一种箱包用的复合材料的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种质轻、抗冲击性能好、防潮、抗化学腐蚀的硬质箱包用复合材料，其由以下重量份比的组分组成，连续有机纤维︰热塑性树脂︰添加剂=20～80︰20～80︰0.1～2。其中上述添加剂为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂、防老剂、颜料、无机填料或防老剂。本发明的箱包材料通过将有机纤维、热塑性树脂和添加剂按上述重量比范围进行复合，进而提高箱包材料的耐磨性和抗冲击性，实现本发明目的。此外本发明的箱包用复合材料制备得到的箱包具有成本低和良好的化学性能和机械性能；同时也拓宽了材料的选取范围，在复合材料的制备方法无污染，实现了低碳环保之功效。
【专利说明】[0001] 一种箱包用的复合材料
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种箱包材料，具体地涉及一种具有质轻和抗冲击性能好的硬质箱包 用复合材料。
【背景技术】
[0003] 箱包材料主要指用于箱包外部及内部的材料。目前，各种塑料材料广泛应用到旅 行箱包的材质，例如聚碳酸酯（PC)、丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)等。不同的厂 商和公司逐渐采用种类繁杂的复合材料以制造出具有不同功能的箱包。例如美国Tumi公 司采用Milliken公司生产的自增强聚丙烯复合材料Tegris以制造具有质轻和坚韧性质的 Tegra-Lite硬质箱包。此外Samsonite公司采用Propex的curv自增强聚丙烯复合材料 制造了 Firelite硬质箱包。虽然聚丙烯自增强复合材料具有质轻和高抗冲击特性，但是聚 丙烯纤维和作为基体的聚丙烯在熔融温度上相差很小，这就需要自增强聚丙烯复合材料在 加热成型时精确控制加热温度，以防止增强作用的聚丙烯发生熔融或收缩等情况，以避免 出现材料性能降低，进而影响箱包的质量。除此之外，由于自增强材料价格较高，这样使得 制造箱包的价格也随之抬高，这又与普通消费者的愿望背道而驰。
[0004] 目前人们尝试着采用ABS材料制作箱包，制作得到的箱包具有以下优点：较高的 抗冲击强度、且在低温下这种抗冲击强度也不会迅速下降；其次具有较高的表面硬度和良 好的耐寒性等。但是由ABS材料制成的箱包，在使用过程中当其受到大于其抗张力冲击时 易破碎。因此，近年来出现了以PC塑料为主材来制作箱包，然而采用PC材料在注塑过程较 困难。因此创新一种既具有ABS箱包材料坚韧、美观特点，又具有强的机械性能（抗冲击性 能）的新一代箱包材料，这已成为箱包生产厂家的一种期望和努力的方向。
[0005] 鉴于以上的不足，发明人通过不断尝试，根据新型材料的特性，将不同组分进行合 理搭配，从而改善复合材料的性能，得到一种兼备质轻、抗冲击力强，同时也具有良好的耐 腐蚀、耐老化、耐高温、防龟裂和防水的功效的硬质箱包用的复合材料。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种耐候性强、成本低、冲击力强和质轻的一 种箱包用复合材料。
[0007] 本发明的技术目的是通过以下技术方案加以实现的。
[0008] 本发明的箱包材料由以下的重量份比的组分组成：连续有机纤维：热塑性树脂： 添加剂=20?80 : 20?80 : 0.1?2。
[0009] 本发明中所述连续有机纤维泛指各种有机纤维，包括但不限于以下纤维，聚乙烯 纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺6纤维、聚酰胺66纤维、聚对苯二甲酸乙 二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维或全芳香族聚酰胺 纤维等中的一种或两种及以上的混合纤维。
[0010] 其中，全芳香族聚酰胺纤维为凯夫拉纤维等。
[0011] 具体地，上述连续有机纤维在复合材料中的形式为连续编织布或单向布。
[0012] 其中，上述聚乙烯纤维由线性聚乙烯（高密度聚乙烯）纺制成的聚烯烃纤维。其 纤维强度和伸长率与丙纶相接近；吸湿能力与丙纶相似，在通常大气条件下回潮率为〇%， 且具有较稳定的化学性质和良好的电绝缘性。
[0013] 其中，上述超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE)是目前强度和比模量最高的纤维。具 有以下特殊性能：a、高比强度、高比模量；b、纤维密度低，其密度为0. 97~0. 98g/cm3,可浮于 水面；c、断裂伸长低、具有很强的吸收能力，因此具有突出的抗冲击性和抗切割性；d、抗紫 外线、防中子和r射线、介电常数低、电磁波透射率高；e、耐化学腐蚀和耐磨性。
[0014] 其中，上述聚丙烯纤维是一种高强聚丙烯束状单丝纤维，是化学纤维中最轻的品 种。其强度为35飞2cN/dt eX、其耐腐蚀性良好，尤其是对无机酸、碱稳定性很好及其不发霉 和不腐烂等优点。
[0015] 其中，上述全芳香族聚酰胺纤维是由聚对苯二甲酰对苯二胺纺丝制得的芳香族聚 酰胺纤维，其强度和弹性模量很高，分别为194?221 cN/dtex和4634?8650 cN/dtex。这 种纤维温度适应性好，在200°C下使用强度仍能达132 cN/dtex，弹性模量2648 cN/dtex， 在-45°C下还能保持通常的强韧性和尺寸稳定性，其收缩率与蠕变性接近无机纤维，耐疲劳 性优于聚酯纤维。
[0016] 本发明所述热塑性树脂泛指各种热塑性树脂，包括但不限于以下树脂，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)、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚对苯二甲酸 丙二醇酯（PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)或 聚碳酸酯（PC)等。本发明所采用的热塑性树脂是上述热塑性树脂的一种或两种及以上的 共混物。
[0017] 其中，上述聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有 0. 9(T〇. 91g/cm3,是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸收率仅 为0.01%，成型好。制品表面的光泽性好，易于着色。聚丙烯的洁净度高，结构规整，因而具有 优良的力学性能。聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在l〇〇°C以上温度进行消毒杀菌，在不 受外力的条件下，150°C也不变形。聚丙烯的化学稳定性好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外， 对其它各种化学试剂都能比较稳定，并且具有较高的介电系数以及良好的电性能和高频绝 缘性，其不受湿度影响，具有较高的耐热性，持续使用温度可达ii(Ti2(rc。聚丙烯对紫外线 很敏感，可以加入氧化锌、硫代二丙酸二月桂酸、碳黑或类似的乳白填料等可以改善其耐老 化性能。
[0018] 其中，上述聚苯乙烯树脂为无毒、无臭、无色透明颗粒，像玻璃状脆性材料，其制品 具有极高的透明度，透光率可达90%以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，并且具有 刚性好和耐化学腐蚀性等优点。
[0019] 其中，上述聚氯乙烯为无定型结构的白色粉末，具有较好的机械性能，抗张强度为 60MPa，冲击强度5~10kJ/m 2以及优异的节电性能。
[0020] 其中，上述聚甲基丙酸甲酯（PMMA树脂）俗称有机玻璃，是透明材料中质地最优异 和价格低廉的品种。PMMA树脂是无毒环保材料，具有良好的化学稳定性和耐候性。PMMA表 面硬度不高、易擦毛、抗冲击性能低、成型流动性能差等缺点。当甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、 丁二烯的共聚，PMMA与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、抗碎裂能力高出几倍，具有良好的绝缘性和机械强度，对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性能 且又易加工。
[0021] 其中，上述聚酰胺（PA)具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、 耐化学药品性和自润滑性，其摩擦系数低，有一定的阻燃性并且具有易加工、韧性好等优 点。
[0022] 其中，上述聚酰胺12(PA12)是半结晶-结晶热塑性材料，具有良好的电气绝缘性 和化学稳定性。
[0023] 其中，上述聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)是一种表面平滑有光泽，在较宽的温度 范围内具有优异的物理机械性能，长期使用温度可达120°C，电绝缘性优良，良好的抗蠕变 性、耐疲劳性、耐摩擦性、尺寸稳定性。良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的:Γ5倍。并 且耐油、耐脂肪、耐烯酸、烯碱和大多数溶剂，可在120°C温度范围内长期使用，短期使用可 耐150°C高温，并且可耐-70°C低温。其透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好，无毒、无味、卫 生安全性好。
[0024] 其中，上述聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT)广泛应用于衣料、产业、装饰和工程塑料 等各个领域，具有尼龙的柔软性、涤纶的抗污性、本身固有的弹性好的特点。
[0025] 其中，上述聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)是一种结晶性热塑性聚酯。具有高耐热 性、韧性、耐疲劳性、自润滑、低摩擦系数、耐候性，吸水率低(仅为〇. 1%)等。
[0026] 其中，上述丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)具有无毒、无味、吸水率低等特 点，良好的综合物理机械性能、表面光泽和易于加工成型等优势。
[0027] 其中，上述碳酸酯（PC)为一种几乎无色的玻璃状态的无定型聚合物，有良好的光 学性。PC具有很好的韧性、阻燃性，耐磨、抗氧化性、抗冲击强度高、热稳定性好和抑制细菌 等特性。
[0028] 进一步地，本发明所述热塑性树脂根据实际生产要求，加入各种添加剂。这些添加 剂是抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂、颜料、无机填料或防老剂等。例如加入适 量的丁基橡胶以提高耐寒性，加入少量的过氧化剂以提高耐热性等。
[0029] 其中，在本发明中所述材料构成中的作为增强体的连续有机纤维熔点要高于热塑 树脂的熔点或加工温度5°C，优选高于10°C，更优选高于15°C。
[0030] 其中，在本发明中所述材料构成中的作为增强体的连续有机纤维加工温度要高于 热塑树脂的加工温度5°C，优选高于1(TC，更优选高于15°C。
[0031] 当连续有机纤维的熔点或加工温度高于热塑性树脂相对应的熔点或加工温度 5°C、10°C或15°C，这样就能保证材料在热成型过程中作为增强体的有机纤维不会发生收缩 变形，进而不会影响复合材料性能，从而也扩宽了复合材料的加工温度窗口，使材料成型更 易控制。
[0032] 本发明硬质箱包用复合材料的制备方法按上述重量比的连续有机纤维、热塑性树 脂和添加剂混合均匀，放入模具内，升温加压，然后经过保压、冷却即得复合材料。
[0033] 具体地，将上述有机纤维、热塑性树脂和添加剂按照上述重量比例投入模具内；将 上述物质置于13(T140°C温度内进行压制，压制时间为1(T15S，其中压力为5~8MPa ;然后经 冷却、取出即得箱包用的复合材料。
[0034] 本发明的优点：本发明的箱包用复合材料由连续有机纤维和热塑性树脂组成。采 用本发明的复合材料在同容积箱体的重量减少40%以上，其平面承压能力提高4倍及以上， 抗冲击能力提高2. 7倍以上。
【具体实施方式】
[0035] 以下结合具体实施例介绍本发明箱包用的复合材料组成及其制备方法。
[0036] 实施例1 将3层面230g/m2的尼龙6 (聚酰胺6)(重量为42kg)平纹织物与4层面克重为100g/ m2的高密聚乙烯薄膜(重量为57 kg)交替叠加，然后加入0. 3kg的抗氧化剂、0. 4kg的光稳 定剂和0. 3kg的无机调料混合均勻后，放入模具中，升温至170°C加压至5MPa压制11s，并 保压10分钟，最后冷却，取出，即可得到尼龙6编织布增强性高密聚乙烯复合材料。其重量 为同容积采用尼龙6 (聚酰胺6)重量的37%，聚乙烯薄膜的54% ;平面承压能力为尼龙6的 3. 2倍，抗冲击能力为尼龙6的5. 3倍。
[0037] 实施例2 将4层面215g/m2的尼龙66 (聚酰胺66)编织布（重量为73kg)与5层面克重为100g/ m2的聚丙烯薄膜（重量为26kg)交替叠加，然后加入0. 2kg的光稳定剂、0. lkg的抗静电剂 剂和0. 7kg的阻燃剂混合均匀后，放入模具中升温至200°C，加压至6MPa压制12s，然后保 压8分钟，冷却，取出即可得到尼龙66编织布增强性聚丙烯复合材料。其重量为同容积采 用尼龙66 (聚酰胺66)重量的37%，聚丙烯薄膜54% ;平面承压能力为尼龙66的5. 7倍，抗 冲击能力为尼龙66的4. 2倍。
[0038] 实施例3 将4层面215g/m2的尼龙66编织布（重量为29Kg)与5层面克重150g/m2的尼龙6(聚 酰胺6)薄膜(重量为70kg)交替叠加，然后加入lkg的润滑剂混合均匀后，放入模具中，升 温至230°C并加压至5MPa压制13s，然后保压5分钟后，冷却，取出即可得到尼龙66纤维编 织布增强尼龙6的复合材料。其重量为同容积采用尼龙66重量的43%，尼龙6 (聚酰胺6) 薄膜54% ;平面承压能力为尼龙66的4. 8倍，抗冲击能力为尼龙66的3. 4倍。
[0039] 实施例4 将3层面克重265g/m2的涤纶纤维（聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维）经编单向带（重量为 51kg)和4层面克重150g/m2的聚丙烯薄膜（重量为47kg)相互交替叠加，然后加入0. 7kg 的光稳定剂、〇. 5kg的抗静电剂和0. 8kg无机填料混合均勻后，放入模具中升温至210°C，并 使加压力至8MPa压制15s，然后保压5分钟后，冷却即可得到涤纶纤维增强聚丙烯复合材 料。得到的复合材料为同容积采用涤纶纤维（聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维）重量的47%，聚 丙烯薄膜薄膜的47% ;平面承压能力为聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的4. 4倍，抗冲击能力为 聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维2. 7倍。
[0040] 以上显示和描述了本发明的主要特征。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只是说明本发明的技术方案，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
【权利要求】
1. 一种硬质箱包用的复合材料，其特征在于：复合材料由以下重量份比的组分组成， 连续有机纤维：热塑性树脂：添加剂=2(T80 : 2(Γ80 : 0. 1?2。
2. 根据权利要求1所述硬质箱包用的复合材料，其特征在于：所述连续有机纤维为聚 乙烯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺6纤维、聚酰胺66纤维、聚对苯二甲 酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维或全芳香族聚 酰胺纤维中一种或两种以上的混合纤维。
3. 根据权利要求1所述的硬质箱包用的复合材料，其特征在于：所述连续有机纤维在 复合材料中的形式为连续纤维编织布或单向布。
4. 根据权利要求1所述的硬质箱包用的复合材料，其特征在于：所述热塑性树脂为聚 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)、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚对苯二甲酸 丙二醇酯（PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS)或 聚碳酸酯（PC)中一种或两种以上的共混物。
5. 根据权利要求1所述的硬质箱包复合用材料，其特征在于：所述添加剂为抗氧剂、光 稳定剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂、颜料、无机填料或防老剂中一种或几种。
6. 根据权利要求1所述的硬质箱包用的复合材料，其特征在于：所述连续有机纤维的 熔点高于热塑性树脂的熔点5°C。
7. 根据权利要求1所述的硬质箱包用的复合材料，其特征在于：所述连续有机纤维的 熔点高于热塑性树脂的熔点l〇°C。
8. 根据权利要求1所述的硬质箱包用的复合材料，其特征在于：所述连续有机纤维的 熔点高于热塑性树脂的熔点15°C。
9. 根据权利要求1所述的硬质箱包用的复合材料，其特征在于：所述连续有机纤维的 加工温度高于热塑性树脂的熔点5°C。
10. 根据权利要求1所述的硬质箱包用的复合材料，其特征在于：所述连续有机纤维的 加工温度高于热塑性树脂的熔点l〇°C。
【文档编号】C08L25/06GK104119598SQ201410346314
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】解廷秀, 鞠捷, 鞠健, 梁庆洪 申请人:青岛顺益新材料科技有限公司