CN100556945C - 一种天然淀粉基导电材料及其制备方法 - Google Patents

一种天然淀粉基导电材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种天然淀粉基导电材料及其制备方法，该导电材料包括A、B、C组分，所述的A组分选自小麦淀粉、大米粉、糯米粉、高粱米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、马铃薯粉等中的一种或几种混合物，所述的B组分选自浓度为0.1～5%重量的十二烷基硫酸钠水溶液、浓度为0.5～20%重量的甘油水溶液、浓度为1～10%重量的聚乙烯醇水溶液中的一种或几种混合物，所述的C组分选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或两种混合物；所述的制备方法包括固体混合、固液混合、加热固化等工艺步骤；本发明开创了碳纳米管及天然淀粉的应用领域，提高了天然淀粉的经济附加值。

Description

一种天然淀粉基导电材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种天然淀粉基导电材料及其制备方法，尤其涉及一种含碳纳米管的天然淀粉基导电材料及其制备方法。
背景技术
碳纳米管是一种新型碳结构材料，具体地说，是一种直径约几纳米，长度约几微米的管状结构物质。由于其独特的结构，使其具有其它物质无可比拟的许多优异性能，如独特的金属或半导体导电性，极高的机械强度，储氢能力和微波吸收能力等。
虽然碳纳米管具有许多优异的性能，但是在实际中如何应用其优异的性能，在国际上一直是各国科研人员探索的目标和研发重点。
天然淀粉资源丰富，世界各国对天然淀粉的应用大都作为食品加工原料或作饲料，因此，目前天然淀粉的经济价值较低。如何开拓天然淀粉的应用领域，提高其经济附加值，是摆在各国科研人员面前的一项任务。
发明内容
本发明的目的就是为了进一步开创碳纳米管的应用领域、提高天然淀粉的经济附加值，而提供的一种天然淀粉基导电材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种天然淀粉基导电材料，其特征在于，该导电材料包括A、B、C组分，所述的A组分选自小麦淀粉、大米粉、糯米粉、高梁米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、马铃薯粉等中的一种或几种混合物，所述的B组分选自浓度为0.1～5％重量的十二烷基硫酸钠水溶液、浓度为0.5～20％重量的甘油水溶液、浓度为1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一种或几种混合物，所述的C组分选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或两种混合物；所述的B组分干重与A组分的重量比为1∶500～1∶20，所述的C组分与A组分的重量比为1∶200～1∶10。
所述的B组分干重与A组分的重量比为1∶200～1∶20，所述的C组分与A组分的重量比为1∶100～1∶20。
一种天然淀粉基导电材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)首先将组分A与组分C混合均匀，得到均匀的固体混合物；
(2)然后将组分B加入上述固体混合物中进一步混合均匀，得到粘稠的混合液；
(3)最后将上述粘稠的混合液进行加热固化，加热温度为150～200℃，加热时间为1～10分钟，得到天然淀粉基导电材料。
所述的A组分选自小麦淀粉、大米粉、糯米粉、高梁米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、马铃薯粉等中的一种或几种混合物，所述的B组分选自浓度为0.1～5％重量的十二烷基硫酸钠水溶液、浓度为0.5～20％重量的甘油水溶液、浓度为1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一种或几种混合物，所述的C组分选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或两种混合物；所述的B组分干重与A组分的重量比为1∶500～1∶20，所述的C组分与A组分的重量比为1∶200～1∶10。
所述的B组分干重与A组分的重量比为1∶200～1∶20，所述的C组分与A组分的重量比为1∶100～1∶20。
本发明首次提出在天然淀粉材料中混入碳纳米管，并辅以甘油等，开发利用了碳纳米管优异的导电性能，从而获得一种全新的以天然淀粉材料为基础的导电材料，该材料具有无污染、无害于人体和皮肤，易成型等特点。同时，该材料也开创了碳纳米管的应用领域，尤其是医学领域的应用前景，如用于医用电极材料等。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
1.用天平分别称取5.0克小麦淀粉和100毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2.往混合物中加入6毫升2.5％(甘油与水的体积之比为1∶40)的甘油水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3.将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含2％单壁碳纳米管的小麦淀粉复合材料)；
4.用四探针法测量样品的电导率为2.8x10-6S/cm.(空白实验测不加单壁碳纳米管的小麦淀粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例2
1.用天平分别称取5.0克小麦淀粉和200毫克多壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2.往混合物中加入7.3毫升2.5％(甘油与水的体积之比为1∶40)的甘油水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3.将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含4％多壁碳纳米管的小麦淀粉复合材料)；
4.用四探针法测量样品的电导率为3.7x10-6S/cm.(空白实验测不加多壁碳纳米管的小麦淀粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例3
1.天平分别称取5.0克大米粉和300毫克多壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2.往混合物中加入8.5毫升2.5％(甘油与水的体积之比为1∶40)的甘油水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3.将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含6％多壁碳纳米管的大米粉复合材料)；
4.用四探针法测量样品的电导率为1.9x10-5S/cm.(空白实验测不加多壁碳纳米管的大米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例4
1.用天平分别称取5.0克小麦淀粉和500毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2.往混合物中加入7.3毫升2.5％(甘油与水的体积之比为1∶40)的甘油水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3.将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含10％单壁碳纳米管的小麦淀粉复合材料)；
4.用四探针法测量样品的电导率为3.4x10-3S/cm.(空白实验测不加单壁碳纳米管的小麦淀粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例5
1.用天平分别称取2.0克小麦淀粉，3.0克高梁米粉和50毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2.混合物中加入7.3毫升2.5％(甘油与水的体积之比为1∶40)的甘油水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3.混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含1％单壁碳纳米管的混合米粉复合材料)；
4.用四探针法测量样品的电导率为1.7x10-6S/cm.(空白实验测不加单壁碳纳米管的混合米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例6
1，用天平分别称取5.0克糯米粉和100毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2，往混合物中加入6毫升2.5％(甘油与水的体积之比为1∶40)的甘油水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3，将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含2％单壁碳纳米管的糯米粉复合材料)；
4，用四探针法测量样品的电导率为2.8x10-6S/cm.(空白实验测不加单壁碳纳米管的糯米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例7
1，用天平分别称取5.0克糯米粉和200毫克多壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2，往混合物中加入7.5毫升5％PVA(聚乙烯醇)的水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3，将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含4％多壁碳纳米管的糯米粉复合材料)；
4，用四探针法测量样品的电导率为4.3x10-6S/cm.(空白实验测不加多壁碳纳米管的糯米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例8
1，用天平分别称取5.0克高梁米粉和300毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2，往混合物中加入8.0毫升5％PVA(聚乙烯醇)的水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3，将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含6％单壁碳纳米管的高梁米粉复合材料)；
4，用四探针法测量样品的电导率为2.8x10-6S/cm.(空白实验测不加单壁碳米管的高梁米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例9
1.用天平分别称取5.0克粘米粉和25毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2.往混合物中加入5.8毫升2％SDS(十二烷基硫酸钠)水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3.将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含0.5％单壁碳纳米管的粘米粉复合材料)；
4.用四探针法测量样品的电导率为1.2x10-6S/cm.(空白实验测不加单壁碳纳米管的粘米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例10
1，用天平分别称取5.0克粘米粉和250毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2，往混合物中加入8.5毫升2％SDS(十二烷基硫酸钠)水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3，将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有弹性的可导电的复合材料(含5％单壁碳纳米管的粘米粉复合材料)；
4，用四探针法测量样品的电导率为2.7x10-5S/cm.(空白实验测不加单壁碳纳米管的粘米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例11
1，用天平分别称取5.0克小米粉和50毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2，往混合物中加入6.5毫升2％SDS(十二烷基硫酸钠)水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3，将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成具有可导电的复合材料(含1％单壁碳纳米管的小米粉复合材料)；
4，用四探针法测量样品的电导率为2.5x10-6S/cm.(空白实验测不加单壁碳纳米管的小米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例12
1，用天平分别称取5.0克玉米粉和500毫克多壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2，往混合物中加入8.5毫升2％SDS(十二烷基硫酸钠)水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3，将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成可导电的复合材料(含10％多壁碳纳米管的玉米粉复合材料)；
4，用四探针法测量样品的电导率为2.1x10-4S/cm.(空白实验测不加多壁碳纳米管的玉米粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例13
1，用天平分别称取5.0克藕粉和100毫克单壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2，往混合物中加入5.5毫升2.5％(甘油与水的体积之比为1∶40)的甘油水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3，将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成可导电的复合材料(含2％单壁碳纳米管的藕粉复合材料)；
4，用四探针法测量样品的电导率为3.1x10-6S/cm.(空白实验测不加单壁碳纳米管的藕粉的电导率小于10-6S/cm)。
实施例14
1，用天平分别称取5.0克马铃薯粉和300毫克多壁碳纳米管装于50毫升的烧杯中，混合均匀；
2，往混合物中加入6.5毫升5％PVA(聚乙烯醇)的水溶液，充分混合均匀(可用超声波)，使其形成粘稠的混合液；
3，将混合粘稠的混合液放置在电热板上进行加热固化，使其形成可导电的复合材料(含6％多壁碳纳米管的马铃薯粉复合材料)；
4，用四探针法测量样品的电导率为8.6x10-6S/cm.(空白实验测不加多壁碳纳米管的马铃薯粉的电导率小于10-6S/cm)。

Claims (4)

1.一种天然淀粉基导电材料，其特征在于，该导电材料由包括如下步骤的方法制备得到：
(1)首先将A组分与C组分混合均匀，得到均匀的固体混合物；
所述的A组分选自小麦淀粉、大米粉、糯米粉、高梁米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、马铃薯粉中的一种或几种混合物，
所述的C组分选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或两种混合物；所述的C组分与A组分的重量比为1∶200～1∶10；
(2)然后将B组分加入上述固体混合物中进一步混合均匀，得到粘稠的混合液；所述的B组分选自浓度为0.1～5％重量的十二烷基硫酸钠水溶液、浓度为0.5～20％重量的甘油水溶液、浓度为1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一种或几种混合物，所述的B组分干重与A组分的重量比为1∶500～1∶20，
(3)最后将上述粘稠的混合液进行加热固化，加热温度为150～200℃，加热时间为1～10分钟，得到天然淀粉基导电材料。
2.根据权利要求1所述的一种天然淀粉基导电材料，其特征在于，所述的B组分干重与A组分的重量比为1∶200～1∶20，所述的C组分与A组分的重量比为1∶100～1∶20。
3.一种天然淀粉基导电材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)首先将A组分与C组分混合均匀，得到均匀的固体混合物；
所述的A组分选自小麦淀粉、大米粉、糯米粉、高梁米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、马铃薯粉中的一种或几种混合物，
所述的C组分选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或两种混合物；所述的C组分与A组分的重量比为1∶200～1∶10；
(2)然后将B组分加入上述固体混合物中进一步混合均匀，得到粘稠的混合液；所述的B组分选自浓度为0.1～5％重量的十二烷基硫酸钠水溶液、浓度为0.5～20％重量的甘油水溶液、浓度为1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一种或几种混合物，所述的B组分干重与A组分的重量比为1∶500～1∶20，
(3)最后将上述粘稠的混合液进行加热固化，加热温度为150～200℃，加热时间为1～10分钟，得到天然淀粉基导电材料。
4.根据权利要求3所述的一种天然淀粉基导电材料的制备方法，其特征在于，所述的B组分干重与A组分的重量比为1∶200～1∶20，所述的C组分与A组分的重量比为1∶100～1∶20。
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