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專利名稱：濕度傳感器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來檢測和確定周圍大氣的濕度的濕度傳感器及其制作方法。
傳統(tǒng)的濕度傳感器被設(shè)計(jì)成通過電性能(一般是電阻)的改變來檢測濕度。已知的傳感器采用諸如氯化鋰、金屬氧化物和有機(jī)聚合物之類的電解質(zhì)作為濕度敏感材料。但是，采用諸如氯化鋰之類的電解質(zhì)的濕度傳感器僅能測量窄的濕度范圍且耐水性差，其性能會由于結(jié)露和潤濕而改變。采用金屬氧化物的濕度傳感器耐水但敏感性差。在單獨(dú)使用時，由于缺乏長期穩(wěn)定性，它們需要一種熱清潔回路，這會增加運(yùn)作費(fèi)用。這種傳感器的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。
在濕度敏感材料中，有機(jī)聚合物、特別是帶有季銨鹽基團(tuán)的聚電解質(zhì)已被廣泛地用在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中，并且頗受贊賞。例如，日本專利公告(JP-B)61-54176公開了一種濕度敏感材料，它包含膠乳顆粒的聚集體，該膠乳顆粒由一種疏水單體與一種離子型或非離子型親水單體的共聚物形成，且具有親水表層。其中列舉了一些伯至季銨鹽型的陽離子化合物。
JP-B62-7976公開了一種聚合物型的濕度敏感材料，它是由含有2-羥基-3-異丁烯酰氧丙基三甲基氯化銨的化合物聚合至1000-10000的聚合度而得到的。
JP-B2-24465公開了一種濕度敏感聚合物薄膜，該聚合物具有以下結(jié)構(gòu)式-(N+(R1)(R2)X--A-N+(R3)(R4)X--B)n-其中R1至R4是烷基，X-是鹵化物離子，A和B各自為-(CH2)m-，其中m≥2。為了改進(jìn)對基材的粘附性和耐水性，該聚合物可以與諸如聚乙烯基吡咯烷酮之類的其它聚合物共混。該共混物也能有效地形成濕度敏感薄膜。
但是，采用以上列舉的聚電解質(zhì)作為濕度敏感材料的濕度傳感器仍有差的耐水性，這種聚電解質(zhì)在高濕度區(qū)、特別是在結(jié)露氣氛中會被部分浸出。它們還受到滯后現(xiàn)象之害，根據(jù)濕度是在升高還是在降低，它們在同一濕度下產(chǎn)生不同的輸出值。在相對濕度(RH)低于10％的低濕度區(qū)，它們具有非常高的電阻值，以至于不可能進(jìn)行有效的濕度測量。
US5,546,802(對應(yīng)于TDK公司的日本專利2,808,255)公開了一種濕度傳感器，它包含一種聚合物電解質(zhì)，這種聚合物電解質(zhì)帶有被引入端部的烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)，并帶有季銨鹽基團(tuán)。該傳感器十分耐水，能在凝結(jié)氣氛中穩(wěn)定地工作，并在寬的濕度范圍內(nèi)產(chǎn)生恒定的輸出值但是，為了使采用了以上定義的聚合物電解質(zhì)的濕度傳感器在凝結(jié)氣氛中產(chǎn)生恒定的輸出值濕度敏感膜的厚度必須被限定為低于某一限度。如此薄的膜對各種氣體都非常敏感，使得輸出性能因此而大幅度改變。因此，這種傳感器的缺點(diǎn)是在濕熱條件下缺乏長期穩(wěn)定性。如果濕度敏感膜的厚度增加到超出上述限度，很可能會發(fā)生剝落和斷裂。
本發(fā)明的首要目的是提供一種濕度傳感器裝置，它具有一種濕度敏感薄膜，該薄膜耐水，即使在結(jié)露氣氛中也能長期保持有效、穩(wěn)定的性能，并在寬的濕度范圍內(nèi)以穩(wěn)定的方式產(chǎn)生準(zhǔn)確的輸出值。
一方面，本發(fā)明提供了一種濕度傳感器，它包含一個絕緣基材，一對布置在基材上并在兩者之間劃定有間隙的對立電極，至少位于間隙處的一層合硅底涂層，以及位于底涂層上的一層濕度敏感薄膜。該濕度敏感薄膜含有一種帶有烯屬不飽和基團(tuán)的導(dǎo)電聚合物的交聯(lián)產(chǎn)物，并且該薄膜借助一種互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)而被物理地結(jié)合到底涂層上。
另一方面，本發(fā)明提供了一種濕度傳感器，它包含一個絕緣基材，一對布置在基材上并在兩者之間劃定有間隙的對立電極，至少位于間隙處的一層含硅底涂層，以及位于底涂層上的一層濕度敏感薄膜。該濕度敏感薄膜含有下式(Ⅰ)聚合物的交聯(lián)產(chǎn)物，并且該薄膜借助未經(jīng)脫鹵反應(yīng)的共價(jià)鍵而結(jié)合到所述底涂層上。 這里的A和B各自為二價(jià)基團(tuán)；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6各自為一價(jià)基團(tuán)，Y1至Y6中的至少一個是以烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)封端的基團(tuán)；與氮(N)原子相連的Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、A及它們的一部分中的至少兩個，或與氮(N)原子相連的Y4、Y5、Y6、B及它們的一部分中的至少兩個，連接在一起，可以與氮原子形成一個環(huán)；X-是鹵離子；以及字母n是2-5000的數(shù)。
優(yōu)選地，第二實(shí)施方案的濕度敏感薄膜是借助一種互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)被物理地結(jié)合到所述底涂層上的。
一般，濕度敏感薄膜的厚度為0.1-20μm。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚合物具備下式(Ⅱ)或(Ⅲ)。
這里的A和B各自為二價(jià)基團(tuán)；R1、R2、R3和R4各自為烷基或鏈烯基；一對R1與R2、R1與A或A的一部分、R2與A或A的一部分、R3與R4、R3與A或A的一部分、R4與A或A的一部分、R1與R3、R1與R4、R2與R3、或者R2與R4，連接在一起，可以與氮(N)原子形成一個環(huán)；L是一個二價(jià)基團(tuán)；R是氫或烷基；X-是鹵離子；n是2-5000的數(shù)；以及R5和R6各自為烷基或鏈烯基。
優(yōu)選地，用A表示的二價(jià)基團(tuán)是亞烷基亞鏈烯基或亞芳基或它們的混合物；用B表示的二價(jià)基團(tuán)是可以插入氧基(-O-)和羰基(-CO-)中的至少一個的亞烷基、亞鏈烯基或亞芳基或它們的混合物。
這種聚合物一般是這樣得到的使二胺化合物與二鹵代化合物反應(yīng)形成中間聚合物，再將烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)引入該中間聚合物的每一端。
另一方面，本發(fā)明提供了一種制作濕度傳感器的方法，包括以下步驟將含有至少一個可水解基團(tuán)和一個帶有不飽和鍵的有機(jī)基團(tuán)的硅烷化合物涂覆到基材上，形成一層底涂層，將包含著帶有烯屬不飽和基團(tuán)的導(dǎo)電聚合物的溶液涂覆到該底涂層上，和將該導(dǎo)電聚合物暴露在輻射中以使該聚合物交聯(lián)并使該聚合物與硅烷化合物結(jié)合在一起，從而形成濕度敏感薄膜。
優(yōu)選地，導(dǎo)電聚合物與硅烷化合物之間的結(jié)合是由烯屬不飽和基團(tuán)與不飽和鍵之間的交聯(lián)所形成的共價(jià)鍵造成的。通常，輻射是紫外線輻射。優(yōu)選地，這里所用的導(dǎo)電聚合物具有以上定義的化學(xué)式(Ⅰ)。 這里的A和B各自為二價(jià)基團(tuán)；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6各自為一價(jià)基團(tuán)，Y1至Y6中的至少一個是以烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)封端的基團(tuán)；與氮(N)原子相連的Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、A及它們的一部分中的至少兩個或與氮(N)原子相連的Y4、Y5、Y6、B及它們的一部分中的至少兩個，連接在一起，可以與氮原子形成一個環(huán)；X-是鹵離子；以及字母n是2-5000的數(shù)。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，硅烷化合物具有下式(Ⅳ)X0n(CH3)3-nSi-R0(Ⅳ)其中X0是可水解基團(tuán)，R0是有機(jī)基團(tuán)，以及n是1、2或3的整數(shù)。
優(yōu)點(diǎn)在本發(fā)明的濕度傳感器中，帶有由硅連接的不飽和鍵的底涂層覆蓋了絕緣基材上的一對對立電極，任何一種式(Ⅰ)至(Ⅲ)的導(dǎo)電聚合物濕度敏感層位于該底涂層上。
提供包含著帶有由硅連接的不飽和鍵的化合物(優(yōu)選地為式(Ⅳ)化合物)的底涂層，是為了在上層的導(dǎo)電聚合物濕度敏感層與底層的基材和電極之間建立牢固或緊密的鍵連。這種化合物一般選自帶有乙烯基、甲基丙烯酸基或丙烯酸基的硅烷偶合劑或硅烷化合物。
濕度敏感層包含著用式(Ⅰ)、優(yōu)選用式(Ⅱ)或(Ⅲ)表示的聚合物的交聯(lián)產(chǎn)物。該層是這樣形成的涂覆上述聚合物的溶液并使該聚合物交聯(lián)，優(yōu)選通過暴露在紫外線輻射中的方式交聯(lián)。在交聯(lián)步驟中，聚合物與帶有由硅連接的不飽和鍵的底涂層形成共價(jià)鍵或物理鍵。結(jié)果，形成了一種堅(jiān)固的濕度敏感薄膜。
當(dāng)暴露在紫外線輻射中時，導(dǎo)電聚合物上的烯屬不飽和基團(tuán)與化合物上的不飽和雙鍵發(fā)生聚合并在相應(yīng)的層內(nèi)及層間界面處相互交聯(lián)。此時，在導(dǎo)電聚合物層中，濕度敏感材料因聚合而變得不溶于水。在與帶有由硅連接的不飽和鍵的底涂層的界面處，借助硅形成了共價(jià)鍵，從而借助底涂層將導(dǎo)電聚合物濕度敏感層結(jié)合到電極和絕緣基材上。或者，由于烯屬不飽和基團(tuán)與不飽和鍵之間發(fā)生交聯(lián)而形成的共價(jià)鍵，以及由于不飽和鍵之間發(fā)生交聯(lián)所產(chǎn)生的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)形成的物理鍵，濕度敏感層借助底涂層緊密地結(jié)合到電極和絕緣基材上。由于這種現(xiàn)象，濕度敏感層借助底涂層堅(jiān)固地結(jié)合到電極和絕緣基材上，因此濕度敏感膜具有改進(jìn)的耐水性和耐磨性。濕度傳感器十分耐水。即使進(jìn)行交聯(lián)，濕度感應(yīng)功能也毫不損失。
互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)是指三維網(wǎng)絡(luò)組分中的不同聚合物分子物理地纏結(jié)而不形成化學(xué)鍵點(diǎn)，因此它們以網(wǎng)絡(luò)的方式穿入不同的相中。由式(Ⅰ)至(Ⅲ)可見，導(dǎo)電聚合物層的聚合物的結(jié)構(gòu)特征在于，其主鏈中含有季銨鹽基團(tuán)(包括環(huán)化的)，且該聚合物的一個或兩個末端上、優(yōu)選兩個末端上帶有烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)。
在含有這種特定聚合物的濕度敏感薄膜中，聚合物分子的季銨鹽基團(tuán)部分提供了導(dǎo)電性，其反離子被周圍大氣中的水分離解，從而形成離子傳導(dǎo)。濕度的測量是利用離解程度隨著大氣中水分含量的升高或降低而變化的現(xiàn)象來進(jìn)行的。
由于聚合物的主鏈中含有季銨鹽基團(tuán)，這種濕度傳感器能產(chǎn)生準(zhǔn)確的輸出值而無滯后現(xiàn)象。
應(yīng)當(dāng)注意，JP-A7-318525公開了一種濕度傳感器，包含一種借助含-Si-鍵的共價(jià)鍵結(jié)合到基材表面上的聚合物電解質(zhì)。與本發(fā)明不同，該基材與濕度敏感膜之間的一層是一種帶有鹵代基的硅烷化合物，且化合物層與濕度敏感材料之間的共價(jià)鍵是由脫鹵化反應(yīng)產(chǎn)生的。沒有地方論及濕度敏感材料的交聯(lián)及濕度敏感材料與硅烷化合物之間的交聯(lián)是通過暴露在輻射中來進(jìn)行的。在這些方面，JP-A7-318525顯然不同于本發(fā)明的濕度傳感器。
JP-B7-018832公開了一種濕度傳感器，包含一種基于帶有季銨基團(tuán)的烷氧基硅烷的濕度敏感薄膜。帶有季銨基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷是通過加熱而化學(xué)結(jié)合的。沒有地方論及濕度敏感材料的交聯(lián)及濕度敏感材料與硅烷化合物之間的交聯(lián)是通過暴露在輻射中來進(jìn)行的。在這些方面，JP-B7-018832的濕度傳感器顯然不同于本發(fā)明的濕度傳感器。
通過結(jié)合附圖來閱讀以下說明，可以更好地理解本發(fā)明的上述的和其它的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施方案中的濕度傳感器的平面圖。
圖2展示了實(shí)施例1中濕度傳感器的輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線。
圖3展示了實(shí)施例1中濕度傳感器的耐水性。
圖4和5分別展示了實(shí)施例2中傳感器的輸出值和耐水性。
圖6和7分別展示了實(shí)施例3中傳感器的輸出值和耐水性。
圖8和9分別展示了實(shí)施例4中傳感器的輸出值和耐水性。
圖10和11分別展示了實(shí)施例5中傳感器的輸出值和耐水性。
圖12和13分別展示了實(shí)施例6中傳感器的輸出值和耐水性。
圖14和15分別展示了實(shí)施例7中傳感器的輸出值和耐水性。
圖16和17分別展示了實(shí)施例8中傳感器的輸出值和耐水性。
圖18和19分別展示了實(shí)施例9中傳感器的輸出值和耐水性。
圖20和21分別展示了實(shí)施例10中傳感器的輸出值和耐水性。
圖22和23分別展示了實(shí)施例12中傳感器的輸出值和耐水性。
圖24-32分別展示了實(shí)施例13-21中傳感器的耐水性。
圖33和34分別展示了實(shí)施例22中傳感器的輸出值和耐水性。
圖35和36分別展示了實(shí)施例23中傳感器的輸出值和耐水性。
圖37和38分別展示了實(shí)施例24中傳感器的輸出值和耐水性。
圖39和40分別展示了實(shí)施例25中傳感器的輸出值和耐水性。
圖41和42分別展示了實(shí)施例26中傳感器的輸出值和耐水性。
圖43和44分別展示了實(shí)施例27中傳感器的輸出值和耐水性。
圖45和46分別展示了實(shí)施例28中傳感器的輸出值和耐水性。
圖47和48分別展示了實(shí)施例29中傳感器的輸出值和耐水性。
圖49展示了實(shí)施例30中濕度傳感器的耐水性。
圖50和51分別展示了實(shí)施例31中傳感器的輸出值和耐水性。
圖52和53分別展示了實(shí)施例32中傳感器的輸出值和耐水性。
圖54和55分別展示了實(shí)施例33中傳感器的輸出值和耐水性。
圖56和57分別展示了實(shí)施例34中傳感器的輸出值和耐水性。
圖58展示了實(shí)施例35中濕度傳感器的耐水性。
圖59和60分別展示了實(shí)施例36中傳感器的輸出值和耐水性。
圖61展示了實(shí)施例37中濕度傳感器的耐水收圖62和63分別展示了實(shí)施例38中傳感器的輸出值和耐水性。
圖64和65分別展示了實(shí)施例39中傳感器的輸出值和耐水性。
圖66展示了實(shí)施例40中濕度傳感器的耐水性。
圖67展示了對比例1中濕度傳感器的輸出值圖68展示了暴露在氯氣中之前或之后，本發(fā)明傳感器和對比例傳感器的性能。
圖69展示了暴露在二氧化氮?dú)怏w中之前或之后，本發(fā)明傳感器和對比例傳感器的性能。
圖70展示了暴露在二氧化硫氣體中之前或之后，本發(fā)明傳感器和對比例傳感器的性能。
圖71展示了對比例5中無底涂層的傳感器的耐水性。
本發(fā)明的濕度傳感器包含一個絕緣基材；一對布置在基材上并在兩者之間劃定有間隙的對立電極；位于劃定了間隙的電極和基材上的底涂層，它是帶有由硅連接的不飽和鍵的化合物(即硅烷化合物)的涂層；以及位于底涂層上的一層濕度敏感薄膜。
構(gòu)成底涂層的含硅化合物，即硅烷化合物優(yōu)選具有下式(Ⅳ)。
X0n(CH3)3-nSi-R0(Ⅳ)這里的X0是可水解基團(tuán)，R0是有機(jī)基團(tuán)，以及n是1、2或3的整數(shù)。
可水解基團(tuán)X0是能與絕緣基材和其上的電極直接連接或在水解后連接的活性基團(tuán)。典型的可水解基團(tuán)是乙酸基、烷氧基、肟和氨基，以及高活性的氯基和氨基，就儲存穩(wěn)定性和易操作性而言，烷氧基如甲氧基和乙氧基是優(yōu)選的。
有機(jī)基團(tuán)R0包括那些非反應(yīng)型的，如烷基，并包括那些反應(yīng)型的，如環(huán)氧基、氨基、丙烯酸基團(tuán)和甲基丙烯酸基團(tuán)。這兩種基團(tuán)均能有效地與濕度敏感薄膜形成物理鍵和化學(xué)鍵，盡管一些有機(jī)基團(tuán)能與式(Ⅰ)中的烯屬不飽和基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)而形成共價(jià)鍵，特別是那些帶有不飽和雙鍵的有機(jī)基團(tuán)更為有效。
說明性的有機(jī)基團(tuán)包括丙烯酰氧基、異丁烯酰氧基、丙烯酰亞氨基、異丁烯酰亞氨基、乙烯基、烯丙層基、二烯丙基甲基、烯丙氧基、二丙烯酰亞氨基、和二異丁烯酰亞氨基。
所有帶有上述取代基的組合的式(Ⅳ)化合物都是有效的，但其中優(yōu)選的是乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-異丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-異丁烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-異丁烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷、和γ-異丁烯酰氧丙基三乙氧基硅烷。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，底涂層包含式(Ⅳ)的硅烷化合物，并且薄薄地形成在絕緣基材和電極上，理想的是一種單分子層形成底涂層的方法不受限制，只要滿足上述要求即可。尤其可推薦以下方法，因?yàn)樗唵味铱煽俊?br> 首先，制備含有式(Ⅳ)化合物的涂覆液。該涂覆液可以是含有0.1-10重量％的化合物的水溶液、醇溶液或乙酸溶液。如果該化合物在室溫下為液體，該原狀的液體可以就這樣使用。
采用諸如浸涂、刷涂和噴灑的適當(dāng)方法，將涂覆液涂覆到預(yù)先用醇、丙酮、水或其它這類物質(zhì)清洗過的絕緣基材和電極上。使涂層借助氫鍵、物理吸附和化學(xué)鍵緊密地連接到絕緣基材和電極上。正如B.Arkles,Chem.Tech.,765(1977年12月)中所述的，涂覆液中的硅烷化合物進(jìn)行水解以產(chǎn)生硅烷醇基(…Si-OH),硅烷醇基部分縮合形成低聚物，并且在這種狀態(tài)下，進(jìn)一步與絕緣基材和電極表面上的羥基進(jìn)行脫水反應(yīng)，從而形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。
為了促進(jìn)這種鍵的形成。將由涂覆上述涂覆液并干燥而得到的涂層在約40-180℃的溫度下熱處理約5-30分鐘。此后，將未與絕緣基材和電極連接的多余化合物除去。去除方法取決于所用的特定硅烷化合物，合適的去除方法通常是用甲醇、乙醇或水洗滌。也可采用超聲清洗或加熱的方法。
濕度敏感薄膜包含式(Ⅰ)聚合物的交聯(lián)產(chǎn)物。以下將詳細(xì)地闡述式(Ⅰ)。
式(Ⅰ)中，A、B、X-和n的定義同上，并且將在下文中與式(Ⅱ)和(Ⅲ)一起闡述。
Y1至Y6各自為一價(jià)基團(tuán)。Y1至Y6中的至少一個是以烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)封端的基團(tuán)。典型的基團(tuán)是丙烯酰氧基、異丁烯酰氧基、丙烯酰亞氨基、異丁烯酰亞氨基、乙烯基、烯丙基、二烯丙基甲基、烯丙氧基、二丙烯酰亞氨基、和二異丁烯酰亞氨基。
其它用Y1至Y6表示的一價(jià)基團(tuán)包括烷基、鏈烯基和鹵原子。烷基和鏈烯基的實(shí)例與式(Ⅱ)和(Ⅲ)中的R1及類似基團(tuán)相同，這些將在下文中闡述。鹵原子的實(shí)例包括氯原子、溴原子和碘原子。與氮(N)原子相連的Y1至Y5、A及它們的一部分中的任意兩個或多個，連接在一起，可以與氮原子形成一個環(huán)。或者，與氮(N)原子相連的Y4至Y6、B及它們的一部分中的任意兩個或多個，連接在一起，可以與氮原子形成一個環(huán)。這樣形成的環(huán)與式(Ⅱ)和(Ⅲ)中由R1及類似基團(tuán)形成的環(huán)相同，這些將在下文中闡述。
式(Ⅰ)聚合物應(yīng)當(dāng)帶有至少一個，優(yōu)選約兩個烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)。對這種反應(yīng)基團(tuán)的數(shù)量不規(guī)定上限值，盡管優(yōu)選的是聚合物含有雙鍵的量為1×10-3-2meq/g，尤其是2×10-3-1 meq/g，按每單位重量聚合物中雙鍵的當(dāng)量計(jì)算。
用Y2至Y5表示的一價(jià)團(tuán)可以在式(Ⅰ)分子結(jié)構(gòu)中的重復(fù)單元之間含有一個連接鍵，而式(Ⅰ)中的重復(fù)單元可以是相同的或不同的。
優(yōu)選地，式(Ⅰ)聚合物含有季銨鹽基團(tuán)的量為1.2-9.5meq/g，尤其是1.5-9.5meq/g，按每單位重量聚合物中陽離子的當(dāng)量計(jì)算。
在式(Ⅰ)聚合物中，優(yōu)選的是式(Ⅱ)和(Ⅲ)的聚合物。在式(Ⅱ)和(Ⅲ)以及在式(Ⅰ)中，A和B各自為二輸基團(tuán)。
用A表示的二價(jià)基團(tuán)優(yōu)選地是亞烷基、亞鏈烯基或亞芳基或它們的混合物。這些基團(tuán)可以帶有取代基，例如羥基、諸如甲基之類的烷基、以及氨基甲酰基。亞烷基優(yōu)選共具有1-20個碳原子，如果被取代。它們優(yōu)選帶有1-5個羥基。亞鏈烯基優(yōu)選共具有2-10個碳原子。亞芳基優(yōu)選共具有6-20個碳原子。當(dāng)用A表示的二價(jià)基團(tuán)是這些基團(tuán)的混合物時，該混合物優(yōu)選共具有3-20個碳原子。
說明性地，A的優(yōu)選實(shí)例包括-(CH2)m-，其中m是1-20的整數(shù)，-CH2CH=CH-CH2-，-CH2-CH(OH)-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-，-C6H4-C6H4-，和-C6H4-CH(OH)-C6H4-。
用B表示的二價(jià)基團(tuán)優(yōu)選地是亞烷基、插入了氧基(-O-)和/或羰基(-CO-)的亞烷基、亞鏈烯基、亞芳基或它們的混合物。這些基團(tuán)可以帶有取代基，例如羥基和諸如乙烯基之類的鏈烯基、亞烷基優(yōu)選共具有1-20個碳原子，如果被取代，它們優(yōu)選帶有1-5個羥基、如果亞烷基中插入了-O-或-CO-，插入基團(tuán)的數(shù)量優(yōu)選為1-5個。亞鏈烯基優(yōu)選共具有2-10個碳原子。亞芳基優(yōu)選共具有6-20個碳原子。當(dāng)用B表示的二價(jià)基團(tuán)是這些基團(tuán)的混合物時，該混合物優(yōu)選共具有3-20個碳原子。
說明性地，B的優(yōu)選實(shí)例包括
-(CH2)m-，其中m是1-20的整數(shù)，-(CH2)2-CH(OH)-CH2-，-CH2-CH(OH)-CH2-，-CH2-CH=CH-CH2-，-CH2-CH(CH=CH2)-，-(CH2-CH2-O)2-(CH2)2-，-CH2-(CO)-CH2-和-CH2-C6H4-CH2-。
R1、R2、R3和R4各自為烷基或鏈烯基。用R1至R4表示的烷基優(yōu)選具有1-10個碳原子。它們可以是被取代的基團(tuán)，盡管未被取代的基團(tuán)是優(yōu)選的。典型的優(yōu)選烷基是甲基、乙基、丙基和丁基。用R1至R4表示的鏈基優(yōu)選具有1-10個碳原子。它們可以是被取代的基團(tuán)，盡管未被取代的基團(tuán)是優(yōu)選的。典型的優(yōu)選鏈烯基是乙烯基、烯丙基、丙烯基和丁烯基。
-對R1與R2、一對R1與A或A的一部分、一對R2與A或A的一部分、一對R3與R4、一對R3與A或A的一部分、一對R4與A或A的一部分、一對R1與R3、一對R1與R4、一對R2與R3、或者一對R2與R4，連接在一起，可以與氮(N)原子形成一個環(huán)。該環(huán)優(yōu)選地是五元或六元的，尤其是六元的含氮雜環(huán)。該環(huán)也可以是橋環(huán)。含氮雜環(huán)的優(yōu)選實(shí)例包括吡啶、1,4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷、哌啶、哌嗪、和吡嗪環(huán)，如需要，它們可帶有氨基甲酰基或其它取代基。
式(Ⅱ)中的R5和R6各自為烷基或鏈烯基。優(yōu)選為烷基，尤其是具有1-10個碳原子的烷基。它們可以帶有取代基，盡管未被取代的烷基是優(yōu)選的。例如，甲基和乙基是最優(yōu)選的R5和R6。用R5和R6表示的鏈烯基的實(shí)例與所述的用R1至R4表示的鏈烯基相同。
在式(Ⅱ)和(Ⅲ)中，L是一個二價(jià)基團(tuán)。式(Ⅱ)中L的優(yōu)選實(shí)例包括-COO(CH2)2-、-CONH(CH2)3-和-(CH2)m-(其中m是1-20的整數(shù))。式(Ⅲ)中L的優(yōu)選實(shí)例包括-OCH2CH2-、-(CH2)m-(其中m是1-20的整數(shù))、-COO(CH2)2-、-COOCH2CH(OH)CH2-、和-CH2-C6H4-(對-或間-)。
或者，R5、R6和L中的兩個或三個結(jié)合在一起，可以與氮(N)原子形成吡啶環(huán)或其它環(huán)。
在式(Ⅱ)和(Ⅲ)中，R是氫原子或烷基，氫原子和甲基是優(yōu)選的。
在式(Ⅱ)和(Ⅲ)中，X-是鹵離子，例如氯離子、溴離子和碘離子。氯離子和溴離子是優(yōu)選的。多個鹵離子可以結(jié)合起來，從而提供所需的性能。用X-表示的離子經(jīng)常是相同的，盡管它們可以不同。
字母n是2-5000的數(shù)。
式(Ⅰ)至(Ⅲ)的聚合物的數(shù)均分子量Mn通常為約500至約1,000,000,優(yōu)選為約1000至約100,000。就易操作性而言，Mn低于約10,000是優(yōu)選的。
優(yōu)選的式(Ⅱ)和式(Ⅲ)聚合物制備如下。
式(Ⅱ)聚合物按照以下的反應(yīng)歷程來合成。 中間聚合物Ⅰ中間聚合物Ⅰ+ →式(Ⅱ)聚合物化合物A第一步，使二胺化合物與二鹵代化合物反應(yīng)，以形成帶有季銨鹽基團(tuán)且以鹵原子封端的中間聚合物Ⅰ。在這方面，反應(yīng)物在這樣的條件下反應(yīng)二鹵代化合物與二胺化合物的摩爾比為1.1-2.0。為了保證中間聚合物Ⅰ是以鹵原子封端的，二鹵代化合物可以分兩部分加入，其中第一次加入的量為每摩爾二胺化合物加入1-1.3摩爾，剩余部分隨后加入。反應(yīng)在諸如甲醇、異丙醇、甲氧基乙醇和2-乙氧基乙醇之類的非水性溶劑中，在回流溫度或約100℃的溫度下，進(jìn)行約5-100小時。
下一步，使中間聚合物Ⅰ與帶有烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)的化合物A反應(yīng)，從而將烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物Ⅰ的每一端，得到式(Ⅱ)聚合物。該反應(yīng)可以在第一步反應(yīng)之后進(jìn)行。即，以與二鹵代化合物幾乎等摩爾的量，將帶有烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)的化合物A加入到反應(yīng)溶液中。反應(yīng)在約15-100℃的溫度下，在阻聚劑(如間-二硝基苯)的存在下，進(jìn)行約10-150小時。如果該反應(yīng)在至少有一些被引入的烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)將發(fā)生聚合的條件下進(jìn)行那么所得的聚合物在作為濕度敏感薄膜時將更加耐水。為此，反應(yīng)優(yōu)選在70℃或更高的溫度下，尤其是在70-100℃的溫度下進(jìn)行。此后，將反應(yīng)溶液滴加到諸如丙酮和乙酸乙酯之類的適當(dāng)溶劑中，反應(yīng)產(chǎn)物由此沉淀。通過過濾和純化來收集沉淀物，回收終產(chǎn)物。
式(Ⅲ)聚合物按照以下的反應(yīng)歷程來合成。 中間聚合物Ⅱ中間聚合物Ⅱ+ →式(Ⅲ)聚合物化合物B第一步，使二胺化合物與二鹵代化合物反應(yīng)，以形成帶有季銨鹽基團(tuán)且以氨基封端的中間聚合物Ⅱ。在這文面，反應(yīng)物在這樣的條件下反應(yīng)二胺化合物與二鹵代化合物的摩爾比為1.0-2.0，尤其是1.1-2.0。其余條件與形成中間聚合物Ⅰ的反應(yīng)中的相同。保證中間聚合物Ⅱ以氨基封端的條件類似于中間聚合物Ⅰ的條件。
下一步，使中間聚合物Ⅱ與帶有烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)的化合物B反應(yīng)，從而將烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物Ⅱ的每一端，得到式(Ⅲ)聚合物。該反應(yīng)可以按照與式(Ⅱ)聚合物中相同的方式進(jìn)行。至少有一些被引入的烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)將發(fā)生聚合的反應(yīng)條件也是如此。
如上所述，式(Ⅱ)和(Ⅲ)的聚合物是通過二胺與二鹵化物之間的反應(yīng)來制備的。可以使用任何需要的二胺和二鹵化物，只要它們能按照以上說明的歷程來反應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解，這些中間聚合物和最終聚合物一般是以混合物的形式得到的，該混合物是聚合度(n)約為2-20的低聚物與聚合度(n)超過20的聚合物的混合物。
以下給出的是本發(fā)明所用二胺化合物的優(yōu)選實(shí)例。A-1 N,N,N′,N′-四甲基二氨基乙烷A-2 N,N,N′,N＇-四乙基-1,3-丙二胺A-3 N,N,N＇,N′-四甲基-2-丁烯-1,4-二胺A-4 N,N,N′,N＇-四甲基聯(lián)苯胺A-5
1,3-雙(二甲基胺)-2-丙醇A-6 N,N,N′,N′-四甲基-1,3-二氨基丁烷A-7 1,3-二(4-吡啶基)丙烷A-8 1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷A-9 N,N′-二甲基哌嗪A-10 N,N＇-二甲基-1,3-二-4-哌啶基丙烷A-11 吡嗪A-12 吡嗪酰胺A-13 4-二甲氨基吡啶A-14 4,4＇-雙二甲氨基二苯基甲醇A-15 N,N,N′,N′-四甲基己二胺A-16
N,N,N′,N＇-四甲基戊二胺A-17 N,N,N＇,N′-四甲基丁二胺以下給出的是本發(fā)明所用的二鹵代化合物的優(yōu)選實(shí)例。
B-1X-(CH2)2-XB-2 B-3 B-4X-CH2-CH=CH-CH2-XB-5X-(CH2)4-O-(CH2)4-XB-6X-CH2-CH2-O-CH2CH2-O-CH2-CH2-XB-7 B-8 B-9X-(CH2)3-XB-10 X-(CH2)4-XB-11 X-(CH2)5-X
B-12X-(CH2)6-XB-13X-(CH2)9-XB-14X-(CH2)10-XB-15X-(CH2)12-XB-16X-(CH2)16-X這些實(shí)例中，X的定義同上，其中氯原子和溴原子是優(yōu)選的。
制備式(Ⅱ)和(Ⅲ)聚合物的中間聚合物Ⅰ和Ⅱ的實(shí)例在下面列出，它們是由以上列舉的二胺和二鹵代化合物結(jié)合所得到的聚合物。應(yīng)注意，括號中的數(shù)值代表摩爾比。(1)A-16/B-10(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(2)A-8/B-12/B-10(50/48/2)結(jié)合所得到的聚合物(3)A-8/B-13/B-10(50/48/2)結(jié)合所得到的聚合物(4)A-8/B-15/B-10(50/48/2)結(jié)合所得到的聚合物(5)A-16/B-2(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(6)A-7/B-10(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(7)A-2/B-10(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(8)A-9/B-10(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(9)A-16/B-9(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(10) A-3/A-8/B-10(2/48/50)結(jié)合所得到的聚合物(11) A-14/A-16/B-17(49/1/50)結(jié)合所得到的聚合物(12) A-11/B-16(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(13) A-6/B-4/B-15(50/47/3)結(jié)合所得到的聚合物(14) A-11/B-6(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(15) A-13/B-3(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(16) A-10/B-15(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(17) A-15/B-16(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(18) A-4/B-10(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(19) A-10/B-12/B-10(50/48/2)結(jié)合所得到的聚合物(20)A-8/B-2(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(21)A-7/A-16/B-10(15/35/50)結(jié)合所得到的聚合物(22)A-8/A-16/B-10(15/35/50)結(jié)合所得到的聚合物(23)A-9/A-16/B-10(15/35/50)結(jié)合所得到的聚合物(24)A-10/A-16/B-10(15/35/50)結(jié)合所得到的聚合物(25)A-8/B-13(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(26)A-8/A-10/B-13(15/35/50)結(jié)合所得到的聚合物(27)A-8/B-13/B-10(50/40/10)結(jié)合所得到的聚合物(28)A-8/B-13/B-2(50/40/10)結(jié)合所得到的聚合物(29)A-9/B-13(50/50)結(jié)合所得到的聚合物(30)A-8/A-9/B-13(25/25/50)結(jié)合所得到的聚合物(31)A-9/A-10/B-13(25/25/50)結(jié)合所得到的聚合物用于將烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)引入中間聚合物Ⅰ和Ⅱ的兩端的化合物A和B不受限制，只要它們帶有諸如丙烯酰氧基、異丁烯酰氧基、丙烯酰亞氨基、異丁烯酰亞氨基、乙烯基、烯丙基、二烯丙基甲基、烯丙氧基、二丙烯酰亞氨基、和二異丁烯酰亞氨基之類的烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)即可。當(dāng)所得的中間聚合物Ⅰ和Ⅱ已經(jīng)帶有烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)時，例如聚合物(10)、(11)和(13)的情況，它們可以直接被用作實(shí)施本發(fā)明的(最終)聚合物而無需進(jìn)一步反應(yīng)。
用來與中間聚合物Ⅰ結(jié)合的化合物A的優(yōu)選實(shí)例是下面給出的E-1至E-4。
E-1CH2=CHCO2C2H4NMe2E-2CH2=CHCONHC3H6NMe2E-3 E-4 用來與中間聚合物Ⅱ結(jié)合的化合物B的優(yōu)選實(shí)例是下面給出的F-1至F-5。
F-1CH2=CHOCH2CH2XF-2 F-3 F-4 F-5 (對-式與間-式的混合物)在式E-1至E-4和F-1至F-5中，Me是甲基，X是以上定義的鹵素。
在實(shí)施本發(fā)明時，式(Ⅰ)的聚合物、優(yōu)選式(Ⅱ)和(Ⅲ)的聚合物通常是單獨(dú)使用的，盡管可以使用兩種或多種這類聚合物的混合物。
如前所述，本發(fā)明所用的濕度敏感薄膜包含式(Ⅰ)聚合物的、優(yōu)選式(Ⅱ)或(Ⅲ)聚合物的交聯(lián)產(chǎn)物。該薄膜優(yōu)選通過以下步驟形成。首先制備含式(Ⅰ)聚合物、優(yōu)選含式(Ⅱ)或(Ⅲ)聚合物的涂覆液。由于聚合物是離子型的并因此而易溶于諸如水和醇之類的溶劑中，該涂覆液的溶劑可以是聚合物可溶解在其中的任何溶劑。其中，從涂覆液的溶解性、儲存穩(wěn)定性和易操作性考慮，水、甲醇、乙醇、異丙醇、2-甲氧基乙醇和2-乙氧基乙醇是優(yōu)選的。這里，優(yōu)選將聚合引發(fā)劑，例如0.03-0.7重量％的二苯甲酮化合物加入到涂覆液中，以使所得涂層容易通過隨后暴露在輻射中、尤其是紫外線輻射中而交聯(lián)。
將該涂覆液施加到、優(yōu)選涂覆到帶有電極的絕緣基材上的底涂層上，由此形成濕度敏感薄膜。就涂覆而言，諸如浸涂刷涂、凹版涂布、絲網(wǎng)印刷和旋轉(zhuǎn)涂布之類的公知方法均可采周。可以根據(jù)整體工序、最終產(chǎn)物的類型和用途來從這些涂覆方法中選擇出任何一種需要的方法。
按這種方法形成了涂層后，將其在約15-100℃的溫度下干燥約3-15分鐘。此后使該涂層或聚合物交聯(lián)，優(yōu)選采用暴露在輻射中、尤其是紫外線輻射中的方法。通過暴露在紫外線輻射中而交聯(lián)可以通過任何公知的方法來進(jìn)行。通常以約200-2500mJ/cm2的輻射劑量，射出強(qiáng)度至少約為50mW/cm2的紫外線。諸如汞燈之類的普通光源可以用作紫外線來源。
經(jīng)交聯(lián)的濕度敏感薄膜優(yōu)選具有約0.1-20μm、尤其是約0.5-10μm的厚度。超出該范圍，較厚的薄膜在其電阻對濕度的響應(yīng)方面會變慢，而較薄的薄膜在低濕度區(qū)會產(chǎn)生較低的輸出值且耐氣和耐水性較差。
實(shí)施本發(fā)明時，為了防止任何粘附在傳感器上的水珠的影響，可以在濕度敏感薄膜上形成一層防水涂層，從而確保快速準(zhǔn)確的濕度測量。防水涂層與水的接觸角優(yōu)選至少為90°，尤其是90°-130°，防水涂層足以允許潮氣透過的厚度一般至多為5μm，尤其是0.01-1μm。
構(gòu)成防水涂層的材料包括疏水聚合物，例如，氟化聚合物如聚四氟乙烯，烯烴聚合物如聚乙烯和聚丙烯，以及硅氧烷聚合物。該防水涂層可以通過任何需要的方法形成，一般是將材料溶解在諸如飽和碳氟化物的適當(dāng)溶劑中，然后涂覆該溶液。
本發(fā)明的濕度傳感裝置只要包含處在帶有電極的絕緣基材上的上述底涂層和濕度敏感薄膜即可，其余的結(jié)構(gòu)成不是關(guān)鍵的。
參照圖1，它以平面圖的形式展示了濕度傳感裝置的一種典型布置。
濕度傳感器1包括一對位于絕緣基材2上的叉指形或梳形電極4。這對梳形電極4布置在基材2上且相互叉指狀分開，從而在它們之間劃定一個一定距離的間隙5。該間隙的距離一般約為100-500μm。底涂層11形成在絕緣基材2和梳形電極4上，濕度敏感薄膜3形成在底涂層上。梳形電極4的一端裝有電極片6，導(dǎo)線7借助焊料接點(diǎn)8連接到電極片6上。形成保護(hù)膜9以防止電極材料擴(kuò)散。
在檢測周圍大氣的濕度時，在電極4之間施加電壓，優(yōu)選施加AC電壓。由于濕度敏感薄膜3隨著濕度而改變其電阻或阻抗，輸出電壓也隨之改變，利用這種變化可以檢測出濕度。施加的電壓一般至多約為12伏。
本發(fā)明所用的絕緣基材2可以由任何需要的材料形成，這種材料是電絕緣的，并且是電極4和底涂層11易于接受的。可用的基材是玻璃、塑料、陶瓷和涂有絕緣材料的金屬。
電極4可以由任何普通電極材料制成。例如它們是這樣形成的絲網(wǎng)印刷含有Au或RuO2和(非必需地)玻璃料的低電阻漿，隨后高溫焙燒。電極片6可以由任何與焊料8相容的普通材料制成。例如，用常規(guī)方法印刷Ag-Pd合金并在高溫下烘烤以形成電極片。當(dāng)用金作為電極4時，優(yōu)選的是另外形成耐蝕性的或玻璃的保護(hù)膜9，以防止Au在焊接時擴(kuò)散。對保護(hù)膜9的厚度和形狀不施加任何限制，只要它能有效地防止Au在焊接時擴(kuò)散即可。
本發(fā)明的濕度傳感器不限制于所述的這種實(shí)施方案。可以采用任何需要的形狀或布置。
實(shí)施例以下給出了本發(fā)明的實(shí)施例，其目的是為了說明而不是為了限定實(shí)施例1按照第一反應(yīng)歷程，將8.6g(0.05mol)N,N,N＇,N′-四甲基-1,6-二氨基己烷和14.4g(0.06mol)1,12-二氯十二烷溶解在20g甲醇中，并在回流溫度下攪拌96小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物，如以下反應(yīng)式(1)所示。然后將10.2g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在35℃下攪拌100小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部，如以下反應(yīng)式(2)所示。反應(yīng)式(1)n(CH3)2N(CH2)6N(CH3)2+(n+1)Cl(CH2)3Cl 反應(yīng)式(2) 將反應(yīng)溶液滴加到大量的丙酮中，聚合物由此被沉淀。通過過濾收集沉淀物然后真空干燥。在按這種方法將聚合物沉淀并純化后，制成了含5重量％聚合物的2-乙氧基甲醇溶液。向該溶液中加入0.02重量％的Irgacure 184(可從CibaSpecialty Chemicals購得)作為聚合引發(fā)劑，從而完成了涂覆液的制備。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為5000。
制作一個如圖1所示的濕度傳感器。將一種氧化鋁多孔陶瓷基材用作絕緣基材2。通過絲網(wǎng)印刷含有RuO2和玻璃料的漿狀物并在高溫下焙燒，在基材上形成了梳形電極4。叉指形的電極在電極間劃定了一個約225μm寬的間隙。
向帶有電極的絕緣基材上滴加0.8μl的含有1wt％乙烯基三甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.的KBM1003)和1wt％乙酸的水溶液，隨后風(fēng)干。用甲醇洗滌該涂層并在120℃下熱處理10分鐘，形成底涂層11。
通過分散1.5μl等份的涂覆液然后在室溫下干燥30分鐘，將涂覆液涂覆到絕緣基材2上的底涂層11上，形成聚合物涂層。在氮?dú)鈿夥罩校瑢⒃诨牡膸щ姌O表面和背面上的涂層在紫外線輻射下每一面暴露5分鐘，使聚合物交聯(lián)。紫外線輻射劑量為25,000mJ/cm2。所得濕度敏感薄膜3的厚度為3μm。
評價(jià)這樣制作的濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。
為了評價(jià)輸出值，使用一種SRH-1型分度流動濕氣生成器(由Shinei K.K.制造)。將濕度傳感器結(jié)合到JP-A2-123843中闡述并展示出的電路中。被結(jié)合到該電路中的濕度傳感器插入到濕氣生成器中，在此，在25℃下，相對濕度由低到高、然后由高到低逐步改變。在濕度循環(huán)過程中，使?jié)穸葌鞲衅髟谶x定的相對濕度下停留10分鐘，測量其輸出電壓。選定的相對濕度是RH0％、RH10％、RH20％、RH30％、RH50％、RH70％和RH90％結(jié)果繪制在圖2中。
在耐水性試驗(yàn)中，將經(jīng)歷了上述監(jiān)測輸出電壓的濕度循環(huán)的濕度傳感器浸入蒸餾水中1分鐘，風(fēng)干，并再次測量輸出電壓，將該測量值與最初的輸出電壓(浸水前的)比較。將濕度傳感器浸入蒸餾水中的時間延長到10分鐘、30分鐘和60分鐘，針對每一時間類似地測量輸出電壓。結(jié)果繪制在圖3中。
根據(jù)圖2，顯然本發(fā)明的濕度傳感器沒有表觀出滯后現(xiàn)象，而且可以測量低濕度，尤其是RH10％或更低的濕度范圍。根據(jù)圖3，顯然本發(fā)明的濕度傳感器是完全耐水的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就這樣被證實(shí)了。實(shí)施例2將8.6g(0.05mol)N,N,N′,N＇-四甲基-1,6-二氨基己烷和7.7g(0.06mol)1,3-二氯-2-丙醇溶解在8.1g異丙醇中，并在回流溫度下攪拌50小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物。然后將10.2g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在45℃下攪拌120小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為110,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖4展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖5展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖4和5，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例3將5.6g(0.05mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和7.1g(0.05mol)1,5-二氯戊烷溶解在6.4g2-乙氧基乙醇中，并在回流溫度下攪拌60小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，產(chǎn)物被沉淀并純化將該產(chǎn)物和2.3g(0.02mol)1,3-二氯丙烷溶解在6.4g2-乙氧基乙醇中。將反應(yīng)溶液在回流溫度下攪拌20小時，再次進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物。進(jìn)行同樣的沉淀和純化。向其中加入10.2g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯。將該溶液在45℃下攪拌120小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為90,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖6展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖7展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖6和7，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例4將9.9g(0.05mol)1,3-二(4-吡啶基)丙烷和6.8g(0.06mol)1,3-二氯丙烷溶解在8.8g2-乙氧基乙醇中，并在回流溫度下攪拌75小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物。然后將10.2g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在45℃下攪拌120小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為80,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖8展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖9展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖8和9，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例5將9.3g(0.05mol)N,N,N′,N′-四乙基-1,3-二氨基丙烷和6.8g(0.06mol)1,3-二氯丙烷溶解在8.5g2-乙氧基乙醇中，并在回流溫度下攪拌60小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物。然后將10.2g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在45℃下攪拌120小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為80,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖10展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖11展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖10和11，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例6將5.7g(0.05mol)N,N′-二甲基哌嗪和6.8g(0.06mol)1,3-二氯丙烷溶解在6.7g2-乙氧基乙醇中，并在回流溫度下攪拌60小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物。然后將10.2g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在45℃下攪拌120小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為100,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖12展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖13展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖12和13，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例7將8.6g(0.05mol)N,N,N′,N＇-四甲基-1,6-二氨基己烷和10.5g(0.06mol)α,α＇-二氯對二甲苯溶解在9.6g2-乙氧基乙醇中，并在回流溫度下攪拌70小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物。然后將10.2g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在45℃下攪拌120小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為80,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖14展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖15展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖14和15，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例8將0.36g(0.0025mol)N,N,N′,N′-四甲基-2-丁烯-1,4-二氨基丁烷、5.3g(0.048mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和5.7g(0.05mol)1,3-二氯丙烷溶解在7.4g乙醇中，并在回流溫度下攪拌70小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為80,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖16展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖17展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖16和17，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例9將8.6g(0.05mol)N,N,N′,N′-四甲基-1,6-二氨基己烷和12.1g(0.06mol)1.3-二溴丙烷溶解在10.9g甲醇中，并在回流溫度下攪拌10小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物。然后將9.36g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺和作為阻聚劑的0.4g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在35℃下攪拌100小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為150,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖18展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖19展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。由圖18看出，該傳感器可以進(jìn)行較寬范圍的濕度測量，盡管在RH0％至RH10％的范圍內(nèi)由于以二溴化合物作為二鹵代化合物而無法測量。由圖19看出，該傳感器具有改進(jìn)的耐水性。實(shí)施例10將5.6g(0.05mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和13.1g(0.06mol)1,3-二溴-2-丙醇溶解在9.4g2-乙氧基乙醇中，并在回流溫度下攪拌30小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物。然后將10.2g(0.06mol)N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.4g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在35℃下攪拌100小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為130,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)溫度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖20展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖21展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。圖20和21顯示的結(jié)果與實(shí)施例9中的相同。實(shí)施例11按照第二反應(yīng)歷程，將10.3g(0.06mol)N,N,N′,N′-四甲基-1,6-二氨基己烷和5.7g(0.05mol)1,3-二氯丙烷溶解在8.0g甲醇中，并在回流溫度下攪拌25小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)，以形成中間聚合物，如以下反應(yīng)式(3)所示。然后將6.4g(0.06mol)2-氯乙基乙烯基醚和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯加入到反應(yīng)溶液中。將該溶液在35℃下攪拌100小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部，如以下反應(yīng)式(4)所示。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為110,000。反應(yīng)式(3)(n+1)(CH3)2N(CH2)6N(CH3)2+nCl(CH2)3Cl 反應(yīng)式(4) 按實(shí)施例1制作濕度傳感器，并同樣地評價(jià)輸出值和耐水性，結(jié)果與實(shí)施例1中的相同。實(shí)施例12將0.82g(0.0025mol)N,N,N′,N′-四烯丙基-1,4-二氨基丁烷、5.3g(0.048mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和5.7g(0.05mol)1,3-二氯丙烷溶解在7.4g乙醇中，并在回流溫度下攪拌70小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。將所得聚合物沉淀并純化。除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為110,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖22展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖23展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖22和23，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例13按照實(shí)施例1制作濕度傳感器，不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在回流溫度下攪拌20小時而不是在35℃下攪拌100小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為130,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例1中的相同。圖24展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例1，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例1高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例14按照實(shí)施例2制作濕度傳感器，不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在80℃下攪拌25小時而不是在45℃下攪拌120小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為90,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例2中的相同。圖25展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例2，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例2高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例15按照實(shí)施例3制作濕度傳感器，不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在80℃下攪拌20小時而不是在45℃下攪拌120小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為80,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例3中的相同。圖26展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例3，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例3高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例16按照實(shí)施例5制作濕度傳感器，不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在80℃下攪拌20小時而不是在45℃下攪拌120小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為80,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例5中的相同。圖27展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例5，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例5高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例17按照實(shí)施例6制作濕度傳感器，不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在80℃下攪拌20小時而不是在45℃下攪拌120小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為80,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例6中的相同。圖28展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例6，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例6高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例18按照實(shí)施例7制作濕度傳感器不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在80℃下攪拌20小時而不是在45℃下攪拌120小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為100,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例7中的相同。圖29展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例7，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例7高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例19按照實(shí)施例8制作濕度傳感器，不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在80℃下攪拌20小時而不是在35℃下攪拌100小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為80,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例8中的相同。圖30展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例8，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例8高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例20按照實(shí)施例10制作濕度傳感器，不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在回流溫度下攪拌20小時而不是在35℃下攪拌100小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為150,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例10中的相同。圖31展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例10，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例10高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例21按照實(shí)施例11制作濕度傳感器，不同的是在將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部時，反應(yīng)溶液在80℃下攪拌20小時而不是在35℃下攪拌100小時。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為150,00。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例11中的相同。圖32展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。該實(shí)施例中傳感器的耐水性優(yōu)于實(shí)施例11，原因是反應(yīng)基團(tuán)在比實(shí)施例11高的溫度下被引入到中間聚合物中，因此一些反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生了聚合。實(shí)施例22在10.0g甲醇中溶解4.25g(0.020mol)1,3-二(4-吡啶基)丙烷、8.13g(0.047mol)N,N,N′,N′-四甲基-1,6-二氨基已烷和7.62g(0.067mol)1,3-二氯丙烷。將該溶液在回流溫度下攪拌25小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入3.81g(0.034mol)1,3-二氯丙烷和20.0g甲醇。將該溶液在回流溫度下再攪拌25小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥。
然后將15.0g中間聚合物、15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在回流溫度下攪拌20小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為130,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖33展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖34展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖33和34，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例23在10.0g甲醇中溶解2.52g(0.022mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷、9.03g(0.052mol)N,N,N′,N＇-四甲基-1,6-二氨基己烷和8.46g(0.075mol)1,3-二氯丙烷。將該溶液在回流溫度下攪拌25小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入4.23g(0.037mol)1,3-二氯丙烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌25小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥。
然后將15.0g中間聚合物、15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在回流溫度下攪拌20小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為110,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖35展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖36展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖35和36，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例24在10.0g甲醇中溶解2.51g(0.022mol)N,N′-二甲基哌嗪、9.01g(0.052mol)N,N,N′,N＇-四甲基-1,6-二氨基己烷和8.44g(0.075mol)1,3-二氯丙烷將該溶液在回流溫度下攪拌25小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入4.22g(0.037mol)1,3-二氯丙烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌25小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥。
然后將15.0g中間聚合物、15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在回流溫度下攪拌20小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為120,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖37展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線圖38展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖37和38，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例25在10.0g甲醇中溶解4.69g(0.020mol)N,N′-二甲基-1,3-二哌啶基丙烷、7.90g(0.046mol)N,N,N′,N′-四甲基-1,6-二氨基己烷和7.41g(0.066mol)1,3-二氯丙烷。將該溶液在回流溫度下攪拌25小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入3.71g(0.033mol)1,3-二氯丙烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌25小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥。
然后將15.0g中間聚合物、15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺和作為阻聚劑的0.2g間-二硝基苯溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在回流溫度下攪拌20小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為90,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖39展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖40展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖39和40，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例26在10.0g甲醇中溶解9.29g(0.083mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和10.71g(0.069mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入4.65g(0.041mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和20.0g甲醇.將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量15.5g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0g乙烯基芐基氯(間-式和對-式的混合物)溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量20.3g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為50,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖41展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖42展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖41和42，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例27在10.0g甲醇中溶解3.68g(0.033mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷、7.83g(0.033mol)4,4′-三亞甲基雙(1-甲基哌啶)和8.49g(0.055mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入3.68g(0.033mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量16.2g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0g乙烯基芐基氯(間-式和對-式的混合物)溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量19.2g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外,按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為60,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖43展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖44展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖43和44，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例28在10.0g甲醇中溶解9.46g(0.084mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷、8.72g(0.056mol)1,6-二氯己烷和1.81g(0.014mol)1,3-二氯-2-丙醇。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入4.73g(0.042mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量15.2g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0g乙烯基芐基氯(間-式和對-式的混合物)溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量18.2g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為40,00。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖45展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖46展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖45和46，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例29在10.0g甲醇中溶解7.52g(0.067mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和12.48g(0.080mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入6.24g(0.040mol)1,6-二氯己烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量17.5g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量18.4g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為50,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖47展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖48展示了耐水性試驗(yàn)的的結(jié)果。根據(jù)圖47和48，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例30將15.0g實(shí)施例29中經(jīng)合成、分離和純化的中間聚合物和15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量16.2g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為50,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例29中的相同。圖49展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)這些結(jié)果，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例31在10.0g甲醇中溶解9.46g(0.084mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷、8.72g(0.056mol)1,6-二氯己烷和1.81g(0.014 mol)1,3-二氯-2-丙醇。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入5.42g(0.042mol)1,3-二氯-2-丙醇和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量18.1g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量15.4g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為40,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖50展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖51展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖50和51，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例32在10.0g甲醇中溶解9.38g(0.082mol)N,N′-二甲基哌嗪和10.62g(0.068mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入4.69g(0.041mol)N,N＇-二甲基哌嗪和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量15.1g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0g乙烯基芐基氯(間-式和對-式的混合物)溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量19.2g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為50,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖52展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖53展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖52和53，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例33在10.0g甲醇中溶解4.63g(0.041mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷、4.71g(0.041mol)N,N′-二甲基哌嗪和10.66g(0.069mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入4.63g(0.041mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量17.2g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0g乙烯基芐基氯(間-式和對-式的混合物)溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量20.2g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為70,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖54展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖55展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖54和55，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例34在10.0g甲醇中溶解8.48g(0.074mol)N,N′-二甲基哌嗪和13.82g(0.089mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入6.91g(0.045mol)1,6-二氯己烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量17.1g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量17.4g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為70,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖56展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖57展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖56和57，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例35將15.0g實(shí)施例34中經(jīng)合成、分離和純化的中間聚合物和15.0gN-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量15.1g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為70,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例34中的相同。圖58展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)這些結(jié)果，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例36在10.0g甲醇中溶解3.75g(0.033mol)1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷、3.82g(0.033mol)N,N′-二甲基哌嗪和12.44g(0.080mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入6.22g(0.040mol)1,6-二氯己烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將得到的反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量17.5g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0gN-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量18.4g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為50,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖59展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖60展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖59和60，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例37將15.0g實(shí)施例36中經(jīng)合成、分離和純化的中間聚合物和15.0gN-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由比，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量18.2g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為50,000。
按實(shí)施例來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例36中的相同。圖61展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)這些結(jié)果，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例38在10.0g甲醇中溶解3.74g(0.033mol)N,N′-二甲基哌嗪7.80g(0.033mol)4′-三亞甲基雙(1-甲基哌啶)和8.46g(0.055mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入3.74g(0.033mol)N,N′-二甲基哌嗪和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量15.5g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0g乙烯基芐基氯(間-式和對-式的混合物)溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量12.2g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為60,000。
按實(shí)施例來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖62展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖63展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖62和63，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例39在10.0g甲醇中溶解3.15g(0.028mol)N,N′-二甲基哌嗪、6.58g(0.028mol)4,4′-三亞甲基雙(1-甲基哌啶)和10.27g(0.065mol)1,6-二氯己烷。將該溶液在回流溫度下攪拌15小時，進(jìn)行季銨化反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入5.14g(0.033mol)1,6-二氯己烷和20.0g甲醇。將反應(yīng)溶液在回流溫度下再攪拌15小時。反應(yīng)結(jié)束時，將反應(yīng)溶液冷卻，向其中加入30g2-丙醇。將反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，中間聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，并真空干燥(產(chǎn)量16.5g)。
然后將15.0g中間聚合物和15.0g N-(3-二甲氨基丙基)異丁烯酰胺溶解在30.0g甲醇中。將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量15.4g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜，注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為50,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。圖64展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線，圖65展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)圖64和65，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例40將15.0g實(shí)施例39中經(jīng)合成、分離和純化的中間聚合物和15.0gN-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺溶解在30.0g甲醇中.將該溶液在25℃下攪拌24小時，從而將反應(yīng)基團(tuán)引入到中間聚合物的端部。反應(yīng)結(jié)束時，將30g2-丙醇加入到反應(yīng)溶液中，將該反應(yīng)溶液滴加到大量丙酮中，由此，聚合物被沉淀出來。通過用玻璃過濾器過濾來收集沉淀物，然后真空干燥(產(chǎn)量17.9g)。
除了這種聚合物被用作導(dǎo)電成分的情況外，按照實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，即制備聚合物涂覆液，并將其涂覆，以形成一層濕度敏感薄膜。注意在交聯(lián)之前，聚合物的Mn約為60,000。
按實(shí)施例1來評價(jià)濕度傳感器的輸出值并通過耐水性試驗(yàn)進(jìn)行檢測。輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線與實(shí)施例39中的相同。圖66展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)這些結(jié)果，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。實(shí)施例41按實(shí)施例1-7、9-11和13-40制備濕度敏感薄膜并制作濕度傳感器，不同的是，在不同的組合中使用均與上述化合物不同的二胺化合物和二鹵代化合物，這些化合物的加入量隨著第一反應(yīng)歷程(實(shí)施例1)和第二反應(yīng)歷程(實(shí)施例13)而變化，并改變帶有烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)的化合物。對于類似于實(shí)施例8和12的二胺和二鹵代化合物的組合，按實(shí)施例1制備濕度敏感薄膜并制作濕度傳感器。對這些濕度傳感器進(jìn)行類似的輸出值和耐水性測試，發(fā)現(xiàn)，依靠特定的二胺和二鹵代化合物以及所用的反應(yīng)條件，獲得了與實(shí)施例1-40相同的結(jié)果。對比例1按照J(rèn)P-B62-7976制作一個濕度傳感器，按實(shí)施例1檢測其輸出值。圖67展示了輸出電壓與相對濕度的關(guān)系曲線。
此處所用的濕度敏感材料是下式的聚(2-羥基-3-異丁烯酰氧丙基三甲基氯化銨)。濕度敏感薄膜是這樣形成的將該聚合物的溶液涂覆到帶有電極的基材上，向該涂層上施加重鉻酸銨溶液，烘烤該涂層，照射紫外線射線2或3分鐘以進(jìn)行交聯(lián)。 (n=1000～10000)由圖67看出，該傳感器在RH0％-30％的范圍內(nèi)出現(xiàn)了滯后現(xiàn)象，與本發(fā)明的濕度傳感器相比表現(xiàn)出不良的輸出性。對比例2在將USP5,546,802中實(shí)施例1的傳感器暴露在氯氣中之前和之后，測試其輸出值。在同樣條件下測試本發(fā)明實(shí)施例1的傳感器。結(jié)果展示在圖68中。顯然，本發(fā)明傳感器的輸出值在暴露于氯氣中之前和之后保持不變。對比例3在將USP5,546,802中實(shí)施例1的傳感器暴露在二氧化氮?dú)怏w中之前和之后，測試其輸出值。在同樣條件下測試本發(fā)明實(shí)施例1的傳感器。結(jié)果展示在圖69中。顯然，本發(fā)明傳感器的輸出值在暴露于二氧化氮?dú)怏w中之前和之后保持不變。對比例4在將USP5,546,802中實(shí)施例1的傳感器暴露在二氧化硫氣體中之前和之后，測試其輸出值。在同樣條件下測試本發(fā)明實(shí)施例1的傳感器。結(jié)果展示在圖70中。顯然，本發(fā)明傳感器的輸出值在暴露于二氧化硫氣體中之前和之后保持不變。對比例5按實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，不同的是將實(shí)施例1中的聚合物涂覆液直接涂覆到基材上而不插入KBM1003層。按照實(shí)施例1對該傳感器進(jìn)行耐水性試驗(yàn)。圖71展示了耐水性試驗(yàn)的結(jié)果。從圖71看出，缺少了硅烷化合物涂層，濕度敏感薄膜在耐水性試驗(yàn)中溶脹并剝落，說明其耐水性差。對比例6
按實(shí)施例1制作一個濕度傳感器，不同的是，在通過噴灑來施加聚合物涂覆液的步驟中，將涂覆液的噴灑量變?yōu)?.5μl、0.75μl、1.0μl、1.25μl和1.50μl,從而將濕度敏感薄膜的厚度分別變?yōu)?.2μm、1.8μm、2.3μm、2.9μm和3.2μm。按對比例2-4，在將這些傳感器暴露在氯氣、二氧化氮?dú)怏w和二氧化硫氣體中之前和之后，測試其輸出值，由此計(jì)算出在氣體中暴露后的輸出值變化。結(jié)果展示在表1中。
表1
根據(jù)表1，顯然濕度敏感薄膜越厚，受氣體的影響就越小。
本文闡述了一種濕度傳感器，它完全耐水，因此即使是在結(jié)露氣氛中也能確保長期穩(wěn)定地運(yùn)作。該傳感器沒有滯后現(xiàn)象，而且能在非常寬的范圍內(nèi)測量濕度。
日本專利申請2000-098643在這里引入以供參考。
盡管本發(fā)明是結(jié)合著目前被認(rèn)為是最實(shí)用和最優(yōu)選的實(shí)施方案進(jìn)行描述的，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限制于這種被公開的實(shí)施方案，相反，它意在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和等效布置。
權(quán)利要求
1.一種濕度傳感器，它包含一個絕緣基材，一對布置在基材上并在其兩者之間劃定了間隙的對立電極，至少位于間隙處的一層含硅底涂層，以及位于底涂層上的一層濕度敏感薄膜，所述濕度敏感薄膜含有一種帶有烯屬不飽和基團(tuán)的導(dǎo)電聚合物的交聯(lián)產(chǎn)物，并且該薄膜借助一種互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)而被物理地結(jié)合到所述底涂層上。
2.一種濕度傳感器，它包含一個絕緣基材，一對布置在基材上并在其兩者之間劃定了間隙的對立電極，至少位于間隙處的一層含硅底涂層，以及位于底涂層上的一層濕度敏感薄膜，所述濕度敏感薄膜含有下式(Ⅰ)聚合物的交聯(lián)產(chǎn)物，并且該薄膜借助未經(jīng)脫鹵反應(yīng)的共價(jià)鍵而結(jié)合到所述底涂層上， 其中A和B各自為二價(jià)基團(tuán)，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6各自為一價(jià)基團(tuán)，Y1至Y6中的至少一個是以烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)封端的基團(tuán)，與氮(N)原子相連的Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、A及它們的一部分中的至少兩個或與氮(N)原子相連的Y4、Y5、Y6、B及它們的一部分中的至少兩個，連接在一起，可以與氮原子形成一個環(huán)，X-是鹵離子，以及字母n是2-5000的數(shù)。
3.權(quán)利要求2的濕度傳感器，其中所述濕度敏感薄膜借助一種互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)而被物理地結(jié)合到所述底涂層上。
4.權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的濕度傳感器，其中所述濕度敏感薄膜的厚度為0.1-20μm。
5.權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)的濕度傳感器，其中所述聚合物具有以下化學(xué)式(Ⅱ)或(Ⅲ) 其中A和B各自為二價(jià)基團(tuán)，R1、R2、R3和R4各自為烷基或鏈烯基，R1與R2、R1與A或A的一部分、R2與A或A的一部分、R3與R4、R3與A或A的一部分、R4與A或A的一部分、R1與R3、R1與R4、R2與R3、或者R2與R4，連接在一起，可以與氮(N)原子形成一個環(huán)，L是一個二價(jià)基團(tuán)，R是氫或烷基，X是鹵離子，n是2-5000的數(shù)，以及R5和R6各自為烷基或鏈烯基
6.權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)的濕度傳感器，其中用A表示的二價(jià)基團(tuán)是亞烷基、亞鏈烯基或亞芳基或它們的混合物。
7.權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)的濕度傳感器，其中用B表示的二價(jià)基團(tuán)是可以插入氧基(-O-)和羰基(-CO-)中的至少一個的亞烷基、亞鏈烯基或亞芳基或它們的混合物。
8.權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)的濕度傳感器，其中所述聚合物是這樣得到的使二胺化合物與二鹵代化合物反應(yīng)形成中間聚合物，再將烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)引入該中間聚合物的每一端。
9.一種制作濕度傳感器的方法，包括以下步驟將含有至少一個可水解基團(tuán)和一個帶有不飽和鍵的有機(jī)基團(tuán)的硅烷化合物涂覆到基材上，形成一層底涂層，將包含著帶有烯屬不飽和基團(tuán)的導(dǎo)電聚合物的溶液涂覆到該底涂層上，和將該導(dǎo)電聚合物暴露在輻射中以使該聚合物交聯(lián)并使該聚合物與硅烷化合物結(jié)合在一起，從而形成濕度敏感薄膜。
10.權(quán)利要求9的方法，其中導(dǎo)電聚合物與硅烷化合物之間的結(jié)合是由烯屬不飽和基團(tuán)與不飽和鍵之間的交聯(lián)所形成的共價(jià)鍵造成的。
11.權(quán)利要求9或10的方法，其中輻射是紫外線輻射。
12.權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)的方法，其中所述導(dǎo)電聚合物具有以下化學(xué)式(Ⅰ) 其中A和B各自為二價(jià)基團(tuán)，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6各自為一價(jià)基團(tuán)，Y1至Y6中的至少一個是以烯屬不飽和反應(yīng)基團(tuán)封端的基團(tuán)，與氮(N)原子相連的Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、A及它們的一部分中的至少兩個，或與氮(N)原子相連的Y4、Y5、Y6、B及它們的一部分中的至少兩個，連接在一起，可以與氮原子形成一個環(huán)，X-是鹵離子，以及字母n是2-5000的數(shù)。
13.權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)的方法，其中所述硅烷化合物具有以下化學(xué)式(Ⅳ)X0n(CH3)3-nSi-R0(Ⅳ)其中X0是可水解基團(tuán)，R0是有機(jī)基團(tuán)，以及n是1、2或3的整數(shù)。
全文摘要
一種濕度傳感器,它包含一對布置在絕緣基材上并在其兩者之間劃定了間隙的叉指形電極,位于劃定了間隙的電極和基材上的一層硅烷化合物底涂層,以及位于底涂層上的一層濕度敏感薄膜。該濕度敏感薄膜是由一種帶有烯屬不飽和基團(tuán)的導(dǎo)電聚合物的交聯(lián)產(chǎn)物形成的,并且該薄膜借助一種互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)而被物理地結(jié)合到底涂層上。該傳感器完全耐水,因此即使是在結(jié)露氣氛中也能確保長期穩(wěn)定地運(yùn)作。該傳感器沒有滯后現(xiàn)象,而且能在非常寬的范圍內(nèi)測量濕度。
文檔編號G01N27/12GK1320817SQ0111785
公開日2001年11月7日 申請日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
發(fā)明者澀江明, 南波憲良 申請人:Tdk株式會社