专利名称：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。
具体实施例方式
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2.8×10-6S/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21.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3.7×10-6S/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31.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1.9×10-5S/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41.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3.4×10-3S/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51.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1.7×10-6S/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61，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2.8×10-6S/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71，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4.3×10-6S/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81，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2.8×10-6S/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91.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1.2×10-6S/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101，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2.7×10-5S/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111，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2.5×10-6S/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121，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2.1×10-4S/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131，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3.1×10-6S/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141，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8.6×10-6S/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)。
权利要求
1.一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。
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。
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。
5.根据权利要求4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。
全文摘要
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。
文档编号C08K3/00GK1786060SQ20041008938
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者王江玲, 梁金栋, 王犟平 申请人:上海扬泽纳米新材料有限公司