CN1177739A - 湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料及其制备方法 - Google Patents

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益小苏
刘志强
郑强
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Abstract

本发明公开了一种湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料及其制备方法。其配方为:A.天然淀粉89～46phr,B.导电填料1～20phr,C.增塑剂10～30phr,D.交联剂0～2phr,E.稳定剂0～2phr,制备方法为将A、B、C、D、E物料高速搅拌,然后制成热塑性淀粉,再将热塑性淀粉与B、D物料进行混合制成导电复合材料。本发明成本低廉,加工容易,导电材料感湿性好,敏感度较高。

Description

湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料及其制备方法
本发明涉及导电复合材料及其制备方法，尤其涉及一种湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料及其制备方法。
设计湿敏传感器的目的是为了检测出与大气中的水分有关的各种现象，如相对湿度、阴天和结露等。其基本构造为，高分子材料位于上电极和下电极之间，整个结构不能短路。根据湿度传感器的原理和所用的高分子感湿材料的物性，可以将其分为四种类型：1)利用高分子电解质膜电阻变化的原理，材料采用磺酸系列树脂；2)利用膨胀性高分子膜的电阻变化原理，目前正研究使用丙烯酸系列树脂；3)利用高分子膜的电容变化原理，目前正研究使用纤维素系、聚酰胺系、聚醋酸乙烯和聚乙烯氧化物等高分子材料；4)利用涂覆吸湿性高分子材料的振子的共振子频率变化原理，目前大量使用的是聚酰胺树脂材料。
目前已商品化的用作湿敏传感器的高分子材料主要是电解质类型的磺酸系列树脂，其性能稳定，抗结露性好，并且寿命较长。与其他类型的湿敏材料一样，磺酯酸系列树脂的合成对原料的要求很高，成膜加工比较困难，因此其成本较高，不适合普遍推广。
本发明的目的是提供一种感湿性好，敏感高较高的湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的本发明采取下列措施：湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料的配方为：
A.天然淀粉，如玉米淀粉或小麦淀粉或马铃薯淀粉或甘薯淀粉或大米淀粉                                                     89～46phr
B.导电填料，如碳黑或石墨或金属或金属合金粉末       1～20phr
C.增塑剂，如水或甘油或乙二醇或玉米油或丙二醇或低分子量聚乙二醇                                                     10～30phr
D交联剂，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷              0～2phr
E稳定剂，如单硬酯酸甘油酯                          0～2phr其制备方法为将A、C、E物料在高速搅拌机中均匀搅拌，然后采用双辊混炼机或单螺杆或双螺杆挤出机加工成热塑性淀粉，再将热塑性淀粉与B、D物料进行混合制备淀粉基复合导电材料，所用设备与前述相同，加工温度为60～120℃，其中采用双辊混炼机的辊温为80～90℃，混炼时间为10～15分。
本发明采用自然界中丰富的、可再生的淀粉资源，对其进行热塑性处理后作为感湿的高分子材料，具有来源广泛、成本低廉、加工容易以及环境友好的特点，并且交联后的热塑性淀粉基复合导电材料感湿性好，敏感度较高，数据重现性短时期好，尤其适于一次性使用或短期使用的湿敏传感器。
下面结合实施例作详细说明。
湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料的配方为：
A.天然淀粉，如玉米淀粉或小麦淀粉或马铃薯淀粉或甘薯淀粉或大米淀粉                                                     83～63phr
B.导电填料，如碳黑或石墨或金属或金属合金粉末       2～10phr
C.增塑剂，如水或甘油或乙二醇或玉米油或丙二醇或低分子量聚乙二醇                                                     15～25phr
D.交联剂，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷             0～1phr
E.稳定剂，如单硬酯酸甘油酯                         0～1phr其制备方法为将A、C、E物料在高速搅拌机中均匀搅拌，然后采用双辊混炼机或单螺杆或双螺杆挤出机加工成热塑性淀粉，再将热塑性淀粉与B、D物料进行混合制备淀粉基复合导电材料，所用设备与前述相同，加工温度为60～120℃，其中采用双辊混炼机的辊温为80～90℃，混炼时间为10～15分。上述加工温度也可为80～100℃。
实施例：
准确称量105℃烘箱中干燥24小时的玉米原淀粉80phr，蒸馏水20phr，单硬脂酸甘油脂2phr，在烧杯中搅拌均匀，然后在80℃的双辊混炼机上混炼15分钟。加入2phr的乙炔黑和0.5phr的硼砂，继续混炼10分钟后出片，即得到所需的复合导电材料。
本发明的原理是，利用淀粉中羟基基团的吸水性及材料整体的湿胀性引起的电阻变化来测量环境相对湿度。

Claims (5)

1.一种湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料，特征在于它的配方为：
A.天然淀粉，如玉米淀粉或小麦淀粉或马铃薯淀粉或甘薯淀粉或大米淀粉                                                   89～46phr
B.导电填料，如碳黑或石墨或金属或金属合金粉末        1～20phr
C.增塑剂，如水或甘油或乙二醇或玉米油或丙二醇或低分子量聚乙二醇                                                   10～30phr
D交联剂，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷               0～2phr
E稳定剂，如单硬酯酸甘油酯                          0～2phr
2.根据权利要求1所述的一种湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料，特征在于它的配方为：
A.天然淀粉，如玉米淀粉或小麦淀粉或马铃薯淀粉或甘薯淀粉或大米淀粉                                                   83～63phr
B.导电填料，如碳黑或石墨或金属或金属合金粉末        2～10phr
C.增塑剂，如水或甘油或乙二醇或玉米油或丙二醇或低分子量聚乙二醇                                                   15～25phr
D交联剂，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷               0～1phr
E稳定剂，如单硬酯酸甘油酯                          0～1phr
3.一种上述湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料的制备方法，特征在于它的配方为：
A.天然淀粉，如玉米淀粉或小麦淀粉或马铃薯淀粉或甘薯淀粉或大米淀粉                                                   89～46phr
B.导电填料，如碳黑或石墨或金属或金属合金粉末        1～20phr
C.增塑剂，如水或甘油或乙二醇或玉米油或丙二醇或低分子量聚乙二醇                                                   10～30phr
D.交联剂，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷              0～2phr
E.稳定剂，如单硬酯酸甘油酯                         0～2phr其制备方法为将A、C、E物料在高速搅拌机中均匀搅拌，然后采用双辊混炼机或单螺杆或双螺杆挤出机加工成热塑性淀粉，再将热塑性淀粉与B、D物料进行混合制备淀粉基复合导电材料，所用设备与前述相同，加工温度为60～120℃，其中采用双辊混炼机的辊温为80～90℃，混炼时间为10～15分。
4.根据权利要求3所述的一种湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料的制备方法，特征在于它的配方为：
A.天然淀粉，如玉米淀粉或小麦淀粉或马铃薯淀粉或甘薯淀粉或大米淀粉                                                   83～63phr
B.导电填料，如碳黑或石墨或金属或金属合金粉末        2～10phr
C.增塑剂，如水或甘油或乙二醇或玉米油或丙二醇或低分子量聚乙二醇                                                   15～25phr
D.交联剂，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷              0～1phr
E.稳定剂，如单硬酯酸甘油酯                         0～1phr其制备方法为将A、C、E物料在高速搅拌机中均匀搅拌，然后采用双辊混炼机或单螺杆或双螺杆挤出机加工成热塑性淀粉，再将热塑性淀粉与B、D物料进行混合制备淀粉基复合导电材料，所用设备与前述相同，加工温度为60～120℃，其中采用双辊混炼机的辊温为80～90℃，混炼时间为10～15分。
5.根据权利要求3、4所述的一种湿敏的电阻型淀粉基导电复合材料的制备方法，特征在于所说的加工温度为80～100℃。
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