專利名稱：一種天然淀粉基導(dǎo)電材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然淀粉基導(dǎo)電材料及其制備方法，尤其涉及一種含碳納米管的天然淀粉基導(dǎo)電材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
碳納米管是一種新型碳結(jié)構(gòu)材料，具體地說，是一種直徑約幾納米，長度約幾微米的管狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其具有其它物質(zhì)無可比擬的許多優(yōu)異性能，如獨(dú)特的金屬或半導(dǎo)體導(dǎo)電性，極高的機(jī)械強(qiáng)度，儲(chǔ)氫能力和微波吸收能力等。
雖然碳納米管具有許多優(yōu)異的性能，但是在實(shí)際中如何應(yīng)用其優(yōu)異的性能，在國際上一直是各國科研人員探索的目標(biāo)和研發(fā)重點(diǎn)。
天然淀粉資源豐富，世界各國對(duì)天然淀粉的應(yīng)用大都作為食品加工原料或作飼料，因此，目前天然淀粉的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低。如何開拓天然淀粉的應(yīng)用領(lǐng)域，提高其經(jīng)濟(jì)附加值，是擺在各國科研人員面前的一項(xiàng)任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了進(jìn)一步開創(chuàng)碳納米管的應(yīng)用領(lǐng)域、提高天然淀粉的經(jīng)濟(jì)附加值，而提供的一種天然淀粉基導(dǎo)電材料及其制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種天然淀粉基導(dǎo)電材料，其特征在于，該導(dǎo)電材料包括A、B、C組分，所述的A組分選自小麥淀粉、大米粉、糯米粉、高梁米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、馬鈴薯粉等中的一種或幾種混合物，所述的B組分選自濃度為0.1～5％重量的十二烷基硫酸鈉水溶液、濃度為0.5～20％重量的甘油水溶液、濃度為1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一種或幾種混合物，所述的C組分選自單壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或兩種混合物；所述的B組分干重與A組分的重量比為1∶500～1∶20，所述的C組分與A組分的重量比為1∶200～1∶10。
所述的B組分干重與A組分的重量比為1∶200～1∶20，所述的C組分與A組分的重量比為1∶100～1∶20。
一種天然淀粉基導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)首先將組分A與組分C混合均勻，得到均勻的固體混合物；(2)然后將組分B加入上述固體混合物中進(jìn)一步混合均勻，得到粘稠的混合液；(3)最后將上述粘稠的混合液進(jìn)行加熱固化，加熱溫度為150～200℃，加熱時(shí)間為1～10分鐘，得到天然淀粉基導(dǎo)電材料。
所述的A組分選自小麥淀粉、大米粉、糯米粉、高梁米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、馬鈴薯粉等中的一種或幾種混合物，所述的B組分選自濃度為0.1～5％重量的十二烷基硫酸鈉水溶液、濃度為0.5～20％重量的甘油水溶液、濃度為1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一種或幾種混合物，所述的C組分選自單壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或兩種混合物；所述的B組分干重與A組分的重量比為1∶500～1∶20，所述的C組分與A組分的重量比為1∶200～1∶10。
所述的B組分干重與A組分的重量比為1∶200～1∶20，所述的C組分與A組分的重量比為1∶100～1∶20。
本發(fā)明首次提出在天然淀粉材料中混入碳納米管，并輔以甘油等，開發(fā)利用了碳納米管優(yōu)異的導(dǎo)電性能，從而獲得一種全新的以天然淀粉材料為基礎(chǔ)的導(dǎo)電材料，該材料具有無污染、無害于人體和皮膚，易成型等特點(diǎn)。同時(shí)，該材料也開創(chuàng)了碳納米管的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，如用于醫(yī)用電極材料等。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
1.用天平分別稱取5.0克小麥淀粉和100毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2.往混合物中加入6毫升2.5％(甘油與水的體積之比為1∶40)的甘油水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3.將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含2％單壁碳納米管的小麥淀粉復(fù)合材料)；4.用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為2.8×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳納米管的小麥淀粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例21.用天平分別稱取5.0克小麥淀粉和200毫克多壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2.往混合物中加入7.3毫升2.5％(甘油與水的體積之比為1∶40)的甘油水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3.將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含4％多壁碳納米管的小麥淀粉復(fù)合材料)；4.用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為3.7×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加多壁碳納米管的小麥淀粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例31.天平分別稱取5.0克大米粉和300毫克多壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2.往混合物中加入8.5毫升2.5％(甘油與水的體積之比為1∶40)的甘油水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3.將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含6％多壁碳納米管的大米粉復(fù)合材料)；4.用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為1.9×10-5S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加多壁碳納米管的大米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例41.用天平分別稱取5.0克小麥淀粉和500毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2.往混合物中加入7.3毫升2.5％(甘油與水的體積之比為1∶40)的甘油水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3.將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含10％單壁碳納米管的小麥淀粉復(fù)合材料)；4.用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為3.4×10-3S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳納米管的小麥淀粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例51.用天平分別稱取2.0克小麥淀粉，3.0克高梁米粉和50毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2.混合物中加入7.3毫升2.5％(甘油與水的體積之比為1∶40)的甘油水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3.混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含1％單壁碳納米管的混合米粉復(fù)合材料)；4.用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為1.7×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳納米管的混合米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例61，用天平分別稱取5.0克糯米粉和100毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2，往混合物中加入6毫升2.5％(甘油與水的體積之比為1∶40)的甘油水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3，將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含2％單壁碳納米管的糯米粉復(fù)合材料)；4，用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為2.8×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳納米管的糯米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例71，用天平分別稱取5.0克糯米粉和200毫克多壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2，往混合物中加入7.5毫升5％PVA(聚乙烯醇)的水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3，將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含4％多壁碳納米管的糯米粉復(fù)合材料)；4，用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為4.3×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加多壁碳納米管的糯米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例81，用天平分別稱取5.0克高梁米粉和300毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2，往混合物中加入8.0毫升5％PVA(聚乙烯醇)的水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3，將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含6％單壁碳納米管的高梁米粉復(fù)合材料)；4，用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為2.8×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳米管的高梁米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例91.用天平分別稱取5.0克粘米粉和25毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2.往混合物中加入5.8毫升2％SDS(十二烷基硫酸鈉)水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3.將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含0.5％單壁碳納米管的粘米粉復(fù)合材料)；4.用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為1.2×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳納米管的粘米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例101，用天平分別稱取5.0克粘米粉和250毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2，往混合物中加入8.5毫升2％SDS(十二烷基硫酸鈉)水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3，將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有彈性的可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含5％單壁碳納米管的粘米粉復(fù)合材料)；4，用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為2.7×10-5S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳納米管的粘米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例111，用天平分別稱取5.0克小米粉和50毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2，往混合物中加入6.5毫升2％SDS(十二烷基硫酸鈉)水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3，將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成具有可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含1％單壁碳納米管的小米粉復(fù)合材料)；4，用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為2.5×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳納米管的小米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例121，用天平分別稱取5.0克玉米粉和500毫克多壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2，往混合物中加入8.5毫升2％SDS(十二烷基硫酸鈉)水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3，將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含10％多壁碳納米管的玉米粉復(fù)合材料)；
4，用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為2.1×10-4S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加多壁碳納米管的玉米粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例131，用天平分別稱取5.0克藕粉和100毫克單壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2，往混合物中加入5.5毫升2.5％(甘油與水的體積之比為1∶40)的甘油水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3，將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含2％單壁碳納米管的藕粉復(fù)合材料)；4，用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為3.1×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加單壁碳納米管的藕粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
實(shí)施例141，用天平分別稱取5.0克馬鈴薯粉和300毫克多壁碳納米管裝于50毫升的燒杯中，混合均勻；2，往混合物中加入6.5毫升5％PVA(聚乙烯醇)的水溶液，充分混合均勻(可用超聲波)，使其形成粘稠的混合液；3，將混合粘稠的混合液放置在電熱板上進(jìn)行加熱固化，使其形成可導(dǎo)電的復(fù)合材料(含6％多壁碳納米管的馬鈴薯粉復(fù)合材料)；4，用四探針法測量樣品的電導(dǎo)率為8.6×10-6S/cm.(空白實(shí)驗(yàn)測不加多壁碳納米管的馬鈴薯粉的電導(dǎo)率小于10-6S/cm)。
權(quán)利要求
1.一種天然淀粉基導(dǎo)電材料，其特征在于，該導(dǎo)電材料包括A、B、C組分，所述的A組分選小麥淀粉、大米粉、糯米粉、高梁米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、馬鈴薯粉等中的一種或幾種混合物，所述的B組分選自濃度為0.1～5％重量的十二烷基硫酸鈉水溶液、濃度為0.5～20％重量的甘油水溶液、濃度為1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一種或幾種混合物，所述的C組分選自單壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或兩種混合物；所述的B組分干重與A組分的重量比為1∶500～1∶20，所述的C組分與A組分的重量比為1∶200～1∶10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然淀粉基導(dǎo)電材料，其特征在于，所述的B組分干重與A組分的重量比為1∶200～1∶20，所述的C組分與A組分的重量比為1∶100～1∶20。
3.一種天然淀粉基導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)首先將組分A與組分C混合均勻，得到均勻的固體混合物；(2)然后將組分B加入上述固體混合物中進(jìn)一步混合均勻，得到粘稠的混合液；(3)最后將上述粘稠的混合液進(jìn)行加熱固化，加熱溫度為150～200℃，加熱時(shí)間為1～10分鐘，得到天然淀粉基導(dǎo)電材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種天然淀粉基導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述的A組分選自小麥淀粉、大米粉、糯米粉、高梁米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、馬鈴薯粉等中的一種或幾種混合物，所述的B組分選自濃度為0.1～5％重量的十二烷基硫酸鈉水溶液、濃度為0.5～20％重量的甘油水溶液、濃度為1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一種或幾種混合物，所述的C組分選自單壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或兩種混合物；所述的B組分干重與A組分的重量比為1∶500～1∶20，所述的C組分與A組分的重量比為1∶200～1∶10。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種天然淀粉基導(dǎo)電材料的制備方法，其特征在于，所述的B組分干重與A組分的重量比為1∶200～1∶20，所述的C組分與A組分的重量比為1∶100～1∶20。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然淀粉基導(dǎo)電材料及其制備方法，該導(dǎo)電材料包括A、B、C組分，所述的A組分選自小麥淀粉、大米粉、糯米粉、高粱米粉、粘米粉、小米粉、玉米粉、藕粉、甘薯粉、馬鈴薯粉等中的一種或幾種混合物，所述的B組分選自濃度為0.1～5％重量的十二烷基硫酸鈉水溶液、濃度為0.5～20％重量的甘油水溶液、濃度為1～10％重量的聚乙烯醇水溶液中的一種或幾種混合物，所述的C組分選自單壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或兩種混合物；所述的制備方法包括固體混合、固液混合、加熱固化等工藝步驟；本發(fā)明開創(chuàng)了碳納米管及天然淀粉的應(yīng)用領(lǐng)域，提高了天然淀粉的經(jīng)濟(jì)附加值。
文檔編號(hào)C08K3/00GK1786060SQ20041008938
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者王江玲, 梁金棟, 王犟平 申請人:上海揚(yáng)澤納米新材料有限公司