CN110498978A - 一种聚氨酯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工技术领域，尤其为一种聚氨酯复合材料，由以下重量比例的组份构成：聚氨酯3～9份、聚丙烯酸酯2.2～7.6份、乙酰胺1.5～4.5份、环氧树脂5～10份、氯化聚乙烯6～8份、改性填料4～8份、扩链剂3.5～5.5份、催化剂1.2～3.6份、抗氧剂0.8～2.2份、抗菌剂2.3～3.9份、热稳定剂1.6～3.0份、偶联剂1.5～2.8份、固化剂0.9～2.3份、改性剂1.4～3.2份、交联剂2～4份和助剂1.5～2.5份。本发明的聚氨酯复合材料的具有较强的耐热性、较强的耐寒性及较强的耐水性，较高的硬度、较强的抗拉伸性、较强的抗冲击性、较强的抗氧化性以及较强的抗菌性，因而具有较强的实用性。

Description

一种聚氨酯复合材料
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体为一种聚氨酯复合材料。
背景技术
聚氨酯是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，具有优异的耐磨、耐油、耐撕裂、耐化学腐蚀等特性，其用途非常广，可以代替橡胶、塑料、尼龙等，用于机场、酒店、建材、汽车厂、煤矿厂、水泥厂、高级公寓、别墅、园林美化、彩石艺术、公园等领域。但普通的聚氨酯材料的性能较差，如耐热性、耐寒性及耐水性较低、硬度、抗拉伸性、抗冲击性、抗氧化性及抗菌性均较差，大大限制了聚氨酯材料在实际中的应用。鉴于此，我们提出一种聚氨酯复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氨酯复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚氨酯复合材料，由以下重量比例的组份构成：聚氨酯3～9份、聚丙烯酸酯2.2～7.6份、乙酰胺1.5～4.5份、环氧树脂5～10份、氯化聚乙烯6～8份、改性填料4～8份、扩链剂3.5～5.5份、催化剂1.2～3.6份、抗氧剂0.8～2.2份、抗菌剂2.3～3.9份、热稳定剂1.6～3.0份、偶联剂1.5～2.8份、固化剂0.9～2.3份、改性剂1.4～3.2份、交联剂2～4份和助剂1.5～2.5份。
作为本发明的优选，由以下重量的组份构成：聚氨酯6份、聚丙烯酸酯4.5份、乙酰胺3份、环氧树脂7.5份、氯化聚乙烯7份、改性填料6份、扩链剂4.5份、催化剂2.5份、抗氧剂1.5份、抗菌剂3份、热稳定剂2.5份、偶联剂2.2份、固化剂1.5份、改性剂2.4份、交联剂3份和助剂2份。
作为本发明的优选，聚氨酯、聚丙烯酸酯、乙酰胺、环氧树脂、氯化聚乙烯和改性填料的重量比为4.5-7.5：3-7：2-3：6-8:6.2-7.7:5-7。
作为本发明的优选，扩链剂、催化剂、抗氧剂、抗菌剂、热稳定剂、偶联剂、固化剂、改性剂、交联剂和助剂的重量比为3.7-5.2 :1.8-3.0:1.2-1.8:2.6-3.5:1.9-2.7:1.8-2.5:1.2-2：1.8-2.8:2.3-3.5:1.8-2.2。
作为本发明的优选，环氧树脂中的环氧值为0.3-0.45％。
作为本发明的优选，氯化聚乙烯中的氯含量为35-45％。
作为本发明的优选，改性填料为γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇的混合物，且γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇之间的比例为15-22 : 18-30 : 25-40 : 23-38 ：12-18。
作为本发明的优选，扩链剂为三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺的混合物，且三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺之间的比例为1 :2.5-8.6；
催化剂为水杨酸、1 ,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚的混合物，且水杨酸、1,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚之间的比例为15-28 : 26-40 : 41-62；
抗氧剂为受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的混合物，且受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的重量比为1：6.3-8.2；
抗菌剂为壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾的混合物，且壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾之间的比例为2.5-8.5 ：2.3-4.7 ：3.8-8.2；
热稳定剂为纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯的混合物，且纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯之间的比例为5-12：8-15：3.5-9.5：1.8-8.6：5-18；
偶联剂为二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯偶联剂或锆类偶联剂中的一种；
固化剂为苯二甲胺三聚体衍生物或二氨基二苯基砜中的一种；
改性剂为甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌组成的混合物，且甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌之间的比例为1:4.6-12.3；
交联剂为甲苯二异氰酸酯；
助剂为润滑剂和硬脂酸锌的混合物，且润滑剂和硬脂酸锌之间的比例为1:2.0-4.1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明本通过控制聚氨酯和聚丙烯酸酯的聚合度来使改性后的复合材料在抗蠕变性与加工性之间达到最佳平衡关系，使得到的复合材料在具有优异的抗蠕变性的条件下，也具有优异的加工性。
2、本发明通过环氧树脂溶于体系中，环氧树脂的部分环氧基会被打开，从而将环氧树脂引入到了聚氨酯分子中，形成了网状结构，提高了聚氨酯的交联密度，改善了聚氨酯复合材料的硬度、拉伸强度、扯断伸长率和耐热性。
3、本发明通过氯化聚乙烯溶于体系中，形成网状结构，提高了体系的耐油性、耐寒性和耐热性，防止了聚氨酯的变色和褪色，同时改善了复合材料的加工性能，并降低了成本。
4、本发明将改性填料加入体系中，在体系中分散均匀，与基体的结合力强，显著提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。
5、本发明通过加入扩链剂，能提高复合材料的交联程度，改善复合材料的耐热性，同时具有自催化作用，提高了复合材料的扩链速度。
6、本发明通过在体系中加入抗氧剂和抗菌剂之间的协同配合，赋予复合材料优异的抗菌性能，且具备较强的抗氧化性。
7、本发明通过将热稳定剂溶于体系中，赋予复合材料优异的耐热性和耐老化性，同时提高了复合材料的机械强度、耐水性和稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的技术方案：
实施例1
一种聚氨酯复合材料，由以下重量比例的组份构成：聚氨酯3～9份、聚丙烯酸酯2.2～7.6份、乙酰胺1.5～4.5份、环氧树脂5～10份、氯化聚乙烯6～8份、改性填料4～8份、扩链剂3.5～5.5份、催化剂1.2～3.6份、抗氧剂0.8～2.2份、抗菌剂2.3～3.9份、热稳定剂1.6～3.0份、偶联剂1.5～2.8份、固化剂0.9～2.3份、改性剂1.4～3.2份、交联剂2～4份和助剂1.5～2.5份。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中各组分的具体重量构成如下：聚氨酯3份、聚丙烯酸酯2.2份、乙酰胺1.5份、环氧树脂5份、氯化聚乙烯6份、改性填料4份、扩链剂3.5份、催化剂1.2份、抗氧剂0.8份、抗菌剂2.3份、热稳定剂1.6份、偶联剂1.5份、固化剂0.9份、改性剂1.4份、交联剂2份和助剂1.5份。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中的聚氨酯、聚丙烯酸酯、乙酰胺、环氧树脂、氯化聚乙烯和改性填料的重量比为4.5：3：2：6:6.2:5。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中的扩链剂、催化剂、抗氧剂、抗菌剂、热稳定剂、偶联剂、固化剂、改性剂、交联剂和助剂的重量比为3.7：1.8：1.2：2.6：1.9：1.8：1.2：1.8：2.3：1.8。
本实施例中，环氧树脂中的环氧值为0.3％。
本实施例中，氯化聚乙烯中的氯含量为35％。
本实施例中，改性填料为γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇的混合物，且γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇之间的比例为15: 18 : 25 : 23 ：12。
本实施例中，扩链剂为三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺的混合物，且三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺之间的比例为1 : 2.5。
本实施例中，催化剂为水杨酸、1 ,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚的混合物，且水杨酸、1 ,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚之间的比例为15 : 26 :41。
本实施例中，抗氧剂为受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的混合物，且受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的重量比为1：6.3。
本实施例中，抗菌剂为壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾的混合物，且壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾之间的比例为2.5 ：2.3 ：3.8。
本实施例中，热稳定剂为纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯的混合物，且纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯之间的比例为5：8：3.5：1.8：5。
本实施例中，偶联剂优选为二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯偶联剂。
本实施例中，固化剂优选为苯二甲胺三聚体衍生物。
本实施例中，改性剂为甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌组成的混合物，且甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌之间的比例为1:4.6。
本实施例中，交联剂为甲苯二异氰酸酯。
本实施例中，助剂为润滑剂和硬脂酸锌的混合物，且润滑剂和硬脂酸锌之间的比例为1:2.0。
实施例2
一种聚氨酯复合材料，由以下重量比例的组份构成：聚氨酯3～9份、聚丙烯酸酯2.2～7.6份、乙酰胺1.5～4.5份、环氧树脂5～10份、氯化聚乙烯6～8份、改性填料4～8份、扩链剂3.5～5.5份、催化剂1.2～3.6份、抗氧剂0.8～2.2份、抗菌剂2.3～3.9份、热稳定剂1.6～3.0份、偶联剂1.5～2.8份、固化剂0.9～2.3份、改性剂1.4～3.2份、交联剂2～4份和助剂1.5～2.5份。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中各组分的具体重量构成如下：聚氨酯6份、聚丙烯酸酯4.5份、乙酰胺3份、环氧树脂7.5份、氯化聚乙烯7份、改性填料6份、扩链剂4.5份、催化剂2.5份、抗氧剂1.5份、抗菌剂3份、热稳定剂2.5份、偶联剂2.2份、固化剂1.5份、改性剂2.4份、交联剂3份和助剂2份。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中的聚氨酯、聚丙烯酸酯、乙酰胺、环氧树脂、氯化聚乙烯和改性填料的重量比为6：5：2.5：7:7:6。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中的扩链剂、催化剂、抗氧剂、抗菌剂、热稳定剂、偶联剂、固化剂、改性剂、交联剂和助剂的重量比为4.3：2.4：1.5：3.0：2.3：2.2：1.6：2.3：2.8：2.0。
本实施例中，环氧树脂中的环氧值为0.38％。
本实施例中，氯化聚乙烯中的氯含量为40％。
本实施例中，改性填料为γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇的混合物，且γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇之间的比例为18 : 24 : 32 : 30 ：15。
本实施例中，扩链剂为三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺的混合物，且三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺之间的比例为1 : 5.0。
本实施例中，催化剂为水杨酸、1 ,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚的混合物，且水杨酸、1 ,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚之间的比例为22 : 33 :50。
本实施例中，抗氧剂为受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的混合物，且受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的重量比为1：7.0。
本实施例中，抗菌剂为壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾的混合物，且壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾之间的比例为5.5 ：3.5 ：6.0。
本实施例中，热稳定剂为纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯的混合物，且纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯之间的比例为8.5：11.5：6.5：5.3：11.5。
本实施例中，偶联剂优选为锆类偶联剂中。
本实施例中，固化剂优选为二氨基二苯基砜。
本实施例中，改性剂为甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌组成的混合物，且甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌之间的比例为1:8.0。
本实施例中，交联剂为甲苯二异氰酸酯。
本实施例中，助剂为润滑剂和硬脂酸锌的混合物，且润滑剂和硬脂酸锌之间的比例为1:3.0。
实施例3
一种聚氨酯复合材料，由以下重量比例的组份构成：聚氨酯3～9份、聚丙烯酸酯2.2～7.6份、乙酰胺1.5～4.5份、环氧树脂5～10份、氯化聚乙烯6～8份、改性填料4～8份、扩链剂3.5～5.5份、催化剂1.2～3.6份、抗氧剂0.8～2.2份、抗菌剂2.3～3.9份、热稳定剂1.6～3.0份、偶联剂1.5～2.8份、固化剂0.9～2.3份、改性剂1.4～3.2份、交联剂2～4份和助剂1.5～2.5份。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中各组分的具体重量构成如下：聚氨酯9份、聚丙烯酸酯7.6份、乙酰胺4.5份、环氧树脂10份、氯化聚乙烯8份、改性填料8份、扩链剂5.5份、催化剂3.6份、抗氧剂2.2份、抗菌剂3.9份、热稳定剂3.0份、偶联剂2.8份、固化剂2.3份、改性剂3.2份、交联剂4份和助剂2.5份。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中的聚氨酯、聚丙烯酸酯、乙酰胺、环氧树脂、氯化聚乙烯和改性填料的重量比为7.5：7：3：8:7.7:7。
本实施例中的聚氨酯复合材料，其中的扩链剂、催化剂、抗氧剂、抗菌剂、热稳定剂、偶联剂、固化剂、改性剂、交联剂和助剂的重量比为5.2：3.0：1.8：3.5：2.7：2.5：2：2.8：3.5：2.2。
本实施例中，环氧树脂中的环氧值为0.45％。
本实施例中，氯化聚乙烯中的氯含量为45％。
本实施例中，改性填料为γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇的混合物，且γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇之间的比例为22 : 30 : 40 : 38 ：18。
本实施例中，扩链剂为三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺的混合物，且三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺之间的比例为1 : 8.6。
本实施例中，催化剂为水杨酸、1 ,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚的混合物，且水杨酸、1 ,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚之间的比例为28 : 40 :62。
本实施例中，抗氧剂为受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的混合物，且受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的重量比为1：8.2。
本实施例中，抗菌剂为壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾的混合物，且壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾之间的比例为8.5 ：4.7 ：8.2。
本实施例中，热稳定剂为纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯的混合物，且纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯之间的比例为12：15：9.5：8.6：18。
本实施例中，偶联剂优选为二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯偶联剂。
本实施例中，固化剂优选为苯二甲胺三聚体衍生物。
本实施例中，改性剂为甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌组成的混合物，且甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌之间的比例为1:12.3。
本实施例中，交联剂为甲苯二异氰酸酯。
本实施例中，助剂为润滑剂和硬脂酸锌的混合物，且润滑剂和硬脂酸锌之间的比例为1:4.1。
将3组实施例得到的水性胶水和传统的胶水进行对比实验，使用一段时间后，得出的对比数据如下：
由上述实验数据对比可以得出，本发明的聚氨酯复合材料的耐热性、耐寒性及耐水性较低、硬度、抗拉伸性、抗冲击性、抗氧化性及抗菌性均远远优于传统聚氨酯复合材料，具有较强的实用性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种聚氨酯复合材料，其特征在于：由以下重量比例的组份构成：聚氨酯3～9份、聚丙烯酸酯2.2～7.6份、乙酰胺1.5～4.5份、环氧树脂5～10份、氯化聚乙烯6～8份、改性填料4～8份、扩链剂3.5～5.5份、催化剂1.2～3.6份、抗氧剂0.8～2.2份、抗菌剂2.3～3.9份、热稳定剂1.6～3.0份、偶联剂1.5～2.8份、固化剂0.9～2.3份、改性剂1.4～3.2份、交联剂2～4份和助剂1.5～2.5份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于：由以下重量的组份构成：聚氨酯6份、聚丙烯酸酯4.5份、乙酰胺3份、环氧树脂7.5份、氯化聚乙烯7份、改性填料6份、扩链剂4.5份、催化剂2.5份、抗氧剂1.5份、抗菌剂3份、热稳定剂2.5份、偶联剂2.2份、固化剂1.5份、改性剂2.4份、交联剂3份和助剂2份。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于：聚氨酯、聚丙烯酸酯、乙酰胺、环氧树脂、氯化聚乙烯和改性填料的重量比为4.5-7.5：3-7：2-3：6-8:6.2-7.7:5-7。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于：扩链剂、催化剂、抗氧剂、抗菌剂、热稳定剂、偶联剂、固化剂、改性剂、交联剂和助剂的重量比为3.7-5.2 :1.8-3.0:1.2-1.8:2.6-3.5:1.9-2.7:1.8-2.5:1.2-2：1.8-2.8:2.3-3.5:1.8-2.2。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于：环氧树脂中的环氧值为0.3-0.45％。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于：氯化聚乙烯中的氯含量为35-45％。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于：改性填料为γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇的混合物，且γ-丙基三甲氧基硅烷、过氧化苯甲酰混、聚乳酸、三氯甲烷和乙醇之间的比例为15-22 : 18-30 : 25-40 : 23-38 ：12-18。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于：扩链剂为三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺的混合物，且三羟乙基异氰尿酸酯、含氟胺类扩链剂与三异丙醇胺之间的比例为1 : 2.5-8.6；
催化剂为水杨酸、1 ,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚的混合物，且水杨酸、1,2-二甲基咪唑和2 和2-双吗啉基二乙基醚之间的比例为15-28 : 26-40 : 41-62；
抗氧剂为受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的混合物，且受阻胺光稳定剂LS-622与紫外线吸收剂UV-531的重量比为1：6.3-8.2；
抗菌剂为壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾的混合物，且壳聚糖、苯甲酸钠与山梨酸钾之间的比例为2.5-8.5 ：2.3-4.7 ：3.8-8.2；
热稳定剂为纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯的混合物，且纳米二氧化钛、三氧化钼、三氧化二铋、二亚磷酸季戊四醇二异癸酯和亚磷酸一苯二异癸酯之间的比例为5-12：8-15：3.5-9.5：1.8-8.6：5-18；
偶联剂为二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯偶联剂或锆类偶联剂中的一种；
固化剂为苯二甲胺三聚体衍生物或二氨基二苯基砜中的一种；
改性剂为甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌组成的混合物，且甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸锌之间的比例为1:4.6-12.3；
交联剂为甲苯二异氰酸酯；
助剂为润滑剂和硬脂酸锌的混合物，且润滑剂和硬脂酸锌之间的比例为1:2.0-4.1。
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