The utility model relates to an impedance type humidity sensor based on a solution processing polymer modified silica particle and a preparation method thereof, belonging to the technical field of humidity sensitive materials and humidity sensitive element preparation technology. The invention provides modified silica particles in the olefinic bond, polymerization on silica particles modified with polar polymers by free radicals, using silica particles as the framework to provide a hydrophilic polymer chain, at the same time after polymer modified silica particles can stably dispersed in a solvent, can use the method of solution processing preparation of humidity element. The preparation of polymer modified silica particles impedance type humidity sensor based on the method, through the processing with interdigital electrodes prepared by solution substrate surface humidity sensitive film, the impedance detection of moisture sensitive components change with humidity detect relative humidity of the environment. The method of the invention is simple and reliable, and is easy to realize batch preparation of low cost and high stability humidity sensitive components.
【技术实现步骤摘要】
一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的阻抗型湿敏元件及其制备方法
本专利技术属于湿敏材料及湿敏元件制备
,具体涉及一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的阻抗型湿敏元件及其制备方法。
技术介绍
对湿度的检测和控制在工农业生产、气象预测、智能家居、文物保护等诸多领域有着广阔的需求。湿度传感器可对环境湿度进行定量监测。根据检测技术的不同,可分为声表面波型、质量型、电容型、阻抗型等。其中,阻抗型湿度传感器具有结构简单、信号处理方便的优点,是最具应用潜力的一类湿度传感器。阻抗型湿度传感器的工作原理是通过测量敏感材料在不同湿度环境中由于吸附水分子引起的元件阻抗的变化实现对环境湿度的检测。湿敏材料包括双亲性有机聚合物材料、半导体氧化物材料及各种复合材料等。双亲性有机聚合物材料具有可溶液加工的优点,但高湿条件下的稳定性能不够理想;半导体氧化物材料稳定性好,但不易进行溶液加工,且脱附一般比较困难。基于介孔二氧化硅担载湿度活性物质(如LiCl)的复合湿敏材料能够实现全湿度范围的检测,其中二氧化硅本身并不是良好的湿敏材料,其作用是作为母体提供稳定的骨架结构。该类复合湿敏材料需要通过物理共混进行制备,缺点在于二氧化硅和湿度活性物质之间没有离子键或共价键等强化学键存在,难以保证湿度活性物质在二氧化硅中的均匀分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的阻抗型湿敏元件制备方法。本专利技术提出在烯键修饰的二氧化硅粒子上,利用自由基聚合反应在二氧化硅粒子上修饰极性聚合物,以二氧化硅粒子作为骨架,以聚合物链提供亲水性,同时经过聚合物修饰的 ...
【技术保护点】
一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的阻抗型湿敏元件的制备方法,其步骤如下:(1)利用带烯基的三乙氧基硅烷在碱性水溶液中于60~80℃下水解3~5小时,水解产物以乙醇为溶剂进行离心收集,离心产物干燥后得到烯键修饰的二氧化硅粒子;(2)将步骤(1)中制备的烯键修饰的二氧化硅粒子分散在溶剂中,加入单体和引发剂,利用自由基聚合,于55~70℃下反应40~60小时后在无水乙醚中进行沉淀收集,产物干燥后得到聚合物修饰的二氧化硅粒子;(3)将步骤(2)中制备的聚合物修饰二氧化硅粒子分散在溶剂中,超声制备稳定的分散溶液;(4)将步骤(3)中制备的溶液滴涂或旋涂在印有叉指电极的衬底上获得敏感膜,自然晾干后得到本专利技术所述的湿敏元件。
【技术特征摘要】
1.一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的阻抗型湿敏元件的制备方法,其步骤如下:(1)利用带烯基的三乙氧基硅烷在碱性水溶液中于60~80℃下水解3~5小时,水解产物以乙醇为溶剂进行离心收集,离心产物干燥后得到烯键修饰的二氧化硅粒子;(2)将步骤(1)中制备的烯键修饰的二氧化硅粒子分散在溶剂中,加入单体和引发剂,利用自由基聚合,于55~70℃下反应40~60小时后在无水乙醚中进行沉淀收集,产物干燥后得到聚合物修饰的二氧化硅粒子;(3)将步骤(2)中制备的聚合物修饰二氧化硅粒子分散在溶剂中,超声制备稳定的分散溶液;(4)将步骤(3)中制备的溶液滴涂或旋涂在印有叉指电极的衬底上获得敏感膜,自然晾干后得到本发明所述的湿敏元件。2.如权利要求1所述的一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的阻抗型湿敏元件的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的带烯基的三乙氧基硅烷的结构式为(CH3CH2O)3Si-R,R=-CnH2n-1,2≤n≤8。3.如权利要求2所述的一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的阻抗型湿敏元件的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的含烯键的基团为乙烯基CH2=CH-、烯丙基CH2=CH-CH2-或烯丁基CH2=CH-CH2-CH2-。4.如权利要求1所述的一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的阻抗型湿敏元件的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的碱性水溶液的pH=8.5~9.5。5.如权利要求1所述的一种基于可溶液加工聚合物修饰二氧化硅粒子的...
【专利技术属性】
技术研发人员:费腾,张彤,赵红然,刘森,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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