CN117264501A - 一种抗菌粉末涂料及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌粉末涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌粉末涂料及其制备方法,涉及粉末涂料领域,包括以下重量份原料制得:丙烯酸树脂30‑60份、改性硫酸钡20‑30份、环氧树脂30‑60份;固化剂2‑8份;分散剂1‑5份;所述改性硫酸钡包括以下原料制得:硫酸钡、二乙二醇二甲醚、DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈。本申请具有提高粉末涂料的抗菌性能的效果。

Description

一种抗菌粉末涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及粉末涂料领域,尤其是涉及一种抗菌粉末涂料及其制备方法。
背景技术
粉末涂料是由树脂、固化剂、无机填料、颜料以及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料,和普通溶剂型涂料及水性涂料不同,粉末涂料的分散介质不是有机溶剂或水,而是空气。粉末涂料能够100%成膜,无溶剂污染,也不会造成水污染,是一种真正环保的涂料,而且具有能耗低、可回收的特点,广泛应用于建筑材料、家电家具、工程机械、电子电气及工业防腐等领域。
现有的粉末涂料在气候潮湿、温度适合于细菌或霉菌等其它有害微生物生长中的环境下,涂膜表面容易受到侵害,导致涂膜变色、粉化、脱落,失去对底材最基本的保护装饰功能,最主要的是有害菌类如果在涂膜上生长、繁殖,也会影响人们身体健康。
发明内容
为了提高粉末涂料的抗菌性能,本申请提供一种抗菌粉末涂料及其制备方法。
第一方面,本申请提供的一种抗菌粉末涂料采用如下的技术方案:
一种抗菌粉末涂料,包括以下重量份原料制得:丙烯酸树脂30-60份、改性硫酸钡20-30份、环氧树脂30-60份;固化剂2-8份;分散剂1-5份;所述改性硫酸钡包括以下原料制得:硫酸钡、二乙二醇二甲醚、DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈。
通过采用上述技术方案,硫酸钡具有一定的抗菌性能,本申请通过加入改性后的硫酸钡作为粉末涂料的填料,填充在丙烯酸树脂和环氧树脂之间,提高涂膜的厚度,使二者紧密粘结,使粉末涂料形成漆膜后形成互穿致密的三维网络结构,从而提高漆膜的交联密度和硬度,而改性后的硫酸钡具有较高的强度并进一步提高硫酸钡的抗菌效果,改性硫酸钡增大与丙烯酸树脂和环氧树脂的接触面积,形成更多的物理粘结点,进而提高粉末涂料形成漆膜后的抗菌效果。
优选的,所述改性硫酸钡的制备方法为:将40-80重量份二乙二醇二甲醚与40-60重量份DOPO混合搅拌,加热后加入20-30重量份乙烯基三甲氧基硅烷和0.1-0.5重量份偶氮二异丁腈混合搅拌,洗涤后过滤,再加入30-50重量份硫酸钡和80-120重量份甲醇加热反应,过滤去除溶剂后烘干,研磨成粉,得到所述改性硫酸钡。
通过采用上述技术方案,本申请通过二乙二醇二甲醚、DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈形成硅磷偶联改性剂对硫酸钡表面进行改性,DOPO中含有P-H键,与乙烯基三甲氧基硅烷中的烯烃反应,同时乙烯基三甲氧基硅烷含有硅烷,使硫酸钡表面光滑,孔洞数量较多且孔径较大,DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷对硫酸钡进行接枝改性,使改性硫酸钡与二乙二醇二甲醚、DOPO和乙烯基三甲氧基硅烷的相容性良好,硫酸钡可以较均匀分散到粉末涂料中,从而提高粉末涂料所形成的漆膜的抗菌效果。
优选的,所述DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷和硫酸钡的重量配比为1:(0.42-0.48):(0.84-0.96)。
通过采用上述技术方案,当DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷和硫酸钡在特定的重量配比时,DOPO和乙烯基三甲氧基硅烷形成了空间位阻效应,可以较好的阻止硫酸钡聚集迁移,使改性硫酸钡可以均匀的分散在组分中,从而进一步使粉末涂料所形成的漆膜具有较好的抗菌效果;还可以提高漆膜的硬度。
优选的,所述丙烯酸树脂为改性丙烯酸树脂,所述改性丙烯酸树脂的制备方法为:将15-45重量份聚己二酸丁二醇酯二醇、8-16重量份三羟甲基丙烷和10-20重量份1,4-丁二醇加热熔化后降温搅拌,再加入20-60重量份丙烯酸树脂、40-60重量份2,2-二羟甲基丙酸和15-25重量份N,N-二甲基甲酰胺继续加热搅拌,依次加入20-30重量份二溴二甲基乙内酰脲、30-50重量份三乙胺和0.5-1.5重量份抗氧剂混合搅拌,冲洗后烘干,得到所述改性丙烯酸树脂。
通过采用上述技术方案,本申请通过对丙烯酸树脂进行改性,在丙烯酸树脂中引入羟基、硅羟基等活性基团,采用物理共混的方式,通过价键结合提高丙烯酸树脂与环氧树脂的结合强度,增强了改性丙烯酸树脂的稳定性,使粉末涂料索形成的漆膜抗菌性能进一步提高,同时具有优异的疏水耐水性能。
优选的,所述聚己二酸丁二醇酯二醇、丙烯酸树脂、2,2-二羟甲基丙酸和二溴二甲基乙内酰脲的重量配比为(0.9-1.05):1:(1.05-1.2):(0.6-0.7)。
通过采用上述技术方案,当聚己二酸丁二醇酯二醇、丙烯酸树脂、2,2-二羟甲基丙酸和二溴二甲基乙内酰脲在特定的重量配比时,二溴二甲基乙内酰脲作为抗菌剂更好的接枝到丙烯酸树脂中,更好的达到抗菌作用,同时聚己二酸丁二醇酯二醇、2,2-二羟甲基丙酸和二溴二甲基乙内酰脲共混后均可以均匀分布在丙烯酸树脂中,上述四者协同作用,提高粉末涂料的耐水性能。
优选的,所述改性丙烯酸酯、改性硫酸钡和环氧树脂的重量配比为(1.2-1.4):(0.55-0.65):1。
通过采用上述技术方案,当改性丙烯酸酯、改性硫酸钡和环氧树脂在特定的重量配比时,有利于进一步提高粉末涂料在运输过程、包装过程或者长期储存过程中的结构稳定性,对提高粉末涂料所形成的漆膜的抗菌效果和耐水性具有促进作用。
优选的,所述丙烯酸树脂选用分子量为7000。
优选的,所述固化剂选用β-羟烷基酰胺。
优选的,所述分散剂选用微晶石蜡。
通过采用上述技术方案,选用合适的丙烯酸树脂分散剂和固化剂可以进一步提高粉末涂料的抗菌性能。
第二方面,本申请提供的一种抗菌粉末涂料的制备方法采用如下的技术方案:
一种抗菌粉末涂料的制备方法,包括以下步骤:将环氧树脂、改性硫酸钡和丙烯酸树脂升温混匀,挤出造粒后;再加入固化剂和分散剂,挤出造粒,压片、粉碎,筛分,得到粉末涂料。
通过采用上述技术方案,采用上述方法制备粉末涂料具有步骤简单、操作方便的特点,同时有利于制备出粉末涂料所形成的漆膜的抗菌性。
综上所述,本申请具有以下有益技术效果:
1.本申请通过加入改性后的硫酸钡作为粉末涂料的填料,填充在丙烯酸树脂和环氧树脂之间,提高涂膜的厚度,使二者紧密粘结,使粉末涂料形成漆膜后形成互穿致密的三维网络结构,从而提高漆膜的交联密度和硬度,而改性后的硫酸钡具有较高的强度并进一步提高硫酸钡的抗菌效果,改性硫酸钡增大与丙烯酸树脂和环氧树脂的接触面积,形成更多的物理粘结点,进而提高粉末涂料形成漆膜后的抗菌效果。
2.本申请通过二乙二醇二甲醚、DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈形成硅磷偶联改性剂对硫酸钡表面进行改性,DOPO中含有P-H键,与乙烯基三甲氧基硅烷中的烯烃反应,同时乙烯基三甲氧基硅烷含有硅烷,使改性硫酸钡表面光滑,孔洞数量较多且孔径较大,DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷对硫酸钡进行接枝改性,使改性硫酸钡与二乙二醇二甲醚、DOPO和乙烯基三甲氧基硅烷的相容性良好,硫酸钡可以较均匀分散到粉末涂料中,从而提高粉末涂料所形成的漆膜的抗菌效果。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种抗菌粉末涂料的制备方法,包括以下步骤:
将30g环氧树脂、20g改性硫酸钡和30g丙烯酸树脂投入反应釜中,升温至120℃,在转速为800r/min的条件下搅拌10min后转移至螺旋挤出机中,挤出造粒;造粒后与2gβ-羟烷基酰胺固化剂和1g微晶石蜡分散剂共同投入搅拌机中在温度为120℃、转速为1000r/min的条件下搅拌30min,搅拌完成后再压片机中进行压片、粉碎,筛分,得到粉末涂料。环氧树脂选用旭辰E-44,型号为XC-214741,固体含量为80%;丙烯酸树脂选用韩华S-70,分子量为7000,粘度为700Pa.s,酸值为218mgKOH/g。
其中改性硫酸钡的制备方法为:
将40g二乙二醇二甲醚与40gDOPO投入搅拌器中混合搅拌5min,加热至80℃后加入20g乙烯基三甲氧基硅烷和0.1g偶氮二异丁腈混合搅拌10min,用环己烷洗涤后过滤去除溶剂,再加入30g硫酸钡和80g甲醇加热至60℃搅拌24h,过滤并去除溶剂后投入烘箱,在温度为100℃的条件下烘干2h,研磨成粉,得到改性硫酸钡。
实施例2
一种抗菌粉末涂料的制备方法,包括以下步骤:
将60g环氧树脂、30g改性硫酸钡和60g丙烯酸树脂投入反应釜中,升温至120℃,在转速为800r/min的条件下搅拌10min后转移至螺旋挤出机中,挤出造粒;造粒后与8gβ-羟烷基酰胺固化剂和5g微晶石蜡分散剂共同投入搅拌机中在温度为120℃、转速为1000r/min的条件下搅拌30min,搅拌完成后再压片机中进行压片、粉碎,筛分,得到粉末涂料。环氧树脂选用旭辰E-44,型号为XC-214741,固体含量为80%;丙烯酸树脂选用韩华S-70,分子量为7000,粘度为700Pa.s,酸值为218mgKOH/g。
其中改性硫酸钡的制备方法为:
将40g二乙二醇二甲醚与40gDOPO投入搅拌器中混合搅拌5min,加热至80℃后加入20g乙烯基三甲氧基硅烷和0.1g偶氮二异丁腈混合搅拌10min,用环己烷洗涤后过滤去除溶剂,再加入30g硫酸钡和80g甲醇加热至60℃搅拌24h,过滤并去除溶剂后投入烘箱,在温度为100℃的条件下烘干2h,研磨成粉,得到改性硫酸钡。
实施例3
一种抗菌粉末涂料的制备方法,包括以下步骤:
将环氧树脂、改性硫酸钡和丙烯酸树脂投入反应釜中,升温至120℃,在转速为800r/min的条件下搅拌10min后转移至螺旋挤出机中,挤出造粒;造粒后与固化剂和分散剂共同投入搅拌机中在温度为120℃、转速为1000r/min的条件下搅拌30min,搅拌完成后再压片机中进行压片、粉碎,筛分,得到粉末涂料。环氧树脂选用旭辰E-44,型号为XC-214741,固体含量为80%;丙烯酸树脂选用韩华S-70,分子量为7000,粘度为700Pa.s,酸值为218mgKOH/g。
其中改性硫酸钡的制备方法为:
将40g二乙二醇二甲醚与40gDOPO投入搅拌器中混合搅拌5min,加热至80℃后加入20g乙烯基三甲氧基硅烷和0.1g偶氮二异丁腈混合搅拌10min,用环己烷洗涤后过滤去除溶剂,再加入30g硫酸钡和80g甲醇加热至60℃搅拌24h,过滤并去除溶剂后投入烘箱,在温度为100℃的条件下烘干2h,研磨成粉,得到改性硫酸钡。
实施例4
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,在制备改性硫酸钡的方法中:
将80g二乙二醇二甲醚与60gDOPO投入搅拌器中混合搅拌5min,加热至80℃后加入30g乙烯基三甲氧基硅烷和0.5g偶氮二异丁腈混合搅拌10min,用环己烷洗涤后过滤去除溶剂,再加入50g硫酸钡和120g甲醇加热至60℃搅拌24h,过滤并去除溶剂后投入烘箱,在温度为100℃的条件下烘干2h,研磨成粉,得到改性硫酸钡。
实施例5
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,在制备改性硫酸钡的方法中,DOPO的投入量为50g,乙烯基三甲氧基硅烷的投入量为21g,硫酸钡的投入量为42g。
实施例6
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,在制备改性硫酸钡的方法中,DOPO的投入量为50g,乙烯基三甲氧基硅烷的投入量为24g,硫酸钡的投入量为48g。
实施例7
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例6的不同之处在于,将丙烯酸树脂等量替换成改性丙烯酸树脂,改性丙烯酸树脂的制备方法为:
将15g聚己二酸丁二醇酯二醇、8g三羟甲基丙烷和10g1,4-丁二醇投入到加热锅中加热至110℃后,降温至50℃,在转速为280r/min的条件下搅拌10min,再加入20g丙烯酸树脂、40g2,2-二羟甲基丙酸和15gN,N-二甲基甲酰胺继续加热至70℃搅拌60min,再依次加入20g二溴二甲基乙内酰脲、30g三乙胺和0.5g抗氧剂1010混合搅拌30min,冲洗后去除溶液后投入烘箱,在温度为80℃的条件下烘干2h,得到改性丙烯酸树脂。聚己二酸丁二醇酯二醇选用上海鸿状化工科技有限公司,型号为25103-87-1。
实施例8
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例6的不同之处在于,将丙烯酸树脂等量替换成改性丙烯酸树脂,改性丙烯酸树脂的制备方法为:
将45g聚己二酸丁二醇酯二醇、16g三羟甲基丙烷和20g1,4-丁二醇投入到加热锅中加热至110℃后,降温至50℃,在转速为280r/min的条件下搅拌10min,再加入60g丙烯酸树脂、60g2,2-二羟甲基丙酸和25gN,N-二甲基甲酰胺继续加热至70℃搅拌60min,再依次加入30g二溴二甲基乙内酰脲、50g三乙胺和1.5g抗氧剂1010混合搅拌30min,冲洗后去除溶液后投入烘箱,在温度为80℃的条件下烘干2h,得到改性丙烯酸树脂。聚己二酸丁二醇酯二醇选用上海鸿状化工科技有限公司,型号为25103-87-1。
实施例9
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例8的不同之处在于,在制备改性丙烯酸酯的过程中,聚己二酸丁二醇酯二醇的投入量为36g,丙烯酸树脂的投入量为40g,2,2-二羟甲基丙酸的投入量为42g,二溴二甲基乙内酰脲的投入量为24g。
实施例10
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例8的不同之处在于,在制备改性丙烯酸酯的过程中,聚己二酸丁二醇酯二醇的投入量为42g,丙烯酸树脂的投入量为40g,2,2-二羟甲基丙酸的投入量为48g,二溴二甲基乙内酰脲的投入量为28g。
实施例11
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例10的不同之处在于,在制备粉末涂料的过程中,改性丙烯酸酯的投入量为48g,改性硫酸钡的投入量为22g,环氧树脂的投入量为40g。
实施例12
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例10的不同之处在于,在制备粉末涂料的过程中,改性丙烯酸酯的投入量为56g,改性硫酸钡的投入量为26g,环氧树脂的投入量为40g。
对比例
对比例1
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,将改性硫酸钡等量替换成硫酸钡。
对比例2
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,将改性硫酸钡等量替换成二氧化钛。
对比例3
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,将丙烯酸树脂等量替换成聚酯树脂,聚酯树脂具体为山东开普勒生产的牌号为9005-6-73。
对比例4
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,将环氧树脂等量替换成聚酯树脂,聚酯树脂具体为山东开普勒生产的牌号为9005-6-73。
对比例5
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,将丙烯酸树脂等量替换成环氧树脂。
对比例6
一种抗菌粉末涂料的制备方法,与实施例3的不同之处在于,将环氧树脂等量替换成丙烯酸树脂。
性能检测试验:
在相同的喷涂压力下,将上述实施例1-12、对比例1-6所得的粉末涂料分别通过高压静电喷涂方式喷涂于预先在200℃烘箱中预热的铁氧体磁圈上,涂层厚度为200μm,固化温度为200℃,固化时间为5min,制得待测样品。
硬度测试:参照《GB/T6739-2006色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》对实施例1-12和对比例1-6制得的待测样品进行测试;
抗菌性能:按照国家标准GB/T 21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果对实施例1-12和对比例1-6制得的待测样品进行金黄色葡萄球菌抗菌性测试;
耐水性:参照《GB/T1733-1993漆膜耐水性测定法》对实施例1-12和对比例1-6制得的待测样品进行测试。在玻璃水槽中加入蒸馏水,保持水处于沸腾状态,直至试验结束。将涂料样板放入玻璃水槽中,确保涂料样板长度的2/3浸泡于水中。涂料样板中失光、变色、起泡、起皱、脱落、生锈等上述任一现象出现时,即为最长耐沸水时间。
硬度 抗菌性% 耐水性最长耐废水时间min
实施例1 4H 93.6 144
实施例2 4H 93.4 142
实施例3 4H 93.7 146
实施例4 4H 93.9 145
实施例5 4H 95.1 161
实施例6 4H 95.3 160
实施例7 5H 98.8 168
实施例8 5H 98.6 166
实施例9 5H 99.4 175
实施例10 5H 99.1 173
实施例11 5H 99.6 184
实施例12 5H 99.8 186
对比例1 3H 88.9 121
对比例2 3H 90.1 116
对比例3 2H 89.4 114
对比例4 2H 88.4 105
对比例5 3H 86.8 112
对比例6 3H 88.4 108
根据实施例1-3和对比例1-6的数据对比可得,本申请通过加入改性后的硫酸钡作为粉末涂料的填料,填充在丙烯酸树脂和环氧树脂之间,提高涂膜的厚度,使二者紧密粘结,使粉末涂料形成漆膜后形成互穿致密的三维网络结构,从而提高漆膜的交联密度和硬度,而改性后的硫酸钡具有较高的强度并进一步提高硫酸钡的抗菌效果,改性硫酸钡增大与丙烯酸树脂和环氧树脂的接触面积,形成更多的物理粘结点,进而提高粉末涂料形成漆膜后的抗菌效果。
根据实施例3-6的数据对比可得,当DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷和硫酸钡在特定的重量配比时,DOPO和乙烯基三甲氧基硅烷形成了空间位阻效应,可以较好的阻止硫酸钡聚集迁移,使改性硫酸钡可以均匀的分散在组分中,从而进一步使粉末涂料所形成的漆膜具有较好的抗菌效果;还可以提高漆膜的硬度。
根据实施例7-10的数据对比可得,本申请通过对丙烯酸树脂进行改性,在丙烯酸树脂中引入羟基、硅羟基等活性基团,采用物理共混的方式,通过价键结合提高丙烯酸树脂与环氧树脂的结合强度,增强了改性丙烯酸树脂的稳定性,使粉末涂料所形成的漆膜抗菌性能进一步提高,同时具有优异的疏水耐水性能。
根据实施例11-12的数据对比可得,当改性丙烯酸酯、改性硫酸钡和环氧树脂在特定的重量配比时,有利于进一步提高粉末涂料在运输过程、包装过程或者长期储存过程中的结构稳定性,对提高粉末涂料所形成的漆膜的抗菌效果和耐水性具有促进作用。
本具体实施方式仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本具体实施方式做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种抗菌粉末涂料,其特征在于:包括以下重量份原料制得:丙烯酸树脂30-60份、改性硫酸钡20-30份、环氧树脂30-60份;固化剂2-8份;分散剂1-5份;所述改性硫酸钡包括以下原料制得:硫酸钡、二乙二醇二甲醚、DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌粉末涂料,其特征在于:所述改性硫酸钡的制备方法为:将40-80重量份二乙二醇二甲醚与40-60重量份DOPO混合搅拌,加热后加入20-30重量份乙烯基三甲氧基硅烷和0.1-0.5重量份偶氮二异丁腈混合搅拌,洗涤后过滤,再加入30-50重量份硫酸钡和80-120重量份甲醇加热反应,过滤去除溶剂后烘干,研磨成粉,得到所述改性硫酸钡。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌粉末涂料,其特征在于:所述DOPO、乙烯基三甲氧基硅烷和硫酸钡的重量配比为1:(0.42-0.48):(0.84-0.96)。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌粉末涂料,其特征在于:所述丙烯酸树脂为改性丙烯酸树脂,所述改性丙烯酸树脂的制备方法为:将15-45重量份聚己二酸丁二醇酯二醇、8-16重量份三羟甲基丙烷和10-20重量份1,4-丁二醇加热熔化后降温搅拌,再加入20-60重量份丙烯酸树脂、40-60重量份2,2-二羟甲基丙酸和15-25重量份N,N-二甲基甲酰胺继续加热搅拌,依次加入20-30重量份二溴二甲基乙内酰脲、30-50重量份三乙胺和0.5-1.5重量份抗氧剂混合搅拌,冲洗后烘干,得到所述改性丙烯酸树脂。
5.根据权利要求4所述的一种抗菌粉末涂料,其特征在于:所述聚己二酸丁二醇酯二醇、丙烯酸树脂、2,2-二羟甲基丙酸和二溴二甲基乙内酰脲的重量配比为(0.9-1.05):1:(1.05-1.2):(0.6-0.7)。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌粉末涂料,其特征在于:所述丙烯酸树脂选用的分子量为7000。
7.根据权利要求4所述的一种抗菌粉末涂料,其特征在于:所述改性丙烯酸酯、改性硫酸钡和环氧树脂的重量配比为(1.2-1.4):(0.55-0.65):1。
8.根据权利要求1所述的一种抗菌粉末涂料,其特征在于:所述固化剂选用β-羟烷基酰胺。
9.根据权利要求1所述的一种抗菌粉末涂料,其特征在于:所述分散剂选用微晶石蜡。
10.一种抗菌粉末涂料的制备方法,其特征在于:用于制备权利要求1-9任一项所述的抗菌粉末涂料,包括以下步骤:将环氧树脂、改性硫酸钡和丙烯酸树脂升温混匀,挤出造粒后;再加入固化剂和分散剂,挤出造粒,压片、粉碎,筛分,得到粉末涂料。
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