摘要：高分子湿度传感器的研究始于1938年.自1978年芬兰Vaisala Co成功地研制了Humicap以来,高分子湿度传感器的优异性能在国外获得各研究、应用领域的广泛认同,现已在气象、纺织、食品加工及蔬菜保鲜等方面广泛应用.但高分子电阻式感湿材料,一般是由疏水性单体和亲水性单体聚合而成的高分子电解质,其种类及化学结构对传感器的性能影响很大.通常的高分子电解质,在高温高湿环境下长期使用时,呈现类似溶解水状态,严重时感湿膜有流移现象.因此电阻式感湿材料设计的重点就是如何改善感湿材料的耐高湿、耐水性.本文采用电子束预辐照引发接枝的方法,在高密度聚乙烯(HDPE)上接枝丙烯酸(AA)和对苯乙烯磺酸钠(SSS),在疏水性聚合物分子链上,接枝了亲水性的磺酸基团和羧酸基团,以此共聚物作感湿膜,制成湿敏元件,并研究了湿敏元件的湿敏性能.实验表明,制备的HDPE-SSS-AA接枝膜具有良好的湿敏特性,响应时间在1min内,恢复时间在3min内,湿滞小(<2﹪RH),稳定性好,量程宽.图1为接枝前后的HDPE膜的SEM图.在恒温25℃、标准湿度条件下,测定制备的湿敏元件在不同接枝率条件下电阻随湿度的变化关系曲线,如图2所示.由图2可知,制备的湿敏元件在不同的接枝率下均有湿敏特性,在接枝率Gt=69.6﹪时,当湿度从5﹪变化到98﹪时,湿敏元件的电阻变化范围有近3个数量级,且随着接枝率的增大电阻变化幅度也逐渐增加,在接枝率Gt=227.7﹪时, RH从5﹪变化到98﹪湿敏元件的电阻变化范围达到了4个数量级.这表明制备的湿敏元件对湿度变化有较大范围的阻值变化,具有较好的湿敏特性,且湿敏响应范围较大.在恒温25℃条件下,测定了湿敏元件在湿度为5﹪RH和98﹪RH条件下变化的响应-恢复曲线,结果表明湿敏元件在不同的接枝率下均有较好的响应-恢复特性,响应时间基本在1min 以内,恢复时间在7min 以内,湿滞小于2﹪ RH.且随着接枝率的增加,恢复时间、湿滞逐渐减小.并进一步考察了接枝膜的稳定性,结果表明该接枝膜具有较高的稳定性,可在高温、高湿条件下工作.
