~6.5的酸性溶液中浸泡5h,得到酸化橡胶,将酸化橡胶与10kg马来酸酐在水中混合均匀后,在100℃下搅拌反应2h,得到改性橡胶;
(2)将30kg粉煤灰、20kg水泥、25kg细砂、6kg硅藻土、12kg轻质碳酸钙、10kg黏土陶粒(1~5mm)、15kg浮石(1~5mm)、15kg聚乙烯泡沫塑料、木屑5kg、复合纤维10kg和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将2kg将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca,购自山东远联化工有限公司)在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将1.5kg双氧水(5wt%)加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的50%为止,将模具盖好封紧,待双氧水产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后自然养护28天,直到材料达到设计强度,即得到发泡混凝土保温板。
对比例1
(1)将4kg废旧橡胶粒在pH为6~6.5的酸性溶液中浸泡4h,得到酸化橡胶,将酸化橡胶与10kg马来酸酐在水中混合均匀后,在100℃下搅拌反应1h,得到改性橡胶;
(2)将35kg粉煤灰、25kg水泥、23kg细砂、8kg硅藻土、8kg轻质碳酸钙、10kg黏土陶粒(1~5mm)、10kg浮石(1~5mm)、10kg聚乙烯泡沫塑料、8kg复合纤维和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca,购自山东远联化工有限公司)1.2kg、1kg十二烷基苯磺酸钠、0.5kg硬脂酸钙、0.5kg羟乙基甲基增强纤维素醚、0.5kg铝酸钠和0.5kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将2kg双氧水(5wt%)加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土保温板的成型及养护工艺同实施例1。
对比例2
(1)取22kg聚对苯二甲酸乙二酯(美国杜邦,FR530-BK)、10kg硅酸铝纤维和5kg 4,4-氧代双苯磺酰肼置于100kg水中,接着在80℃下超声反应45min,然后在200℃下煅烧15min,得到复合纤维;
(2)将35kg粉煤灰、25kg水泥、23kg细砂、8kg硅藻土、8kg轻质碳酸钙、10kg黏土陶粒(1~5mm)、10kg浮石(1~5mm)、10kg聚乙烯泡沫塑料、8kg复合纤维和改性橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将聚羧酸减水剂(型号PASP-Ca,购自山东远联化工有限公司)1.2kg、1kg十二烷基苯磺酸钠、0.5kg硬脂酸钙、0.5kg羟乙基甲基增强纤维素醚、0.5kg铝酸钠和0.5kg葡萄糖酸钠在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将2kg双氧水(5wt%)加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土保温板的成型及养护工艺同实施例1。
实验例1:对实施例1-5和对比例1-2中所制备的混凝土保温板的性能进行测试,实验结果如表1所示。
表1实施例1-5和对比例1-2中各混凝土保温板的性能表
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种发泡混凝土保温板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将硅酸铝纤维、聚合物粉末和第二发泡剂置于水中,在80~100℃下超声反应30~45min,然后在200~220℃下煅烧10~15min,得到复合纤维;
(2)将粉煤灰、水泥、细砂、硅藻土、轻质碳酸钙、轻骨料、复合多孔纤维和废旧橡胶在机械搅拌条件下混合均匀得粉料混合物;
(3)将减水剂、其它助剂在水中分散均匀后加入上述粉料混合物中,继续搅拌60~150s得到混合浆料;最后将第一发泡剂加入到混合浆体中,搅拌均匀得混凝土前驱体;
(4)混凝土前驱体倒入模具内,并以达到模具容积量的20~60%为止,将模具盖好封紧,待发泡剂产生气泡使拌和物膨胀,充满模具,静置1小时,等到6~8小时后拌和物凝固并达到拆模强度后即可拆模,然后进行养护。
2.根据权利要求1所述的发泡混凝土保温板的制备方法,其特征在于,还包括废旧橡胶粒的改性,所述废旧橡胶粒的改性工艺为:将废旧橡胶粒在pH为6~6.5的酸性溶液中浸泡3~5h,得到酸化橡胶,将酸化橡胶与马来酸酐在水中混合均匀后,在80~120℃下搅拌反应1~2h,得到改性橡胶。
3.根据权利要求1所述的发泡混凝土保温板的制备方法,其特征在于,所述聚合物粉末选自聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的发泡混凝土保温板的制备方法,其特征在于,所述轻骨料选自黏土陶粒、浮石、聚乙烯泡沫塑料、蓖麻杆秸和木屑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的发泡混凝土保温板的制备方法,其特征在于,所述发泡剂为铝粉、镁粉、锌粉、双氧水和松香皂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的发泡混凝土保温板的制备方法,其特征在于,所述减水剂选自NF型减水剂、FDN型减水剂、UNF-2型减水剂、AF型减水剂、S型减水剂和MF型减水剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的发泡混凝土保温板的制备方法,其特征在于,所述其它助剂选自稳泡剂、憎水剂、保水剂、早强剂和缓凝剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的发泡混凝土保温板的制备方法,其特征在于,所述稳泡剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、硬脂酸钠中的至少一种;
所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂、硬脂酸钙中的至少一种;
所述保水剂为羟丙基甲基复合多孔纤维素醚或羟乙基甲基复合多孔纤维素醚;
所述早强剂为铝酸钠、碳酸锂、无水硫酸钠中的至少一种;
所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸钠中的至少一种。
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