专利名称：电阻型湿敏元件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种湿敏元件，具体的说，涉及了一种电阻型湿敏元件及其制备方法。
背景技术：
湿度传感器兴起于20世纪70年代，在工农业生产、仓储保鲜、气象预报、国防、环保、家电、科研及航天等领域有着巨大的市场需求；现有的电阻型湿度传感器，由于结构设计、材料选取、感湿元件生产工艺等方面存在不足，在使用时，存在输出精度不高、湿度适应性差的问题。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种结构简单、阻值适中、性能优异、精度高、适应性强的电阻型湿敏元件，还提供了一种电阻型湿敏元件的制备方法。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种电阻型湿敏元件，它包括湿敏元件基片、设置在所述湿敏元件基片上的湿敏元件电极以及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和所述疏水高阻感湿薄膜通过热交联工艺复合在一起。一种电阻型湿敏元件的制备方法，它包括以下步骤 步骤1、在所述湿敏元件基片上制备所述湿敏元件电极；
取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液1 3毫升，加入到2 4毫升的无水乙醇中， 搅拌均勻，制得预聚液1;
向无水无氧的密闭容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、溴代正丁烷、无水乙醇， 在40 50°C的温度下，水浴密闭容器，并进行磁力搅拌，然后，以60 150毫升/分钟的流量通入氩气，反应20 30小时后，得到高分子溶液，再将所述高分子溶液倒入过量无水乙醚中，得到白色沉淀物，并将所述白色沉淀物在室温下真空干燥，得到白色粉料，最后，取所述白色粉料1 3克，溶于3. 5 6. 5毫升的无水乙醇中，制得预聚液2 ；
步骤2、将所述湿敏元件电极在预聚液1中提拉镀膜后，红外灯下烘1 3小时，再在预聚液2中提拉镀膜，然后，在80 100°C的烘箱中，进行热交联，保持6 10小时，即得电阻型湿敏元件。基于上述，在步骤1中，在所述湿敏元件基片上采用丝网印刷工艺印刷银浆导电点和叉指碳电极后，再采用回流焊工艺焊接上Y型引线，以此制备得到所述湿敏元件电极。基于上述，所述湿敏元件基片是氧化铝陶瓷基片。本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说，该电阻型湿敏元件是由两种阻值不同的感湿薄膜复合而成的，在低湿到高湿的不同湿度下，第一层亲水低阻感湿薄膜所采用的材料为氯化铵季铵盐等诸如此类含有强极性基团的高分子材料， 其亲水性较强，阻值整体偏低，第二层疏水高阻感湿薄膜所采用的材料为硅烷季铵盐等含有疏水性基团的材料，其疏水性较强，阻值整体偏高，将这两种阻值不同的感湿薄膜结合在一起，可得到阻值适中、性能优异、精度高、适应性强的湿敏元件。该制备方法将现有工艺与新配比的材料结合在一起，使制备的湿敏元件性能更为稳定、一致性强，其具有工艺简单、 易于实现、成本低等优点。
图1是所述电阻型湿敏元件的结构示意图。图2是所述湿敏元件1的实验数据图表。图3是所述湿敏元件2的实验数据图表。图4是所述湿敏元件3的实验数据图表。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，一种电阻型湿敏元件，它包括湿敏元件基片1、设置在所述湿敏元件基片1上的湿敏元件电极以及依次设置在所述湿敏元件电极上的亲水低阻感湿薄膜5和疏水高阻感湿薄膜6，所述亲水低阻感湿薄膜5和所述疏水高阻感湿薄膜6通过热交联工艺复合在一起；所述湿敏元件电极包括有一对叉指碳电极2、一对银浆导电点3和一对Y型引线 4，所述湿敏元件基片1是氧化铝陶瓷基片。一种电阻型湿敏元件的制备方法，它包括以下步骤
步骤1、在所述湿敏元件基片1上制备所述湿敏元件电极，具体包括在所述湿敏元件基片1上采用丝网印刷工艺印刷一对银浆导电点3和一对叉指碳电极2后，再采用回流焊工艺焊接上一对Y型引线4;
取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液，即取DMC溶液1 3毫升，加入到2 4毫升的无水乙醇中，搅拌均勻，制得预聚液1 ；
向无水无氧的密闭容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、溴代正丁烷、无水乙醇， 在40 50°C的温度下，水浴密闭容器，并进行磁力搅拌，然后，以60 150毫升/分钟的流量通入氩气，反应20 30小时后，得到高分子溶液，再将所述高分子溶液倒入过量无水乙醚中，得到白色沉淀物，并将所述白色沉淀物在室温下真空干燥，得到白色粉料，最后，取所述白色粉料1 3克，溶于3. 5 6. 5毫升的无水乙醇中，制得预聚液2 ；
步骤2、将所述湿敏元件电极的一对叉指碳电极2在预聚液1中提拉镀膜后，红外灯下烘1 3小时，再在预聚液2中提拉镀膜，然后，在80 100°C的烘箱中，进行热交联，保持 6 10小时，即得电阻型湿敏元件。实验测试采用相同的试验用湿敏元件基片和试验用湿敏元件电极，在相同的条件下，将试验用湿敏元件电极在预聚液中提拉镀膜，再在烘箱中进行热交联；将试验用湿敏元件电极在预聚液1中提拉镀膜、热交联，得到湿敏元件1 ；将试验用湿敏元件电极在预聚液2中提拉镀膜、热交联，得到湿敏元件2 ；将试验用湿敏元件电极在预聚液1中提拉镀膜后，红外灯下烘1 3小时，再在预聚液2中提拉镀膜、热交联，得到湿敏元件3。将所述湿敏元件1、所述湿敏元件2、所述湿敏元件3，分别放在LiCl、CH3COOK, MgCl2, K2CO3> NaBr, KI、NaCl, KC1、K2S04的饱和盐溶液内，该饱和盐溶液的湿度值分别为11%RH、23%RH、33%RH、43%RH、59%RH、70%RH、75%RH、85%RH、98%RH ；待所述湿敏元件 1、所述湿
敏元件2、所述湿敏元件3稳定后，采用LCR数字电桥，分别记录湿敏元件由低湿到高湿的输出阻值和由高湿到低湿的输出阻值，即吸湿状态下的输出阻值和脱湿状态下的输出阻值。实验效果从图2、图3和图4中可知，在不同湿度下，所述湿敏元件1的阻值整体偏�。鍪粼�2的阻值整体偏大，而所述湿敏元件3的阻值整体适中，湿度适应性强， 性能稳定。DMC溶液含有强极性基团一NH4CI，吸湿性强，所制备的湿敏元件阻值较�。煌尥榧撅а沃蠸i—0基团不仅仅起到了交联的作用，它同时还是一个疏水性基团，不易吸水，所制备的湿敏元件阻值较大；将DMC溶液和硅烷季铵盐结合所制备的湿敏元件，在低湿时，水汽仅与硅烷季铵盐作用，表现的是硅烷季铵盐的性质，阻值较大，在高湿时，水汽进入DMC 膜层上，表现出DMC溶液的性质，阻值较�。怀て诜胖檬保珼MC溶液吸湿溶胀，离子通道增大， 阻值趋于减�。柰榧撅а挝圆睿迅铰嫉缋胱蛹跎伲柚登饔谠龃螅裕街直∧そ岷系脑渥柚档奈榷ㄐ郧饔谠銮�。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
权利要求
1.一种电阻型湿敏元件，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，其特征在于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和所述疏水高阻感湿薄膜通过热交联工艺复合在一起。
2.权利要求1所述的电阻型湿敏元件的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤步骤 1、在所述湿敏元件基片上制备所述湿敏元件电极；取甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵溶液 1 3毫升，加入到2 4毫升的无水乙醇中，搅拌均勻，制得预聚液1 ；向无水无氧的密闭容器中依次加入3-氨丙基三乙氧基硅烷、溴代正丁烷、无水乙醇，在40 50°C的温度下， 水浴密闭容器，并进行磁力搅拌，然后，以60 150毫升/分钟的流量通入氩气，反应20 30小时后，得到高分子溶液，再将所述高分子溶液倒入过量无水乙醚中，得到白色沉淀物， 并将所述白色沉淀物在室温下真空干燥，得到白色粉料，最后，取所述白色粉料1 3克，溶于3. 5 6. 5毫升的无水乙醇中，制得预聚液2 ；步骤2、将所述湿敏元件电极在预聚液1中提拉镀膜后，红外灯下烘1 3小时，再在预聚液2中提拉镀膜，然后，在80 100°C的烘箱中，进行热交联，保持6 10小时，即得电阻型湿敏元件。
3.根据权利要求2所述的电阻型湿敏元件的制备方法，其特征在于在步骤1中，在所述湿敏元件基片上采用丝网印刷工艺印刷银浆导电点和叉指碳电极后，再采用回流焊工艺焊接上Y型引线，以此制备得到所述湿敏元件电极。
4.根据权利要求2或3所述的电阻型湿敏元件的制备方法，其特征在于所述湿敏元件基片是氧化铝陶瓷基片。
全文摘要
本发明提供一种电阻型湿敏元件及其制备方法，该湿敏元件包括湿敏元件基片、设置在所述湿敏元件基片上的湿敏元件电极以及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和所述疏水高阻感湿薄膜通过热交联工艺复合在一起。该制备方法包括在湿敏元件基片上制备湿敏元件电极；再制备预聚液1和预聚液2；再将所述湿敏元件电极在预聚液1中提拉镀膜后，红外灯下烘干，再在预聚液2中提拉镀膜，然后进行热交联，即得电阻型湿敏元件。该湿敏元件具有结构简单、阻值适中、性能优异、精度高、适应性强的优点，该制备方法具有工艺简单、易于实现、成本低优点。
文档编号G01N27/12GK102565146SQ20111044321
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者张利霞, 张小水, 王向涛, 祁明锋, 肜建娜 申请人:郑州炜盛电子科技有限公司
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