[发明专利]一种电阻型湿敏传感元件的制备方法

说明书

本发明提供一种高性能电阻型湿敏传感元件，包括湿敏传感元件基片和涂布在湿敏传感元件基片其表面的感湿薄膜，所述感湿薄膜由催化剂偶氮二异丁腈，溶剂四氢呋喃、苯乙烯、4VP在充满氮气的环境中通过常压溶液聚合反应生成，所述感湿薄膜通过真空烘干固定于湿敏传感元件基片其表面。本发明还提出了上述电阻型湿敏元件的制备方法。通过本发明的方案制作出的湿敏传感元件感应速度快，稳定性好，耐候性好，寿命长，同时制作过程耗时较短，具有显著的市场价值。

技术领域

本发明涉及湿敏元件领域，特别涉及一种电阻型湿敏传感元件及其制备方法。

背景技术

常规湿度传感器采用高分子电解质湿敏材料进行感应湿度的变化，例如聚 y-氨丙基三乙氧基硅烷季铵盐，也有直接采用氯化锂(li3cl)与高分子材料络合等通过离子导电随湿度变化，阻抗变化进行感应的机理进行湿度传感器制作，这类传感器在商业应用时最大的问题在于一旦湿度进入高湿(>85％RH)状态，部分离子在在电场的作用下会析出到水分子膜中，尤其在结露状态下，水分子形成露珠，将部分离子直接带离敏感膜，时间一长，传感器的阻抗会逐渐变大，最终会失效。

这类络合物最大问题是离子在高分子层内的位置是不稳定的，亲水性物质过多，离子容易与水形成基团，通过水分子及电场力的左右会流失，从而影响产品的寿命与效果。

专利申请号为20111044321.2，名称为“电阻型湿敏元件及制备方法”的专利文件中，公开了一种电阻型湿敏元件，包括湿敏元件基片和设置在所述湿敏元件基片上的湿敏元件电极，它还包括依次设置在所述湿敏元件电极上的亲水低阻感湿薄膜和疏水高阻感湿薄膜，所述亲水低阻感湿薄膜是由氯化铵季铵盐制得的亲水低阻感湿薄膜，所述疏水高阻感湿薄膜是由硅烷季铵盐制得的疏水高阻感湿薄膜，所述亲水低阻感湿薄膜和所述疏水高阻感湿薄膜通过热交联工艺复合在一起。此项技术制作出的电阻型湿敏元件结构简单、性能优异，但是反应时间较长，且需要将两层不同的感湿薄膜通过热交联的方式结合，制作过程中容易出现不稳定因素，在增加产能时存在较大阻碍。

因此，需要研发一种制作耗时更短，且感应速度快，稳定性好，寿命长的电阻型湿敏传感元件。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在提出一种电阻型湿敏传感元件及其制备方法。

一种高性能电阻型湿敏传感元件，包括湿敏传感元件基片和涂布在湿敏传感元件基片其表面的感湿薄膜，所述感湿薄膜由偶氮二异丁腈、四氢呋喃、苯乙烯、4VP在充满氮气的环境中通过常压溶液聚合反应生成，所述感湿薄膜通过真空烘干固定于湿敏传感元件基片其表面。

进一步地，所述湿敏传感元件基片其材料为96％氧化铝陶瓷基板，所述湿敏传感元件基片上丝印印刷有叉指状导电层，湿敏传感元件基片其末端设置有引脚。

一种高性能电阻型湿敏传感元件的制备方法，包括以下步骤：

第一步：在充氮环境下将苯乙烯、4VP蒸馏提纯到纯度为99％。

第二步：在充氮环境，100℃水浴下，以2.0±0.1g偶氮二异丁腈为催化剂， 3000ml±50ml四氢呋喃为溶剂，加入200-300ml苯乙烯与1-2ml 4VP，在常压下，进行聚合反应，反应时间为7-10小时，生成聚苯乙烯-4VP聚合物。

第三步：将合成完毕后获得的溶液，通过加入蒸馏水，进行萃取，过滤后得到聚合物凝聚物，在真空状态下120℃烘干，4小时后，研磨成粉末。

第四步：称量适量的粉末，在粉末中加入5ml溴代正丁烷，30ml二甲基甲酰胺，配成溶液，并将制得的溶液在60℃-75℃下恒温水浴并磁力搅拌处理4小时。

第五步：取出溶液，将湿敏传感元件基片浸入溶液中9.0±0.1mm并保持3-5 秒进行浸涂，浸涂完毕后，通过表面流平，及自然干燥形成膜。