| 专利名称： | 一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法 | ||
| 专利名称(英文)： | A starch based aqueous conductive carbon rubber method for the preparation of | ||
| 专利号： | CN201610170693.8 | 申请时间： | 20160324 |
| 公开号： | CN105694595A | 公开时间： | 20160622 |
| 申请人： | 武汉纺织大学 | ||
| 申请地址： | 430073 湖北省武汉市江夏区纺织路1号 | ||
| 发明人： | 范玲玲; 魏成卓; 许杰; 彭硕; 徐卫林; 柏自奎 | ||
| 分类号： | C09D11/52; C09D11/03; C09D11/106; C08F251/00; C08F218/08; C08F2/46; C08F2/54 | 主分类号： | C09D11/52 |
| 代理机构： | 武汉宇晨专利事务所 42001 | 代理人： | 王敏锋 |
| 摘要： | 本发明涉及导电材料的制备方法，特别是一种环保型淀粉基水性导电碳胶的制备方法。该制备方法采用辐照后的淀粉与蒸馏水按质量比为1：3在60摄氏度下搅拌，并再依次按比例将引发剂、稳定剂、防霉剂和乳化剂加入其中，再把乙酸乙烯酯溶液加入与淀粉溶液反应得到淀粉乳胶。再将淀粉乳胶与炭黑和石墨混合，并加入二甲基甲酰胺做分散剂得到黑色粘稠状的液体，再依次将消泡剂、硅烷偶联剂、成膜剂加入到黑色粘稠状的液体中；再把黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即得到淀粉基导电碳胶。制备方法工艺简单，成本较低，且过程中无污染。该制备方法得到的淀粉基水性导电碳胶适用于通讯设备、医疗电子、汽车电子等许多邻域。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to a process for the preparation of an electrically conductive material, in particular an environment-friendly starch based aqueous conductive carbon rubber preparation method. This preparation method adopts after irradiation with distilled water of starch based on the mass ratio of 1 : 3 in 60 degree Celsius lower stirring, and and then sequentially according to the proportion, the initiator, stabilizer, mildew-proofing agent and wherein the emulsifying agent are added in the acetate solution is added to the starch solution to obtain starch latex. Then a starch latex with a carbon black and graphite are mixed, and adding dimethyl formamide as a dispersing agent to obtain black viscous liquid, and then sequentially the defoaming agent, silane coupling agent, film-forming agent added to the black viscous liquid in; the black viscous liquid is placed on an ultrasonic cell disintegrator dispersion 15 minutes, to obtain starch the base leads carbon glue. Preparation process is simple, low cost, pollution-free in the process. The preparation method of the starch based aqueous conductive carbon rubber is suitable for the communication equipment, medical electronic, automobile electronic and many other neighborhood. | ||
1.一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法按下列步骤进行： A.将淀粉进行辐照，得到辐照后的淀粉； B.将辐照后的淀粉与蒸馏水按质量比为1：3在60摄氏度下搅拌得到淀粉溶液，再依次 将分别与淀粉质量比为0.001:1的引发剂、稳定剂、防霉剂和乳化剂加入到淀粉溶液中搅拌 10min； C.再将与淀粉质量比为1:1的乙酸乙烯酯溶液加入到经B步骤得到的淀粉溶液中搅拌 均匀，并在密闭条件下反应2-3h，得到淀粉乳液，其中乙酸乙烯酯应滴加到淀粉溶液中； D.再将与淀粉质量比为1:1的炭黑和石墨的混合物和与淀粉质量比为1:5的二甲基甲 酰胺加入经C步骤得到的淀粉乳液中，再搅拌30min，得到黑色粘稠状的液体，其中炭黑与石 墨的比为1:1~4； E.依次将分别与淀粉质量比为0.001~0.01:1的消泡剂、硅烷偶联剂、成膜剂加入到经D 步骤得到的黑色粘稠状的液体中继续搅拌10min； F.再将经E步骤中的到的黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即得到 淀粉基导电碳胶。
2.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的淀 粉为玉米淀粉或小麦淀粉或高粱淀粉中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的辐 照方式为γ射线或Χ射线或电子束等中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的引 发剂为过硫酸钾或过硫酸铵或过氧化氢任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的稳 定剂为羟甲基纤维素或聚乙烯醇任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的防 霉剂为苯甲酸或山梨酸或三梨酸钾或乳酸钠任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的乳 化剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠或吐温-20或曲拉通-100任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述消泡 剂为磷酸三丁酯或有机硅任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的成 膜剂为聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯或聚乙烯基吡咯烷酮中的任意一种。
1.一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法按下列步骤进行： A.将淀粉进行辐照，得到辐照后的淀粉； B.将辐照后的淀粉与蒸馏水按质量比为1：3在60摄氏度下搅拌得到淀粉溶液，再依次 将分别与淀粉质量比为0.001:1的引发剂、稳定剂、防霉剂和乳化剂加入到淀粉溶液中搅拌 10min； C.再将与淀粉质量比为1:1的乙酸乙烯酯溶液加入到经B步骤得到的淀粉溶液中搅拌 均匀，并在密闭条件下反应2-3h，得到淀粉乳液，其中乙酸乙烯酯应滴加到淀粉溶液中； D.再将与淀粉质量比为1:1的炭黑和石墨的混合物和与淀粉质量比为1:5的二甲基甲 酰胺加入经C步骤得到的淀粉乳液中，再搅拌30min，得到黑色粘稠状的液体，其中炭黑与石 墨的比为1:1~4； E.依次将分别与淀粉质量比为0.001~0.01:1的消泡剂、硅烷偶联剂、成膜剂加入到经D 步骤得到的黑色粘稠状的液体中继续搅拌10min； F.再将经E步骤中的到的黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即得到 淀粉基导电碳胶。
2.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的淀 粉为玉米淀粉或小麦淀粉或高粱淀粉中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的辐 照方式为γ射线或Χ射线或电子束等中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的引 发剂为过硫酸钾或过硫酸铵或过氧化氢任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的稳 定剂为羟甲基纤维素或聚乙烯醇任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的防 霉剂为苯甲酸或山梨酸或三梨酸钾或乳酸钠任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的乳 化剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠或吐温-20或曲拉通-100任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述消泡 剂为磷酸三丁酯或有机硅任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，其特征在于：所述的成 膜剂为聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯或聚乙烯基吡咯烷酮中的任意一种。
翻译：技术领域
本发明涉及导电材料的制备方法，特别是一种环保型淀粉基水性导电碳胶的制备 方法。
背景技术
随着电子行业的迅猛发展，导电油墨作为一种功能性印刷电子材料以被广泛应用 且需求也越来越大。而淀粉基水性导电碳胶以淀粉乳胶为基础，使得该导电碳胶可降解，常 用的淀粉乳胶工艺制作复杂，如中国专利：CN104804136A需预处理辐照淀粉还需加以引 发剂和终止剂，使得反应复杂。
本导电碳胶以碳系非金属填料石墨与炭黑为导电填料的导电浆料，也称其为碳系 导电油墨。碳系水性油墨以其物美价廉，具备导电性能良好，稳定性高，附着力好，固化温度 低，耐环境性能优良，原材料资源广泛，制备方法简单易行等优点占据着重要的地位。与印 刷材料玻璃，塑料薄膜等结合力优良。虽然，导电碳浆的导电性能较之导电银浆相差甚远， 但是导电碳浆以它的经济性、化学稳定性以及特有的物理特性，如优良的导电、导热等；广 泛应用于薄膜开关、电磁屏蔽、柔性电路、通讯设备、医疗电子、汽车电子等许多行业。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种环保型淀粉基水性导电碳胶的制 备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种淀粉基水性导电碳胶的制备 方法，所述制备方法按下列步骤进行：
A.将淀粉进行辐照，得到辐照后的淀粉。
B.将辐照后的淀粉与蒸馏水按质量比为1：3在60摄氏度下搅拌得到淀粉溶液，再 依次将分别与淀粉质量比为0.001:1的引发剂、稳定剂、防霉剂和乳化剂加入到淀粉溶液中 搅拌10min。
C.再将与淀粉质量比为1:1的乙酸乙烯酯溶液加入到经B步骤得到的淀粉溶液中 搅拌均匀，并在密闭条件下反应2-3h，得到淀粉乳液，其中乙酸乙烯酯应滴加到淀粉溶液 中。
D.再将与淀粉质量比为1:1的炭黑和石墨的混合物和与淀粉质量比为1:5的二甲 基甲酰胺加入经C步骤得到的淀粉乳液中，再搅拌30min，得到黑色粘稠状的液体，其中炭黑 与石墨的质量比为1:1~4。
E.依次将分别与淀粉质量比为0.001~0.01:1的消泡剂、硅烷偶联剂、成膜剂加入 到经D步骤得到的黑色粘稠状的液体中继续搅拌10min。
F.再将经E步骤中的到的黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即 得到淀粉基导电碳胶。
所述的淀粉为玉米淀粉或小麦淀粉或高粱淀粉中任意一种。
所述的辐照方式为γ射线或Χ射线或电子束等中任意一种。
所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵或过氧化氢任意一种。
所述的稳定剂为羟甲基纤维素或聚乙烯醇任意一种。
所述的防霉剂为苯甲酸或山梨酸或三梨酸钾或乳酸钠任意一种。
所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠或吐温-20或曲拉通-100任 意一种。
所述消泡剂为磷酸三丁酯或有机硅任意一种。
所述的成膜剂为聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯或聚乙烯基吡咯烷酮中的任意一种。
本发明的有益效果：
1）利用辐射法对天然高分子进行物理改性，该方法具有工艺简单、投资设备少、成本较 低；
2）利用淀粉制导电碳胶使得制作成本低、产量高、且最终得到的淀粉基水性导电碳胶 易于生物分解，不会对环境造成二次污染。本发明的淀粉基水性导电碳胶适用于通讯设备、 医疗电子、汽车电子等许多邻域。以碳系非金属填料石墨与炭黑为导电填料的导电浆料该 方法具有工艺简单、投资设备少、成本较低、并能获得良好的导电效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进一步阐述。
一种淀粉基水性导电碳胶的制备方法，所述制备方法按下列步骤进行：
A.将淀粉进行辐照，得到辐照后的淀粉，所述的淀粉为玉米淀粉或小麦淀粉或高粱淀 粉中任意一种。所述的辐照方式为γ射线或Χ射线或电子束等中任意一种。
B.将辐照后的淀粉与蒸馏水按质量比为1：3在60摄氏度下搅拌得到淀粉溶液，再 依次将分别与淀粉质量比为0.001:1的引发剂、稳定剂、防霉剂和乳化剂加入到淀粉溶液中 搅拌10min；所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵或过氧化氢任意一种。所述的稳定剂为羟 甲基纤维素或聚乙烯醇任意一种。所述的防霉剂为苯甲酸或山梨酸或三梨酸钾或乳酸钠任 意一种。所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠或吐温-20或曲拉通-100任 意一种。
C.再将与淀粉质量比为1:1的乙酸乙烯酯溶液加入到经B步骤得到的淀粉溶液中 搅拌均匀，并在密闭条件下反应2-3h，得到淀粉乳液，其中乙酸乙烯酯应滴加到淀粉溶液 中。
D.再将与淀粉质量比为1:1的炭黑和石墨的混合物和与淀粉质量比为1:5的二甲 基甲酰胺加入经C步骤得到的淀粉乳液中，再搅拌30min，得到黑色粘稠状的液体，其中炭黑 与石墨的质量比为1:1~4。
E.依次将分别与淀粉质量比为0.001~0.01:1的消泡剂、硅烷偶联剂、成膜剂加入 到经D步骤得到的黑色粘稠状的液体中继续搅拌10min；所述消泡剂为磷酸三丁酯或有机硅 任意一种。所述的成膜剂为聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯或聚乙烯基吡咯烷酮中的任意一种。
F.再将经E步骤中的到的黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即 得到淀粉基导电碳胶。
具体实施例
实例1
一种环保型淀粉基水性导电碳胶的制备方法，制备方法按下列步骤进行：
A.将淀粉用α射线辐照，辐照剂量为20kGy，得到辐照后的淀粉。
B.将辐照后的淀粉取20g加入60g蒸馏水中在60摄氏度下搅拌使其膨胀得到淀粉 溶液，再依次将0.02g的过硫酸钾、0.02g的羟甲基纤维、0.02g的苯甲酸和0.02g的十二烷基 苯磺酸钠加入到淀粉溶液中搅拌10min。
C.再将20g乙酸乙烯酯溶液滴加入到经B步骤得到的淀粉溶液中搅拌均匀，并在密 闭条件下反应2h，得到淀粉乳液。
D.把总共为20g的炭黑与石墨和4g的二甲基甲酰胺加入经C步骤得到的淀粉乳液 中，搅拌30min，得到黑色粘稠状的液体，其中炭黑与石墨的质量比为1:1。
E.依次将0.2g的磷酸三乙酯、0.2g的硅烷偶联剂、0.2g的聚丙烯酰胺加入到经D步 骤得到的黑色粘稠状的液体中继续搅拌10min。
F.再将经E步骤中的到的黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即 得到淀粉基导电碳胶。
所得到的淀粉基水性导电碳胶有很好的延展性且有很好的导电性。对淀粉基水性 导电碳胶采用好氧呼吸参量法进行可生化评价，结果显示，其BOD生化需氧量可被微生物分 解的部分与COD化学需氧量全部污染物的比值为0.45具有较好的可生化性能。
实例2
一种环保型淀粉基水性导电碳胶的制备方法，制备方法按下列步骤进行：
A.将淀粉在电子束中辐照，辐照剂量为20kGy,得到辐照后的淀粉。
B.将辐照后的淀粉取20g加入60g蒸馏水中在60摄氏度下搅拌使其膨胀得到淀粉 溶液，再依次将0.02g的过硫酸铵、0.02g的羟甲基纤维素、0.02g的山梨酸和0.02g的十二烷 基硫酸钠加入到淀粉溶液中搅拌10min。
C.再将20g乙酸乙烯酯溶液滴加入到经B步骤得到的淀粉溶液中搅拌均匀，并在密 闭条件下反应2h，得到淀粉乳液。
D.把总共为20g的炭黑与石墨和4g的二甲基甲酰胺加入经C步骤得到的淀粉乳液 中，搅拌30min，得到黑色粘稠状的液体，其中炭黑与石墨的比为1:2。
E.依次将0.2g的磷酸三丁酯、0.2g的硅烷偶联剂、0.2g的聚氧化乙烯加入到经D步 骤得到的黑色粘稠状的液体中继续搅拌10min。
F.再将经E步骤中的到的黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即 得到淀粉基导电碳胶。
所得到的淀粉基水性导电碳胶有很好的延展性且有很好的导电性。对淀粉基水性 导电碳胶采用好氧呼吸参量法进行可生化评价，结果显示，其BOD生化需氧量可被微生物分 解的部分与COD化学需氧量全部污染物的比值为0.45具有较好的可生化性能。
实例3
一种环保型淀粉基水性导电碳胶的制备方法，制备方法按下列步骤进行：
A.将淀粉用γ射线辐照，辐照剂量为20kGy,得到辐照后的淀粉。
B.将辐照后的淀粉取20g加入60g蒸馏水中在60摄氏度下搅拌使其膨胀得到淀粉 溶液，再依次将0.02g的过氧化氢、0.02g的聚乙烯醇、0.02g的山梨酸钾和0.02g的吐温-20 加入到淀粉溶液中搅拌10min。
C.再将20g乙酸乙烯酯溶液滴加入到经B步骤得到的淀粉溶液中搅拌均匀，并在密 闭条件下反应3h，得到淀粉乳液。
D.把总共为20g的炭黑与石墨和4g的二甲基甲酰胺加入经C步骤得到的淀粉乳液 中，搅拌30min，得到黑色粘稠状的液体，其中炭黑与石墨的比为1:3。
E.依次将0.02g的有机硅、0.02g的硅烷偶联剂、0.02g的聚乙烯基吡咯烷酮加入到 经D步骤得到的黑色粘稠状的液体中继续搅拌10min。
F.再将经E步骤中的到的黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即 得到淀粉基导电碳胶。
所得到的淀粉基水性导电碳胶有很好的延展性且有很好的导电性。对淀粉基水性 导电碳胶采用好氧呼吸参量法进行可生化评价，结果显示，其BOD生化需氧量可被微生物分 解的部分与COD化学需氧量全部污染物的比值为0.45具有较好的可生化性能。
实例4
一种环保型淀粉基水性导电碳胶的制备方法，包括下列步骤：
A.将淀粉在电子束中辐照，辐照剂量为20kGy,得到辐照后的淀粉。
B.将辐照后的淀粉取20g加入60g蒸馏水中在60摄氏度下搅拌使其膨胀得到淀粉 溶液，再依次将0.02g的过氧化氢、0.02g的聚乙烯醇、0.02g的乳酸钠和0.02g的曲拉通-100 加入到淀粉溶液中搅拌10min。
C.再将20g乙酸乙烯酯溶液滴加入到经B步骤得到的淀粉溶液中搅拌均匀，并在密 闭条件下反应3h，得到淀粉乳液。
D.把总共为20g的炭黑与石墨和4g的二甲基甲酰胺加入经C步骤得到的淀粉乳液 中，搅拌30min，得到黑色粘稠状的液体，其中炭黑与石墨的比为2:3。
E.依次将0.02g的有机硅、0.02g的硅烷偶联剂、0.02g的聚氧化乙烯加入到经D步 骤得到的黑色粘稠状的液体中继续搅拌10min。
F.再将经E步骤中的到的黑色粘稠状的液体置于超声细胞粉碎机分散15分钟，即 得到淀粉基导电碳胶。
所得到的淀粉基水性导电碳胶有很好的延展性且有很好的导电性。对淀粉基水性 导电碳胶采用好氧呼吸参量法进行可生化评价，结果显示，其BOD生化需氧量可被微生物分 解的部分与COD化学需氧量全部污染物的比值为0.45具有较好的可生化性能。
