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第十章合成高分子材料

安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學院張思梅主講第十章合成高分子材料1第一節(jié)建筑塑料塑料是以有機高分子化合物為基本材料,加入各種改性添加劑后,在一定的溫度和壓力下塑制而成的材料。1.塑料的分類根據(jù)塑料的熱行為可分為熱塑性塑料和熱固性塑料:熱塑性塑料經(jīng)加熱成形、冷卻硬化后,再經(jīng)加熱還具有可塑性;熱固性塑料是經(jīng)初次加熱成型并冷卻固化后,其中多數(shù)有機高分子已發(fā)生聚合反應(yīng),形成了熱穩(wěn)定的高聚物,此物質(zhì)即使再經(jīng)加熱也不會軟化和產(chǎn)生塑性。總之,熱塑性塑料的塑化和硬化過程是可逆的,而熱固性塑料的塑化是不可逆的。第一節(jié)建筑塑料22.塑料的構(gòu)成塑料是由起膠結(jié)作用的樹脂和起改性作用的添加劑構(gòu)成的。2.1樹脂樹脂為塑料的主要成分,其質(zhì)量占塑料的40%以上,在塑料中起膠結(jié)作用,并決定塑料的硬化性質(zhì)和工程性質(zhì)。塑料常以所用的樹脂命名。常用的熱塑性塑料有聚氯乙烯塑料(PVC)、聚乙烯塑料(PE),聚丙烯塑料(PP)、聚苯乙烯塑料(PS)、改性聚苯乙烯塑料(ABS)、聚甲基丙烯酸塑料(PMMA即有機玻璃);常用的熱固性塑料有酚醛樹脂塑料(PF)、脲醛樹脂塑料(UF)、三聚氰胺樹脂塑料(MF)、環(huán)氧樹脂塑料(EP)、不飽和聚酯樹脂塑料(UP)和有機硅樹脂塑料(SI)等。盡管這些樹脂的性能不同,但是它們的基本構(gòu)成形式卻相同。2.塑料的構(gòu)成32.2改性添加劑為改善塑料的性質(zhì),需加入多種作用不同的添加劑。常用的添加劑有如下幾種:(1)填充料為調(diào)節(jié)塑料的物理化學性能,提高機械強度,擴大使用范圍而加入的粉狀或纖維狀無機化合物。如加入玻璃纖維可提高塑料的機械強度;加入云母可增強塑料的電絕緣性;加入石棉可改善塑料的耐熱性。加入填充料后還可降低塑料的成本。常用的填充料還有石灰石粉、滑石粉、鋁粉、碳黑、木屑、木粉及其它纖維等。2.2改性添加劑4(2)增塑劑為提高塑料加工時的可塑性,使其在較低的溫度和壓力下成形而加入的化學物質(zhì)就是增塑劑。有些增塑劑還能改善塑料的強度、韌性、柔順性。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸二甲酚酯、二苯甲酮、樟腦等。(3)固化劑固化劑是調(diào)節(jié)塑料固化速度,使樹脂硬化的物質(zhì)。通過選擇固化劑的種類和摻量,可取得所需要的固化速度和效果。常用的固化劑有胺類、酸酐、過氧化物等。(2)增塑劑5(4)穩(wěn)定劑它是為使塑料長期保持工程性質(zhì)而加入的物質(zhì)。常用的穩(wěn)定劑有抗老化劑、熱穩(wěn)定劑等,如硬脂酸鹽及環(huán)氧樹脂等。(5)著色劑塑料中加入著色劑是為獲得所需的色彩。塑料中加入的著色劑應(yīng)能與樹脂相混熔和混溶,在加熱加工和使用中應(yīng)穩(wěn)定。為使塑料獲得某種性能還可加入潤滑劑、發(fā)泡劑、阻燃劑等。(4)穩(wěn)定劑63塑料的應(yīng)用(1)塑料在工業(yè)與民用建筑中可生產(chǎn)塑料管材、板材、門窗、壁紙、地毯、器皿、絕緣材料、裝飾材料、防水及保溫材料等。(2)在基礎(chǔ)工程中可制作塑料排水板或隔離層、塑料土工布或加筋網(wǎng)等。(3)在其它工程中可制作管道、容器、粘結(jié)材料或防水材料等,有時也可制作結(jié)構(gòu)材料。在選擇和使用塑料時應(yīng)注意其耐熱性、抗老化能力、強度和硬度等性能指標。3塑料的應(yīng)用7第二節(jié)建筑涂料涂料是一類能涂覆于物體表面并在一定條件下形成連續(xù)和完整涂膜的材料的總稱。早期的涂料主要以干性油或半干性油和天然樹脂為主要原料,所以這種涂料被稱為油漆。涂料的主要功能是保護基材和美化環(huán)境。1.涂料的組成涂料是由多種材料調(diào)配而成,每種材料賦予涂料不同的性能。涂料的主要組成包括:(1)主成膜物質(zhì)主成膜物質(zhì)是將涂料中的其他組分粘結(jié)在一起,并能牢固附著在基層表面形成連續(xù)均勻、堅韌的保護膜。它包括基料、膠粘劑和固著劑。主成膜物質(zhì)的性質(zhì),對形成涂膜的堅韌性、耐磨性、耐候性以及化學穩(wěn)定性等,起著決定性的作用。第二節(jié)建筑涂料8(2)次成膜物質(zhì)涂料中所用顏料和填料,以微細粉狀均勻分散于涂料介質(zhì)中,賦予涂膜以色彩、質(zhì)感,起到提高涂膜的抗老化性、耐候性等作用,因而被稱為次成膜物質(zhì)。(3)溶劑溶劑是一種具有既能溶解油料、樹脂,又易于揮發(fā),能使樹脂成膜的有機物質(zhì)。它的作用是將油料、樹脂稀釋并能將顏料和填料均勻分散,調(diào)節(jié)涂料粘度。(4)輔助材料輔助材料又稱助劑,它的用量很少,但種類很多,各有所長,且作用顯著,是改善涂料性能不可忽視的重要方面。(2)次成膜物質(zhì)92.常用建筑涂料建筑涂料品種繁多,按其在建筑物中使用部位的不同,可以分為:內(nèi)墻涂料;外墻涂料;地面涂料;頂棚涂料;屋面防水涂料等。3.膠粘劑能夠?qū)煞N材料直接粘結(jié)在一起的物質(zhì)被稱為粘結(jié)劑,粘結(jié)劑的種類繁多,常用的高分子粘結(jié)劑有熱固型粘結(jié)劑、熱塑型粘結(jié)劑、橡膠型粘結(jié)劑、混合型粘結(jié)劑等。組成粘結(jié)劑的成分有:(1)合成樹脂粘料它主要起基本粘結(jié)作用,是粘結(jié)劑的主要成分,常用的粘料是各種合成樹脂,如環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、有機硅樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚醋酸乙烯樹脂、聚乙烯醇甲醛樹脂等。其中以熱固性樹脂的粘結(jié)強度較高。2.常用建筑涂料10(2)固化劑和催化劑它們是為使粘結(jié)劑固化迅速或強度提高而加入的物質(zhì),往往將其與粘料分開放置和保存,使用前在現(xiàn)場混合后立即使用。(3)填料它是為改善粘結(jié)劑的強度、穩(wěn)定性而加入的物質(zhì),加入填料后還可降低成本。(4)稀釋劑它是為調(diào)節(jié)粘結(jié)劑的粘度,便于使用操作而加入的有機溶劑。常用的稀釋劑有環(huán)氧丙烷,丙酮、二甲苯等。常用的建筑粘結(jié)劑有環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、聚氨脂粘結(jié)劑、不飽和聚酯樹脂粘結(jié)劑、酚醛樹脂、糠醛樹脂粘結(jié)劑、氯丁橡膠粘結(jié)劑、丁睛橡膠粘結(jié)劑等。#(2)固化劑和催化劑11例9-1有機高分子材料的特性是什么?解與普通土木建筑材料相比,有機高分子材料的工程性質(zhì)具有如下特點:1.密度小有機高分子材料的密度較小,一般為0.8~2.2g/cm3,是一種輕質(zhì)建筑材料,這也是它在土木建筑工程中的優(yōu)點之一。2.力學性能好常溫下大部分有機高分子材料的韌性良好,其中有許多強度較高,有些變形能力很強,使其在工程的某些部位可取代脆性很強的無機材料。3.耐水性和耐濕性好多數(shù)有機高分子材料增水性很強,有良好的防水和防潮性,是土木建筑工程中最常用的防水材料。工程中常通過選擇材料的品種和厚度來滿足不同的防水要求。例9-1有機高分子材料的特性是什么?124.耐腐蝕性好多數(shù)有機高分子材料結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,對酸、堿、鹽等介質(zhì)的耐腐蝕性優(yōu)于普通無機建筑材料。5·加工性好且使用方便有機高分子材料可采用多種加工工藝,可塑制成各種形狀、厚度不同的產(chǎn)品;有的經(jīng)溶劑稀釋后可現(xiàn)場施工操作,能適應(yīng)工程的不同需要。6.耐高溫和大氣穩(wěn)定性差多數(shù)有機高分子材料高溫下易產(chǎn)生軟化、分解或燃燒等變化,失去工程性質(zhì)。在陽光(特別是紫外線)、熱、氧及水蒸氣的作用下,有機高分子材料的組成及內(nèi)部結(jié)構(gòu)會不斷老化,使其不斷變脆甚至開裂,性能逐漸惡化而失去原有的工程性質(zhì)。7.對人和環(huán)境的健康有不良影響有機高分子材料在生產(chǎn)、施工及使用過程中可能釋放出揮發(fā)性有機物,對人和環(huán)境的健康有不良影響。4.耐腐蝕性好13例9-2塑料的主要組成有哪些?其作用如何?解 塑料的主要組成有合成樹脂、填充料、增塑劑和固化劑等。樹脂在塑料中起膠結(jié)作用,并決定塑料的硬化性質(zhì)和工程性質(zhì)和應(yīng)用;填充料主要起提高強度、硬度、剛度及耐熱性等,同時也為了減小收縮和降低造價;增塑劑改善塑料加工工藝性能,降低壓力和溫度,還可以改善塑料的韌性、塑性和柔順性等;固化劑使線型高聚物交聯(lián)為體型高聚物,從而具有熱固性。例9-2塑料的主要組成有哪些?其作用如何?14例9-3常用建筑塑料有幾種?其特性和用途是什么?解 建筑上常用塑料有以下幾種:(1)聚乙烯塑料。是由聚乙烯樹脂聚合而成。按聚合方法分為高壓、中壓、低壓三種,為白色半透明材料,具有優(yōu)良的電絕緣性能和化學穩(wěn)定性,但機械強度不高,質(zhì)地較柔韌,不耐高溫。在建筑上主要制成管子或作水箱,用于排放或貯存冷水;制成薄膜用于防潮、防水工程,或作絕緣材料。聚乙烯由石油裂解分離而得,材料來源豐富。例9-3常用建筑塑料有幾種?其特性和用途是什么?15(2)聚氯乙烯塑料。是一種通用塑料,由聚氯乙烯樹脂加入增塑劑填料、顏料和其它附加劑等制成各色半透明、不透明的塑料。按加入不同量的增塑劑,可制得硬質(zhì)或軟質(zhì)制品。它的使用溫度范圍為-15~55°C,化學穩(wěn)定性好,可耐酸、堿鹽的腐蝕,并耐磨,具有消聲、減震功用,其抗彎強度大于60MPa。(3)酚醛塑料。酚醛樹脂是酚類和醛類結(jié)合而成的,有熱塑料和熱固性兩類,具有耐熱、耐濕、耐化學侵蝕和電絕緣等性能。顏色有棕色和黑色兩種,但較脆,不耐撞擊。在建筑工程中主要用作電木粉、玻璃鋼、層壓板等。(2)聚氯乙烯塑料。是一種通用塑料,由聚氯乙烯樹脂加入增塑劑16(4)聚甲基丙烯酸甲酯塑料。聚甲基丙烯酸甲酯是由丙酮、氰化物和甲醇反應(yīng)、聚合而成。在不加其它組分時制成的塑料具有高度透明性,在建筑上制成采光用的平板或瓦楞板(亦稱有機玻璃),在樹脂中加入顏料、染料、穩(wěn)定劑和填充料,可擠壓或模塑制成表面光潔的建筑制品,用玻璃纖維增強的樹脂可制成浴缸等衛(wèi)生用品。(4)聚甲基丙烯酸甲酯塑料。聚甲基丙烯酸甲酯是由丙酮、氰化物17例9-4膠粘劑的主要組成有哪些?其作用如何?解 膠粘劑的主要組成有合成樹脂、固化劑或交聯(lián)劑、填料及稀釋劑等。合成樹脂主要起粘結(jié)作用;固化劑或交聯(lián)劑主要使線型分子結(jié)合或交聯(lián)成為體型的熱固性的樹脂或網(wǎng)型的彈性體(即橡膠);填料主要起減少收縮和熱膨脹性及降低成本等作用;稀釋劑為調(diào)節(jié)粘結(jié)劑的粘度,便于使用操作而加入的有機溶劑,以改善工藝性能,增加涂敷濕潤性等。常用的建筑粘結(jié)劑有環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、聚氨脂粘結(jié)劑、不飽和聚酯樹脂粘結(jié)劑、酚醛樹脂、糠醛樹脂粘結(jié)劑、氯丁橡膠粘結(jié)劑、丁睛橡膠粘結(jié)劑等。

例9-4膠粘劑的主要組成有哪些?其作用如何?18精品課件!精品課件!19精品課件!精品課件!20謝謝大家!謝謝大家!21

第十章合成高分子材料

安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學院張思梅主講第十章合成高分子材料22第一節(jié)建筑塑料塑料是以有機高分子化合物為基本材料,加入各種改性添加劑后,在一定的溫度和壓力下塑制而成的材料。1.塑料的分類根據(jù)塑料的熱行為可分為熱塑性塑料和熱固性塑料:熱塑性塑料經(jīng)加熱成形、冷卻硬化后,再經(jīng)加熱還具有可塑性;熱固性塑料是經(jīng)初次加熱成型并冷卻固化后,其中多數(shù)有機高分子已發(fā)生聚合反應(yīng),形成了熱穩(wěn)定的高聚物,此物質(zhì)即使再經(jīng)加熱也不會軟化和產(chǎn)生塑性??傊?,熱塑性塑料的塑化和硬化過程是可逆的,而熱固性塑料的塑化是不可逆的。第一節(jié)建筑塑料232.塑料的構(gòu)成塑料是由起膠結(jié)作用的樹脂和起改性作用的添加劑構(gòu)成的。2.1樹脂樹脂為塑料的主要成分,其質(zhì)量占塑料的40%以上,在塑料中起膠結(jié)作用,并決定塑料的硬化性質(zhì)和工程性質(zhì)。塑料常以所用的樹脂命名。常用的熱塑性塑料有聚氯乙烯塑料(PVC)、聚乙烯塑料(PE),聚丙烯塑料(PP)、聚苯乙烯塑料(PS)、改性聚苯乙烯塑料(ABS)、聚甲基丙烯酸塑料(PMMA即有機玻璃);常用的熱固性塑料有酚醛樹脂塑料(PF)、脲醛樹脂塑料(UF)、三聚氰胺樹脂塑料(MF)、環(huán)氧樹脂塑料(EP)、不飽和聚酯樹脂塑料(UP)和有機硅樹脂塑料(SI)等。盡管這些樹脂的性能不同,但是它們的基本構(gòu)成形式卻相同。2.塑料的構(gòu)成242.2改性添加劑為改善塑料的性質(zhì),需加入多種作用不同的添加劑。常用的添加劑有如下幾種:(1)填充料為調(diào)節(jié)塑料的物理化學性能,提高機械強度,擴大使用范圍而加入的粉狀或纖維狀無機化合物。如加入玻璃纖維可提高塑料的機械強度;加入云母可增強塑料的電絕緣性;加入石棉可改善塑料的耐熱性。加入填充料后還可降低塑料的成本。常用的填充料還有石灰石粉、滑石粉、鋁粉、碳黑、木屑、木粉及其它纖維等。2.2改性添加劑25(2)增塑劑為提高塑料加工時的可塑性,使其在較低的溫度和壓力下成形而加入的化學物質(zhì)就是增塑劑。有些增塑劑還能改善塑料的強度、韌性、柔順性。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸二甲酚酯、二苯甲酮、樟腦等。(3)固化劑固化劑是調(diào)節(jié)塑料固化速度,使樹脂硬化的物質(zhì)。通過選擇固化劑的種類和摻量,可取得所需要的固化速度和效果。常用的固化劑有胺類、酸酐、過氧化物等。(2)增塑劑26(4)穩(wěn)定劑它是為使塑料長期保持工程性質(zhì)而加入的物質(zhì)。常用的穩(wěn)定劑有抗老化劑、熱穩(wěn)定劑等,如硬脂酸鹽及環(huán)氧樹脂等。(5)著色劑塑料中加入著色劑是為獲得所需的色彩。塑料中加入的著色劑應(yīng)能與樹脂相混熔和混溶,在加熱加工和使用中應(yīng)穩(wěn)定。為使塑料獲得某種性能還可加入潤滑劑、發(fā)泡劑、阻燃劑等。(4)穩(wěn)定劑273塑料的應(yīng)用(1)塑料在工業(yè)與民用建筑中可生產(chǎn)塑料管材、板材、門窗、壁紙、地毯、器皿、絕緣材料、裝飾材料、防水及保溫材料等。(2)在基礎(chǔ)工程中可制作塑料排水板或隔離層、塑料土工布或加筋網(wǎng)等。(3)在其它工程中可制作管道、容器、粘結(jié)材料或防水材料等,有時也可制作結(jié)構(gòu)材料。在選擇和使用塑料時應(yīng)注意其耐熱性、抗老化能力、強度和硬度等性能指標。3塑料的應(yīng)用28第二節(jié)建筑涂料涂料是一類能涂覆于物體表面并在一定條件下形成連續(xù)和完整涂膜的材料的總稱。早期的涂料主要以干性油或半干性油和天然樹脂為主要原料,所以這種涂料被稱為油漆。涂料的主要功能是保護基材和美化環(huán)境。1.涂料的組成涂料是由多種材料調(diào)配而成,每種材料賦予涂料不同的性能。涂料的主要組成包括:(1)主成膜物質(zhì)主成膜物質(zhì)是將涂料中的其他組分粘結(jié)在一起,并能牢固附著在基層表面形成連續(xù)均勻、堅韌的保護膜。它包括基料、膠粘劑和固著劑。主成膜物質(zhì)的性質(zhì),對形成涂膜的堅韌性、耐磨性、耐候性以及化學穩(wěn)定性等,起著決定性的作用。第二節(jié)建筑涂料29(2)次成膜物質(zhì)涂料中所用顏料和填料,以微細粉狀均勻分散于涂料介質(zhì)中,賦予涂膜以色彩、質(zhì)感,起到提高涂膜的抗老化性、耐候性等作用,因而被稱為次成膜物質(zhì)。(3)溶劑溶劑是一種具有既能溶解油料、樹脂,又易于揮發(fā),能使樹脂成膜的有機物質(zhì)。它的作用是將油料、樹脂稀釋并能將顏料和填料均勻分散,調(diào)節(jié)涂料粘度。(4)輔助材料輔助材料又稱助劑,它的用量很少,但種類很多,各有所長,且作用顯著,是改善涂料性能不可忽視的重要方面。(2)次成膜物質(zhì)302.常用建筑涂料建筑涂料品種繁多,按其在建筑物中使用部位的不同,可以分為:內(nèi)墻涂料;外墻涂料;地面涂料;頂棚涂料;屋面防水涂料等。3.膠粘劑能夠?qū)煞N材料直接粘結(jié)在一起的物質(zhì)被稱為粘結(jié)劑,粘結(jié)劑的種類繁多,常用的高分子粘結(jié)劑有熱固型粘結(jié)劑、熱塑型粘結(jié)劑、橡膠型粘結(jié)劑、混合型粘結(jié)劑等。組成粘結(jié)劑的成分有:(1)合成樹脂粘料它主要起基本粘結(jié)作用,是粘結(jié)劑的主要成分,常用的粘料是各種合成樹脂,如環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、有機硅樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚醋酸乙烯樹脂、聚乙烯醇甲醛樹脂等。其中以熱固性樹脂的粘結(jié)強度較高。2.常用建筑涂料31(2)固化劑和催化劑它們是為使粘結(jié)劑固化迅速或強度提高而加入的物質(zhì),往往將其與粘料分開放置和保存,使用前在現(xiàn)場混合后立即使用。(3)填料它是為改善粘結(jié)劑的強度、穩(wěn)定性而加入的物質(zhì),加入填料后還可降低成本。(4)稀釋劑它是為調(diào)節(jié)粘結(jié)劑的粘度,便于使用操作而加入的有機溶劑。常用的稀釋劑有環(huán)氧丙烷,丙酮、二甲苯等。常用的建筑粘結(jié)劑有環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、聚氨脂粘結(jié)劑、不飽和聚酯樹脂粘結(jié)劑、酚醛樹脂、糠醛樹脂粘結(jié)劑、氯丁橡膠粘結(jié)劑、丁睛橡膠粘結(jié)劑等。#(2)固化劑和催化劑32例9-1有機高分子材料的特性是什么?解與普通土木建筑材料相比,有機高分子材料的工程性質(zhì)具有如下特點:1.密度小有機高分子材料的密度較小,一般為0.8~2.2g/cm3,是一種輕質(zhì)建筑材料,這也是它在土木建筑工程中的優(yōu)點之一。2.力學性能好常溫下大部分有機高分子材料的韌性良好,其中有許多強度較高,有些變形能力很強,使其在工程的某些部位可取代脆性很強的無機材料。3.耐水性和耐濕性好多數(shù)有機高分子材料增水性很強,有良好的防水和防潮性,是土木建筑工程中最常用的防水材料。工程中常通過選擇材料的品種和厚度來滿足不同的防水要求。例9-1有機高分子材料的特性是什么?334.耐腐蝕性好多數(shù)有機高分子材料結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,對酸、堿、鹽等介質(zhì)的耐腐蝕性優(yōu)于普通無機建筑材料。5·加工性好且使用方便有機高分子材料可采用多種加工工藝,可塑制成各種形狀、厚度不同的產(chǎn)品;有的經(jīng)溶劑稀釋后可現(xiàn)場施工操作,能適應(yīng)工程的不同需要。6.耐高溫和大氣穩(wěn)定性差多數(shù)有機高分子材料高溫下易產(chǎn)生軟化、分解或燃燒等變化,失去工程性質(zhì)。在陽光(特別是紫外線)、熱、氧及水蒸氣的作用下,有機高分子材料的組成及內(nèi)部結(jié)構(gòu)會不斷老化,使其不斷變脆甚至開裂,性能逐漸惡化而失去原有的工程性質(zhì)。7.對人和環(huán)境的健康有不良影響有機高分子材料在生產(chǎn)、施工及使用過程中可能釋放出揮發(fā)性有機物,對人和環(huán)境的健康有不良影響。4.耐腐蝕性好34例9-2塑料的主要組成有哪些?其作用如何?解 塑料的主要組成有合成樹脂、填充料、增塑劑和固化劑等。樹脂在塑料中起膠結(jié)作用,并決定塑料的硬化性質(zhì)和工程性質(zhì)和應(yīng)用;填充料主要起提高強度、硬度、剛度及耐熱性等,同時也為了減小收縮和降低造價;增塑劑改善塑料加工工藝性能,降低壓力和溫度,還可以改善塑料的韌性、塑性和柔順性等;固化劑使線型高聚物交聯(lián)為體型高聚物,從而具有熱固性。例9-2塑料的主要組成有哪些?其作用如何?35例9-3常用建筑塑料有幾種?其特性和用途是什么?解 建筑上常用塑料有以下幾種:(1)聚乙烯塑料。是由聚乙烯樹脂聚合而成。按聚合方法分為高壓、中壓、低壓三種,為白色半透明材料,具有優(yōu)良的電絕緣性能和化學穩(wěn)定性,但機械強度不高,質(zhì)地較柔韌,不耐高溫。在建筑上主要制成管子或作水

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