溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料及其製備方法
2023-12-09 04:32:06
專利名稱：溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及導電複合材料及其製備方法，尤其涉及一種溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料及其製備方法。
設計溼敏傳感器的目的是為了檢測出與大氣中的水分有關的各種現象，如相對溼度、陰天和結露等。其基本構造為，高分子材料位於上電極和下電極之間，整個結構不能短路。根據溼度傳感器的原理和所用的高分子感溼材料的物性，可以將其分為四種類型1)利用高分子電解質膜電阻變化的原理，材料採用磺酸系列樹脂；2)利用膨脹性高分子膜的電阻變化原理，目前正研究使用丙烯酸系列樹脂；3)利用高分子膜的電容變化原理，目前正研究使用纖維素系、聚醯胺系、聚醋酸乙烯和聚乙烯氧化物等高分子材料；4)利用塗覆吸溼性高分子材料的振子的共振子頻率變化原理，目前大量使用的是聚醯胺樹脂材料。
目前已商品化的用作溼敏傳感器的高分子材料主要是電解質類型的磺酸系列樹脂，其性能穩定，抗結露性好，並且壽命較長。與其他類型的溼敏材料一樣，磺酯酸系列樹脂的合成對原料的要求很高，成膜加工比較困難，因此其成本較高，不適合普遍推廣。
本發明的目的是提供一種感溼性好，敏感高較高的溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料及其製備方法。
為了達到上述目的本發明採取下列措施溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料的配方為A.天然澱粉，如玉米澱粉或小麥澱粉或馬鈴薯澱粉或甘薯澱粉或大米澱粉 89～46phrB.導電填料，如碳黑或石墨或金屬或金屬合金粉末 1～20phrC.增塑劑，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 10～30phrD交聯劑，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷 0～2phrE穩定劑，如單硬酯酸甘油酯 0～2phr其製備方法為將A、C、E物料在高速攪拌機中均勻攪拌，然後採用雙輥混煉機或單螺杆或雙螺杆擠出機加工成熱塑性澱粉，再將熱塑性澱粉與B、D物料進行混合製備澱粉基複合導電材料，所用設備與前述相同，加工溫度為60～120℃，其中採用雙輥混煉機的輥溫為80～90℃，混煉時間為10～15分。
本發明採用自然界中豐富的、可再生的澱粉資源，對其進行熱塑性處理後作為感溼的高分子材料，具有來源廣泛、成本低廉、加工容易以及環境友好的特點，並且交聯後的熱塑性澱粉基複合導電材料感溼性好，敏感度較高，數據重現性短時期好，尤其適於一次性使用或短期使用的溼敏傳感器。
下面結合實施例作詳細說明。
溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料的配方為A.天然澱粉，如玉米澱粉或小麥澱粉或馬鈴薯澱粉或甘薯澱粉或大米澱粉 83～63phrB.導電填料，如碳黑或石墨或金屬或金屬合金粉末 2～10phrC.增塑劑，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 15～25phrD.交聯劑，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷 0～1phrE.穩定劑，如單硬酯酸甘油酯 0～1phr其製備方法為將A、C、E物料在高速攪拌機中均勻攪拌，然後採用雙輥混煉機或單螺杆或雙螺杆擠出機加工成熱塑性澱粉，再將熱塑性澱粉與B、D物料進行混合製備澱粉基複合導電材料，所用設備與前述相同，加工溫度為60～120℃，其中採用雙輥混煉機的輥溫為80～90℃，混煉時間為10～15分。上述加工溫度也可為80～100℃。
實施例準確稱量105℃烘箱中乾燥24小時的玉米原澱粉80phr，蒸餾水20phr，單硬脂酸甘油脂2phr，在燒杯中攪拌均勻，然後在80℃的雙輥混煉機上混煉15分鐘。加入2phr的乙炔黑和0.5phr的硼砂，繼續混煉10分鐘後出片，即得到所需的複合導電材料。
本發明的原理是，利用澱粉中羥基基團的吸水性及材料整體的溼脹性引起的電阻變化來測量環境相對溼度。
權利要求
1.一種溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料，特徵在於它的配方為A.天然澱粉，如玉米澱粉或小麥澱粉或馬鈴薯澱粉或甘薯澱粉或大米澱粉 89～46phrB.導電填料，如碳黑或石墨或金屬或金屬合金粉末1～20phrC.增塑劑，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 10～30phrD交聯劑，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷 0～2phrE穩定劑，如單硬酯酸甘油酯 0～2phr
2.根據權利要求1所述的一種溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料，特徵在於它的配方為A.天然澱粉，如玉米澱粉或小麥澱粉或馬鈴薯澱粉或甘薯澱粉或大米澱粉 83～63phrB.導電填料，如碳黑或石墨或金屬或金屬合金粉末2～10phrC.增塑劑，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 15～25phrD交聯劑，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷 0～1phrE穩定劑，如單硬酯酸甘油酯 0～1phr
3.一種上述溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料的製備方法，特徵在於它的配方為A.天然澱粉，如玉米澱粉或小麥澱粉或馬鈴薯澱粉或甘薯澱粉或大米澱粉 89～46phrB.導電填料，如碳黑或石墨或金屬或金屬合金粉末1～20phrC.增塑劑，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 10～30phrD.交聯劑，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷 0～2phrE.穩定劑，如單硬酯酸甘油酯 0～2phr其製備方法為將A、C、E物料在高速攪拌機中均勻攪拌，然後採用雙輥混煉機或單螺杆或雙螺杆擠出機加工成熱塑性澱粉，再將熱塑性澱粉與B、D物料進行混合製備澱粉基複合導電材料，所用設備與前述相同，加工溫度為60～120℃，其中採用雙輥混煉機的輥溫為80～90℃，混煉時間為10～15分。
4.根據權利要求3所述的一種溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料的製備方法，特徵在於它的配方為A.天然澱粉，如玉米澱粉或小麥澱粉或馬鈴薯澱粉或甘薯澱粉或大米澱粉 83～63phrB.導電填料，如碳黑或石墨或金屬或金屬合金粉末2～10phrC.增塑劑，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 15～25phrD.交聯劑，如硼酸或硼砂或甲醛或三氯氧磷 0～1phrE.穩定劑，如單硬酯酸甘油酯 0～1phr其製備方法為將A、C、E物料在高速攪拌機中均勻攪拌，然後採用雙輥混煉機或單螺杆或雙螺杆擠出機加工成熱塑性澱粉，再將熱塑性澱粉與B、D物料進行混合製備澱粉基複合導電材料，所用設備與前述相同，加工溫度為60～120℃，其中採用雙輥混煉機的輥溫為80～90℃，混煉時間為10～15分。
5.根據權利要求3、4所述的一種溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料的製備方法，特徵在於所說的加工溫度為80～100℃。
全文摘要
本發明公開了一種溼敏的電阻型澱粉基導電複合材料及其製備方法。其配方為:A.天然澱粉89～46phr,B.導電填料1～20phr,C.增塑劑10～30phr,D.交聯劑0～2phr,E.穩定劑0～2phr,製備方法為將A、B、C、D、E物料高速攪拌,然後製成熱塑性澱粉,再將熱塑性澱粉與B、D物料進行混合製成導電複合材料。本發明成本低廉,加工容易,導電材料感溼性好,敏感度較高。
文檔編號G01N27/12GK1177739SQ9710519
公開日1998年4月1日 申請日期1997年7月29日 優先權日1997年7月29日
發明者益小蘇, 劉志強, 鄭強 申請人:浙江大學