文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
聚酰亚胺(PI)和醋酸丁酸纤维(CAB)电容式湿敏材料的复合
设计和湿敏特性的研究
姓名:王金星
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:刘天模
20050401
摘要
摘要
高分子电容式湿敏材料已经成为制作湿敏传感器最有前途的一类材料之一。聚
酰亚胺类材料作为电容式湿敏材料普遍存在线性输出呈凸形、具有负电容温度系
数的缺点,而醋酸纤维类材料作为湿敏材料普遍存在线性输出呈凹形、具有正电
容温度系数的缺点。为充分利用二者的高灵敏度和低湿滞优点,作者提出了制作
成复合湿敏元件的思路,力图研制出特性互补、并具有其它良好湿敏特性的电容
式湿敏元件,为实用性湿敏传感器的研究打下基础。
本文首先以二步法制作了一种芳香族的聚酰亚胺材料,利用 FT-IR、DSC-TG
等手段对该材料的生成反应和生成条件进行了研究,探讨了该聚酰亚胺的生成机
理。将该材料制作成电容式薄膜湿敏元件后检测了它对于水汽的灵敏度、响应时
间、温度系数、线性度、湿滞等湿敏特性,还考察了膜厚、加热温度、热膨胀、
污染和老化处理等因素对其特性的影响。另外,通过大量的实验,探究了 CAB-
55-1 型醋酸丁酸纤维的湿敏特性,通过添加醇类添加物对其进行改性,结果获得
较好效果。研究了热处理温度、膜厚、热膨胀、污染气体和老化处理等因素对其
特性的影响。在充分掌握了聚酰亚胺类材料和 CAB-55-1 型醋酸丁酸纤维的湿
敏特性的基础上,提出并制作了共混和层混两种电容式复合湿敏元件,通过对共
混和层混湿敏元件的测试和影响因素研究,发现制得了湿敏特性优于聚酰亚胺和
醋酸丁酸纤维的湿敏元件。特别是制得的共混复合元件的湿敏特性更是得到极大
互补,最终达到了以下湿敏特性:63%变化量响应时间为 ,灵敏度为
/%RH、温度系数仅为-%RH/℃、线性输出几乎为直线、最大湿滞
为 %RH。另外,本文还探讨了高分子电容式湿敏元件的制作、感湿机理及水
分在聚合物中的渗透行为等。
关键词:聚酰亚胺,醋酸丁酸纤维,电容式,湿敏材料,复合薄膜
I
重庆大学硕士学位论文
ABSTRACT
Polymer capacitive humidity_sensitive material has e the promising material
for making humidity_sensitive sensors. As one kind of the capacitive
humidity_sensitive materials PI has disadvantages of a negative temperature coefficient
and a protrude output while CAB has disadvantages of a positive temperature
coefficient and a concave output. In order to make use of the advantages of high
sensitivity and low humidity-sensitive hysteresis and achiecve matual assist, the author
presents the consideration of pound sensors and the final intention is to
develop humidity_sensitive sensors with good humidity sensitivity and give the base for
the research of humidity_sensitive sensors.
This auther has obtained one of PI family with phenyl through two-step method and
has done many research about the reation, the conditions of this having
made sensors with PI,he tested the main humidity properties of PI and the influence of
many factors to PI sensors. And then he did with CAB-55-1 with the same
on the