電阻型溼敏元件及其製備方法
2023-05-09 07:15:56 1
專利名稱：電阻型溼敏元件及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種溼敏元件，具體的說，涉及了一種電阻型溼敏元件及其製備方法。
背景技術：
溼度傳感器興起於20世紀70年代，在工農業生產、倉儲保鮮、氣象預報、國防、環保、家電、科研及航天等領域有著巨大的市場需求；現有的電阻型溼度傳感器，由於結構設計、材料選取、感溼元件生產工藝等方面存在不足，在使用時，存在輸出精度不高、溼度適應性差的問題。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供了一種結構簡單、阻值適中、性能優異、精度高、適應性強的電阻型溼敏元件，還提供了一種電阻型溼敏元件的製備方法。為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案是一種電阻型溼敏元件，它包括溼敏元件基片、設置在所述溼敏元件基片上的溼敏元件電極以及依次設置在所述溼敏元件電極上的親水低阻感溼薄膜和疏水高阻感溼薄膜，所述親水低阻感溼薄膜和所述疏水高阻感溼薄膜通過熱交聯工藝複合在一起。一種電阻型溼敏元件的製備方法，它包括以下步驟 步驟1、在所述溼敏元件基片上製備所述溼敏元件電極；
取甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨溶液1 3毫升，加入到2 4毫升的無水乙醇中， 攪拌均勻，製得預聚液1;
向無水無氧的密閉容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基矽烷、溴代正丁烷、無水乙醇， 在40 50°C的溫度下，水浴密閉容器，並進行磁力攪拌，然後，以60 150毫升/分鐘的流量通入氬氣，反應20 30小時後，得到高分子溶液，再將所述高分子溶液倒入過量無水乙醚中，得到白色沉澱物，並將所述白色沉澱物在室溫下真空乾燥，得到白色粉料，最後，取所述白色粉料1 3克，溶於3. 5 6. 5毫升的無水乙醇中，製得預聚液2 ；
步驟2、將所述溼敏元件電極在預聚液1中提拉鍍膜後，紅外燈下烘1 3小時，再在預聚液2中提拉鍍膜，然後，在80 100°C的烘箱中，進行熱交聯，保持6 10小時，即得電阻型溼敏元件。基於上述，在步驟1中，在所述溼敏元件基片上採用絲網印刷工藝印刷銀漿導電點和叉指碳電極後，再採用回流焊工藝焊接上Y型引線，以此製備得到所述溼敏元件電極。基於上述，所述溼敏元件基片是氧化鋁陶瓷基片。本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著進步，具體的說，該電阻型溼敏元件是由兩種阻值不同的感溼薄膜複合而成的，在低溼到高溼的不同溼度下，第一層親水低阻感溼薄膜所採用的材料為氯化銨季銨鹽等諸如此類含有強極性基團的高分子材料， 其親水性較強，阻值整體偏低，第二層疏水高阻感溼薄膜所採用的材料為矽烷季銨鹽等含有疏水性基團的材料，其疏水性較強，阻值整體偏高，將這兩種阻值不同的感溼薄膜結合在一起，可得到阻值適中、性能優異、精度高、適應性強的溼敏元件。該製備方法將現有工藝與新配比的材料結合在一起，使製備的溼敏元件性能更為穩定、一致性強，其具有工藝簡單、 易於實現、成本低等優點。
圖1是所述電阻型溼敏元件的結構示意圖。圖2是所述溼敏元件1的實驗數據圖表。圖3是所述溼敏元件2的實驗數據圖表。圖4是所述溼敏元件3的實驗數據圖表。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。如圖1所示，一種電阻型溼敏元件，它包括溼敏元件基片1、設置在所述溼敏元件基片1上的溼敏元件電極以及依次設置在所述溼敏元件電極上的親水低阻感溼薄膜5和疏水高阻感溼薄膜6，所述親水低阻感溼薄膜5和所述疏水高阻感溼薄膜6通過熱交聯工藝複合在一起；所述溼敏元件電極包括有一對叉指碳電極2、一對銀漿導電點3和一對Y型引線 4，所述溼敏元件基片1是氧化鋁陶瓷基片。一種電阻型溼敏元件的製備方法，它包括以下步驟
步驟1、在所述溼敏元件基片1上製備所述溼敏元件電極，具體包括在所述溼敏元件基片1上採用絲網印刷工藝印刷一對銀漿導電點3和一對叉指碳電極2後，再採用回流焊工藝焊接上一對Y型引線4;
取甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨溶液，即取DMC溶液1 3毫升，加入到2 4毫升的無水乙醇中，攪拌均勻，製得預聚液1 ；
向無水無氧的密閉容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基矽烷、溴代正丁烷、無水乙醇， 在40 50°C的溫度下，水浴密閉容器，並進行磁力攪拌，然後，以60 150毫升/分鐘的流量通入氬氣，反應20 30小時後，得到高分子溶液，再將所述高分子溶液倒入過量無水乙醚中，得到白色沉澱物，並將所述白色沉澱物在室溫下真空乾燥，得到白色粉料，最後，取所述白色粉料1 3克，溶於3. 5 6. 5毫升的無水乙醇中，製得預聚液2 ；
步驟2、將所述溼敏元件電極的一對叉指碳電極2在預聚液1中提拉鍍膜後，紅外燈下烘1 3小時，再在預聚液2中提拉鍍膜，然後，在80 100°C的烘箱中，進行熱交聯，保持 6 10小時，即得電阻型溼敏元件。實驗測試採用相同的試驗用溼敏元件基片和試驗用溼敏元件電極，在相同的條件下，將試驗用溼敏元件電極在預聚液中提拉鍍膜，再在烘箱中進行熱交聯；將試驗用溼敏元件電極在預聚液1中提拉鍍膜、熱交聯，得到溼敏元件1 ；將試驗用溼敏元件電極在預聚液2中提拉鍍膜、熱交聯，得到溼敏元件2 ；將試驗用溼敏元件電極在預聚液1中提拉鍍膜後，紅外燈下烘1 3小時，再在預聚液2中提拉鍍膜、熱交聯，得到溼敏元件3。將所述溼敏元件1、所述溼敏元件2、所述溼敏元件3，分別放在LiCl、CH3COOK, MgCl2, K2CO3> NaBr, KI、NaCl, KC1、K2S04的飽和鹽溶液內，該飽和鹽溶液的溼度值分別為11%RH、23%RH、33%RH、43%RH、59%RH、70%RH、75%RH、85%RH、98%RH ；待所述溼敏元件 1、所述溼
敏元件2、所述溼敏元件3穩定後，採用LCR數字電橋，分別記錄溼敏元件由低溼到高溼的輸出阻值和由高溼到低溼的輸出阻值，即吸溼狀態下的輸出阻值和脫溼狀態下的輸出阻值。實驗效果從圖2、圖3和圖4中可知，在不同溼度下，所述溼敏元件1的阻值整體偏小，所述溼敏元件2的阻值整體偏大，而所述溼敏元件3的阻值整體適中，溼度適應性強， 性能穩定。DMC溶液含有強極性基團一NH4CI，吸溼性強，所製備的溼敏元件阻值較小；娃烷季銨鹽中Si—0基團不僅僅起到了交聯的作用，它同時還是一個疏水性基團，不易吸水，所製備的溼敏元件阻值較大；將DMC溶液和矽烷季銨鹽結合所製備的溼敏元件，在低溼時，水汽僅與矽烷季銨鹽作用，表現的是矽烷季銨鹽的性質，阻值較大，在高溼時，水汽進入DMC 膜層上，表現出DMC溶液的性質，阻值較小；長期放置時，DMC溶液吸溼溶脹，離子通道增大， 阻值趨於減小，矽烷季銨鹽吸溼性差，脫附慢，導電離子減少，阻值趨於增大，所以，將兩種薄膜結合的元件，其阻值的穩定性趨於增強。最後應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案範圍當中。
權利要求
1.一種電阻型溼敏元件，包括溼敏元件基片和設置在所述溼敏元件基片上的溼敏元件電極，其特徵在於它還包括依次設置在所述溼敏元件電極上的親水低阻感溼薄膜和疏水高阻感溼薄膜，所述親水低阻感溼薄膜和所述疏水高阻感溼薄膜通過熱交聯工藝複合在一起。
2.權利要求1所述的電阻型溼敏元件的製備方法，其特徵在於，它包括以下步驟步驟 1、在所述溼敏元件基片上製備所述溼敏元件電極；取甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨溶液 1 3毫升，加入到2 4毫升的無水乙醇中，攪拌均勻，製得預聚液1 ；向無水無氧的密閉容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基矽烷、溴代正丁烷、無水乙醇，在40 50°C的溫度下， 水浴密閉容器，並進行磁力攪拌，然後，以60 150毫升/分鐘的流量通入氬氣，反應20 30小時後，得到高分子溶液，再將所述高分子溶液倒入過量無水乙醚中，得到白色沉澱物， 並將所述白色沉澱物在室溫下真空乾燥，得到白色粉料，最後，取所述白色粉料1 3克，溶於3. 5 6. 5毫升的無水乙醇中，製得預聚液2 ；步驟2、將所述溼敏元件電極在預聚液1中提拉鍍膜後，紅外燈下烘1 3小時，再在預聚液2中提拉鍍膜，然後，在80 100°C的烘箱中，進行熱交聯，保持6 10小時，即得電阻型溼敏元件。
3.根據權利要求2所述的電阻型溼敏元件的製備方法，其特徵在於在步驟1中，在所述溼敏元件基片上採用絲網印刷工藝印刷銀漿導電點和叉指碳電極後，再採用回流焊工藝焊接上Y型引線，以此製備得到所述溼敏元件電極。
4.根據權利要求2或3所述的電阻型溼敏元件的製備方法，其特徵在於所述溼敏元件基片是氧化鋁陶瓷基片。
全文摘要
本發明提供一種電阻型溼敏元件及其製備方法，該溼敏元件包括溼敏元件基片、設置在所述溼敏元件基片上的溼敏元件電極以及依次設置在所述溼敏元件電極上的親水低阻感溼薄膜和疏水高阻感溼薄膜，所述親水低阻感溼薄膜和所述疏水高阻感溼薄膜通過熱交聯工藝複合在一起。該製備方法包括在溼敏元件基片上製備溼敏元件電極；再製備預聚液1和預聚液2；再將所述溼敏元件電極在預聚液1中提拉鍍膜後，紅外燈下烘乾，再在預聚液2中提拉鍍膜，然後進行熱交聯，即得電阻型溼敏元件。該溼敏元件具有結構簡單、阻值適中、性能優異、精度高、適應性強的優點，該製備方法具有工藝簡單、易於實現、成本低優點。
文檔編號G01N27/12GK102565146SQ20111044321
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者張利霞, 張小水, 王向濤, 祁明鋒, 肜建娜 申請人:鄭州煒盛電子科技有限公司