[发明专利]一种用于饮水管的TPU材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于饮水管的TPU材料及其制备方法。所述TPU材料包括如下质量份数的原料组分：50‑70份二异氰酸酯、70‑90份低聚物多元醇、20‑30份扩链剂、10‑20份羟基丙烯酸酯和0.5‑1.5份催化剂；所述低聚物多元醇由60‑80wt％的聚丙烯酸酯多元醇和20‑40wt％的聚醚多元醇组成。所述TPU材料是通过先将原料脱水进行预聚合反应，然后用扩链剂进行扩链反应，最后在挤出机中熔融混炼的方法制备得到。本发明提供的TPU材料具有低硬度、高拉伸强度和高撕裂强度，不含有有毒副作用的添加剂，适合用作饮用水管的材料。

技术领域

本发明属于聚氨酯弹性体材料技术领域，具体涉及一种用于饮水管的TPU材料及其制备方法。

背景技术

自20世纪60年代起，塑料管材开始在给水管道中使用。一般口径较小的使用聚乙烯管(PVC)、聚丙烯管，口径较大的多使用聚氯乙烯管，硬聚氯乙烯饮用水管(PVC-u)就是其中一种。

PVC为热敏性塑料，在加工制品的时候必须加入热稳定剂才能成型。目前热稳定剂应用的主要品种为铅盐类稳定剂、有机锡类稳定剂、钙锌复合稳定剂等。由于铅盐类稳定剂在稳定性和成本等方面具有较大的优越性，因此一直以来都是PVC制品热稳定剂的首选，目前国内PVC加工中大多以铅盐作为稳定剂。PVC管一般作为排水管使用，含铅盐的PVC塑料给水管在使用过程中，重金属铅会从管道中析出，直接造成饮用水的污染。

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)因具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性和耐油性等优点，被广泛应用于软管、垫圈、轮带、辊筒、齿轮、管道等的保护，绝缘体，鞋底以及实心轮胎等领域。TPU的性质介于塑料和橡胶之间，具有比橡胶更高的强度，比塑料更好的柔韧性和耐寒性，能够替代PVC用作饮用水管的原材料。

饮用水管对于材料的性能要求较苛刻，首先，TPU属于软质材料，通常只能用于制作软管，因此其硬度不能过高，否则水管不易弯曲，不利于实际应用；其次，由于管材直接与饮用水接触，不能含有添加剂、有机溶剂等有害物质，因此，大部分芳香族异氰酸酯不适合作为制备此类TPU的原料。再次，管材在沿管路方向上要具有较高的拉伸强度和延展性，在径向上要耐撕裂，且不易水解。这就要求采用脂环族或脂肪族异氰酸酯和聚醚型多元醇作为制备TPU的原料，但是此类TPU材料的强度较低，不能满足饮用水管的要求。

因此，如何设计TPU材料的结构与性能，使其满足饮用水管对材料性能的要求，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于饮水管的TPU材料及其制备方法。该TPU材料具有低硬度、高拉伸强度和高撕裂强度，不含有有毒副作用的添加剂，适合用作饮用水管的材料。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种用于饮水管的TPU材料，包括如下质量份数的原料组分：

50-70份(例如50份、52份、53份、55份、56份、58份、60份、62份、63份、65份、66份、68份或70份等)二异氰酸酯、70-90份(例如70份、72份、73份、75份、76份、78份、80份、82份、83份、85份、86份、88份或90份等)低聚物多元醇、20-30份(例如20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份等)扩链剂、10-20份(例如10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份等)羟基丙烯酸酯和0.5-1.5份(例如0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份等)催化剂；