基于可溶性聚酰亚胺电容型湿度传感器的研制

【摘要】高分子电容式湿敏材料是为目前最具有潜力的湿敏材料。聚酰亚胺作为电容式湿敏材料存在灵敏度不够、湿滞较大以及非线性输出等问题。为了克服以上缺点,本文提出了在聚酰亚胺主链上引入强疏水性侧基三氟甲基,并利用静电纺丝的方法制备纳米纤维湿敏材料,以期能制成高灵敏度、低湿滞的电容式湿敏材料,并研究了氟含量以及湿敏膜的几何形貌对其湿敏特性的影响。首先以1,4-双(4-氨基-3-三氟甲基苯氧基)苯和对氯硝基苯为起始原料经过两步有机反应分别合成了含氟和不含氟两种二胺单体,之后再与二苯醚四酸二酐经一步法反应生成一系列不同氟含量的聚酰亚胺。利用FT-IR,1H-NMR,DSC,TG等手段对聚合物进行表征,结果显示,所制备的聚合物玻璃化转变温度在210℃左右,氮气氛围下10%热失重温度在550℃以上。该系列聚酰亚胺常温下能溶于DMAC、NMP、DMF等强极性有机溶剂中,利用溶液浇铸法和静电纺丝的方法将三种聚酰亚胺分别制成两种不同薄膜,对比二者的接触角大小,前者要明显大于后者,并且接触角的大小与氟含量成正比。将各种聚合物湿敏薄膜制作成不同形式的电容式湿敏元件后,检测了它们对水汽的灵敏度,湿滞,温度系数,线性度等湿敏特性。比较了不同氟含量的湿敏电容之间湿敏特性的差异,以及不同几何结构湿敏电容之间湿敏特性的区别。通过比较发现,电纺膜制备的湿敏电容灵敏度要高于溶液浇注膜(最大达到了5.27PF/RH%),但其湿滞较后者要大；并且湿滞跟灵敏度的大小与氟含量的多少无关。此外电纺膜湿敏电容温度系数较大,易受温度变化的影响。
【作者】陈心笛；
【导师】杨胜林；
【作者基本信息】东华大学，材料工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】1,4-双(4-氨基-3-三氟甲基苯氧基)苯；可溶性聚酰亚胺；电容式；湿度传感器；静电纺丝；

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