一種箱包用的復合材料的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種質輕、抗沖擊性能好、防潮、抗化學腐蝕的硬質箱包用復合材料，其由以下重量份比的組分組成，連續有機纖維︰熱塑性樹脂︰添加劑=20～80︰20～80︰0.1～2。其中上述添加劑為抗氧劑、光穩定劑、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑、防老劑、顏料、無機填料或防老劑。本發明的箱包材料通過將有機纖維、熱塑性樹脂和添加劑按上述重量比范圍進行復合，進而提高箱包材料的耐磨性和抗沖擊性，實現本發明目的。此外本發明的箱包用復合材料制備得到的箱包具有成本低和良好的化學性能和機械性能；同時也拓寬了材料的選取范圍，在復合材料的制備方法無污染，實現了低碳環保之功效。
【專利說明】[0001] 一種箱包用的復合材料

【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種箱包材料，具體地涉及一種具有質輕和抗沖擊性能好的硬質箱包 用復合材料。

【背景技術】
[0003] 箱包材料主要指用于箱包外部及內部的材料。目前，各種塑料材料廣泛應用到旅 行箱包的材質，例如聚碳酸酯（PC)、丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)等。不同的廠 商和公司逐漸采用種類繁雜的復合材料以制造出具有不同功能的箱包。例如美國Tumi公 司采用Milliken公司生產的自增強聚丙烯復合材料Tegris以制造具有質輕和堅韌性質的 Tegra-Lite硬質箱包。此外Samsonite公司采用Propex的curv自增強聚丙烯復合材料 制造了 Firelite硬質箱包。雖然聚丙烯自增強復合材料具有質輕和高抗沖擊特性，但是聚 丙烯纖維和作為基體的聚丙烯在熔融溫度上相差很小，這就需要自增強聚丙烯復合材料在 加熱成型時精確控制加熱溫度，以防止增強作用的聚丙烯發生熔融或收縮等情況，以避免 出現材料性能降低，進而影響箱包的質量。除此之外，由于自增強材料價格較高，這樣使得 制造箱包的價格也隨之抬高，這又與普通消費者的愿望背道而馳。
[0004] 目前人們嘗試著采用ABS材料制作箱包，制作得到的箱包具有以下優點：較高的 抗沖擊強度、且在低溫下這種抗沖擊強度也不會迅速下降；其次具有較高的表面硬度和良 好的耐寒性等。但是由ABS材料制成的箱包，在使用過程中當其受到大于其抗張力沖擊時 易破碎。因此，近年來出現了以PC塑料為主材來制作箱包，然而采用PC材料在注塑過程較 困難。因此創新一種既具有ABS箱包材料堅韌、美觀特點，又具有強的機械性能（抗沖擊性 能）的新一代箱包材料，這已成為箱包生產廠家的一種期望和努力的方向。
[0005] 鑒于以上的不足，發明人通過不斷嘗試，根據新型材料的特性，將不同組分進行合 理搭配，從而改善復合材料的性能，得到一種兼備質輕、抗沖擊力強，同時也具有良好的耐 腐蝕、耐老化、耐高溫、防龜裂和防水的功效的硬質箱包用的復合材料。


【發明內容】

[0006] 本發明所要解決的技術問題是提供一種耐候性強、成本低、沖擊力強和質輕的一 種箱包用復合材料。
[0007] 本發明的技術目的是通過以下技術方案加以實現的。
[0008] 本發明的箱包材料由以下的重量份比的組分組成：連續有機纖維：熱塑性樹脂： 添加劑=20?80 : 20?80 : 0.1?2。
[0009] 本發明中所述連續有機纖維泛指各種有機纖維，包括但不限于以下纖維，聚乙烯 纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚酰胺6纖維、聚酰胺66纖維、聚對苯二甲酸乙 二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維或全芳香族聚酰胺 纖維等中的一種或兩種及以上的混合纖維。
[0010] 其中，全芳香族聚酰胺纖維為凱夫拉纖維等。
[0011] 具體地，上述連續有機纖維在復合材料中的形式為連續編織布或單向布。
[0012] 其中，上述聚乙烯纖維由線性聚乙烯（高密度聚乙烯）紡制成的聚烯烴纖維。其 纖維強度和伸長率與丙綸相接近；吸濕能力與丙綸相似，在通常大氣條件下回潮率為〇%， 且具有較穩定的化學性質和良好的電絕緣性。
[0013] 其中，上述超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE)是目前強度和比模量最高的纖維。具 有以下特殊性能：a、高比強度、高比模量；b、纖維密度低，其密度為0. 97~0. 98g/cm3,可浮于 水面；c、斷裂伸長低、具有很強的吸收能力，因此具有突出的抗沖擊性和抗切割性；d、抗紫 外線、防中子和r射線、介電常數低、電磁波透射率高；e、耐化學腐蝕和耐磨性。
[0014] 其中，上述聚丙烯纖維是一種高強聚丙烯束狀單絲纖維，是化學纖維中最輕的品 種。其強度為35飛2cN/dt eX、其耐腐蝕性良好，尤其是對無機酸、堿穩定性很好及其不發霉 和不腐爛等優點。
[0015] 其中，上述全芳香族聚酰胺纖維是由聚對苯二甲酰對苯二胺紡絲制得的芳香族聚 酰胺纖維，其強度和彈性模量很高，分別為194?221 cN/dtex和4634?8650 cN/dtex。這 種纖維溫度適應性好，在200°C下使用強度仍能達132 cN/dtex，彈性模量2648 cN/dtex， 在-45°C下還能保持通常的強韌性和尺寸穩定性，其收縮率與蠕變性接近無機纖維，耐疲勞 性優于聚酯纖維。
[0016] 本發明所述熱塑性樹脂泛指各種熱塑性樹脂，包括但不限于以下樹脂，聚乙 烯（PE)、聚丙烯（PP)、聚苯乙烯（PS)、聚氯乙烯（PVC)、聚甲基丙酸甲酯（PMMA)、聚酰胺 6(PA6)、聚酰胺66(PA66)、聚酰胺12(PA12)、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚對苯二甲酸 丙二醇酯（PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)或 聚碳酸酯（PC)等。本發明所采用的熱塑性樹脂是上述熱塑性樹脂的一種或兩種及以上的 共混物。
[0017] 其中，上述聚丙烯為無毒、無臭、無味的乳白色高結晶的聚合物，密度只有 0. 9(T〇. 91g/cm3,是目前所有塑料中最輕的品種之一。它對水特別穩定，在水中的吸收率僅 為0.01%，成型好。制品表面的光澤性好，易于著色。聚丙烯的潔凈度高，結構規整，因而具有 優良的力學性能。聚丙烯具有良好的耐熱性，制品能在l〇〇°C以上溫度進行消毒殺菌，在不 受外力的條件下，150°C也不變形。聚丙烯的化學穩定性好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外， 對其它各種化學試劑都能比較穩定，并且具有較高的介電系數以及良好的電性能和高頻絕 緣性，其不受濕度影響，具有較高的耐熱性，持續使用溫度可達ii(Ti2(rc。聚丙烯對紫外線 很敏感，可以加入氧化鋅、硫代二丙酸二月桂酸、碳黑或類似的乳白填料等可以改善其耐老 化性能。
[0018] 其中，上述聚苯乙烯樹脂為無毒、無臭、無色透明顆粒，像玻璃狀脆性材料，其制品 具有極高的透明度，透光率可達90%以上，電絕緣性能好，易著色，加工流動性好，并且具有 剛性好和耐化學腐蝕性等優點。
[0019] 其中，上述聚氯乙烯為無定型結構的白色粉末，具有較好的機械性能，抗張強度為 60MPa，沖擊強度5~10kJ/m 2以及優異的節電性能。
[0020] 其中，上述聚甲基丙酸甲酯（PMMA樹脂）俗稱有機玻璃，是透明材料中質地最優異 和價格低廉的品種。PMMA樹脂是無毒環保材料，具有良好的化學穩定性和耐候性。PMMA表 面硬度不高、易擦毛、抗沖擊性能低、成型流動性能差等缺點。當甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯、 丁二烯的共聚，PMMA與PC共混。透明度良好，有突出的耐老化性，比重不到普通玻璃的一 半、抗碎裂能力高出幾倍，具有良好的絕緣性和機械強度，對酸、堿、鹽有較強的耐腐蝕性能 且又易加工。
[0021] 其中，上述聚酰胺（PA)具有良好的綜合性能，包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、 耐化學藥品性和自潤滑性，其摩擦系數低，有一定的阻燃性并且具有易加工、韌性好等優 點。
[0022] 其中，上述聚酰胺12(PA12)是半結晶-結晶熱塑性材料，具有良好的電氣絕緣性 和化學穩定性。
[0023] 其中，上述聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)是一種表面平滑有光澤，在較寬的溫度 范圍內具有優異的物理機械性能，長期使用溫度可達120°C，電絕緣性優良，良好的抗蠕變 性、耐疲勞性、耐摩擦性、尺寸穩定性。良好的力學性能，沖擊強度是其他薄膜的:Γ5倍。并 且耐油、耐脂肪、耐烯酸、烯堿和大多數溶劑，可在120°C溫度范圍內長期使用，短期使用可 耐150°C高溫，并且可耐-70°C低溫。其透明度高，可阻擋紫外線，光澤性好，無毒、無味、衛 生安全性好。
[0024] 其中，上述聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT)廣泛應用于衣料、產業、裝飾和工程塑料 等各個領域，具有尼龍的柔軟性、滌綸的抗污性、本身固有的彈性好的特點。
[0025] 其中，上述聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)是一種結晶性熱塑性聚酯。具有高耐熱 性、韌性、耐疲勞性、自潤滑、低摩擦系數、耐候性，吸水率低(僅為〇. 1%)等。
[0026] 其中，上述丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)具有無毒、無味、吸水率低等特 點，良好的綜合物理機械性能、表面光澤和易于加工成型等優勢。
[0027] 其中，上述碳酸酯（PC)為一種幾乎無色的玻璃狀態的無定型聚合物，有良好的光 學性。PC具有很好的韌性、阻燃性，耐磨、抗氧化性、抗沖擊強度高、熱穩定性好和抑制細菌 等特性。
[0028] 進一步地，本發明所述熱塑性樹脂根據實際生產要求，加入各種添加劑。這些添加 劑是抗氧劑、光穩定劑、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑、顏料、無機填料或防老劑等。例如加入適 量的丁基橡膠以提高耐寒性，加入少量的過氧化劑以提高耐熱性等。
[0029] 其中，在本發明中所述材料構成中的作為增強體的連續有機纖維熔點要高于熱塑 樹脂的熔點或加工溫度5°C，優選高于10°C，更優選高于15°C。
[0030] 其中，在本發明中所述材料構成中的作為增強體的連續有機纖維加工溫度要高于 熱塑樹脂的加工溫度5°C，優選高于1(TC，更優選高于15°C。
[0031] 當連續有機纖維的熔點或加工溫度高于熱塑性樹脂相對應的熔點或加工溫度 5°C、10°C或15°C，這樣就能保證材料在熱成型過程中作為增強體的有機纖維不會發生收縮 變形，進而不會影響復合材料性能，從而也擴寬了復合材料的加工溫度窗口，使材料成型更 易控制。
[0032] 本發明硬質箱包用復合材料的制備方法按上述重量比的連續有機纖維、熱塑性樹 脂和添加劑混合均勻，放入模具內，升溫加壓，然后經過保壓、冷卻即得復合材料。
[0033] 具體地，將上述有機纖維、熱塑性樹脂和添加劑按照上述重量比例投入模具內；將 上述物質置于13(T140°C溫度內進行壓制，壓制時間為1(T15S，其中壓力為5~8MPa ;然后經 冷卻、取出即得箱包用的復合材料。
[0034] 本發明的優點：本發明的箱包用復合材料由連續有機纖維和熱塑性樹脂組成。采 用本發明的復合材料在同容積箱體的重量減少40%以上，其平面承壓能力提高4倍及以上， 抗沖擊能力提高2. 7倍以上。

【具體實施方式】
[0035] 以下結合具體實施例介紹本發明箱包用的復合材料組成及其制備方法。
[0036] 實施例1 將3層面230g/m2的尼龍6 (聚酰胺6)(重量為42kg)平紋織物與4層面克重為100g/ m2的高密聚乙烯薄膜(重量為57 kg)交替疊加，然后加入0. 3kg的抗氧化劑、0. 4kg的光穩 定劑和0. 3kg的無機調料混合均勻后，放入模具中，升溫至170°C加壓至5MPa壓制11s，并 保壓10分鐘，最后冷卻，取出，即可得到尼龍6編織布增強性高密聚乙烯復合材料。其重量 為同容積采用尼龍6 (聚酰胺6)重量的37%，聚乙烯薄膜的54% ;平面承壓能力為尼龍6的 3. 2倍，抗沖擊能力為尼龍6的5. 3倍。
[0037] 實施例2 將4層面215g/m2的尼龍66 (聚酰胺66)編織布（重量為73kg)與5層面克重為100g/ m2的聚丙烯薄膜（重量為26kg)交替疊加，然后加入0. 2kg的光穩定劑、0. lkg的抗靜電劑 劑和0. 7kg的阻燃劑混合均勻后，放入模具中升溫至200°C，加壓至6MPa壓制12s，然后保 壓8分鐘，冷卻，取出即可得到尼龍66編織布增強性聚丙烯復合材料。其重量為同容積采 用尼龍66 (聚酰胺66)重量的37%，聚丙烯薄膜54% ;平面承壓能力為尼龍66的5. 7倍，抗 沖擊能力為尼龍66的4. 2倍。
[0038] 實施例3 將4層面215g/m2的尼龍66編織布（重量為29Kg)與5層面克重150g/m2的尼龍6(聚 酰胺6)薄膜(重量為70kg)交替疊加，然后加入lkg的潤滑劑混合均勻后，放入模具中，升 溫至230°C并加壓至5MPa壓制13s，然后保壓5分鐘后，冷卻，取出即可得到尼龍66纖維編 織布增強尼龍6的復合材料。其重量為同容積采用尼龍66重量的43%，尼龍6 (聚酰胺6) 薄膜54% ;平面承壓能力為尼龍66的4. 8倍，抗沖擊能力為尼龍66的3. 4倍。
[0039] 實施例4 將3層面克重265g/m2的滌綸纖維（聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維）經編單向帶（重量為 51kg)和4層面克重150g/m2的聚丙烯薄膜（重量為47kg)相互交替疊加，然后加入0. 7kg 的光穩定劑、〇. 5kg的抗靜電劑和0. 8kg無機填料混合均勻后，放入模具中升溫至210°C，并 使加壓力至8MPa壓制15s，然后保壓5分鐘后，冷卻即可得到滌綸纖維增強聚丙烯復合材 料。得到的復合材料為同容積采用滌綸纖維（聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維）重量的47%，聚 丙烯薄膜薄膜的47% ;平面承壓能力為聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維的4. 4倍，抗沖擊能力為 聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維2. 7倍。
[0040] 以上顯示和描述了本發明的主要特征。本行業的技術人員應該了解，本發明不受 上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的技術方案，在不脫離 本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保
【權利要求】
1. 一種硬質箱包用的復合材料，其特征在于：復合材料由以下重量份比的組分組成， 連續有機纖維：熱塑性樹脂：添加劑=2(T80 : 2(Γ80 : 0. 1?2。
2. 根據權利要求1所述硬質箱包用的復合材料，其特征在于：所述連續有機纖維為聚 乙烯纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚酰胺6纖維、聚酰胺66纖維、聚對苯二甲 酸乙二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維或全芳香族聚 酰胺纖維中一種或兩種以上的混合纖維。
3. 根據權利要求1所述的硬質箱包用的復合材料，其特征在于：所述連續有機纖維在 復合材料中的形式為連續纖維編織布或單向布。
4. 根據權利要求1所述的硬質箱包用的復合材料，其特征在于：所述熱塑性樹脂為聚 乙烯（ΡΕ)、聚丙烯（ΡΡ)、聚苯乙烯（PS)、聚氯乙烯（PVC)、聚甲基丙酸甲酯（ΡΜΜΑ)、聚酰胺 6 (ΡΑ6)、聚酰胺66 (ΡΑ66)、聚酰胺12 (ΡΑ12)、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚對苯二甲酸 丙二醇酯（PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)或 聚碳酸酯（PC)中一種或兩種以上的共混物。
5. 根據權利要求1所述的硬質箱包復合用材料，其特征在于：所述添加劑為抗氧劑、光 穩定劑、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑、顏料、無機填料或防老劑中一種或幾種。
6. 根據權利要求1所述的硬質箱包用的復合材料，其特征在于：所述連續有機纖維的 熔點高于熱塑性樹脂的熔點5°C。
7. 根據權利要求1所述的硬質箱包用的復合材料，其特征在于：所述連續有機纖維的 熔點高于熱塑性樹脂的熔點l〇°C。
8. 根據權利要求1所述的硬質箱包用的復合材料，其特征在于：所述連續有機纖維的 熔點高于熱塑性樹脂的熔點15°C。
9. 根據權利要求1所述的硬質箱包用的復合材料，其特征在于：所述連續有機纖維的 加工溫度高于熱塑性樹脂的熔點5°C。
10. 根據權利要求1所述的硬質箱包用的復合材料，其特征在于：所述連續有機纖維的 加工溫度高于熱塑性樹脂的熔點l〇°C。
【文檔編號】C08L25/06GK104119598SQ201410346314
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】解廷秀, 鞠捷, 鞠健, 梁慶洪 申請人:青島順益新材料科技有限公司