CN1835995A - 用于湿度传感器的聚电解质组合物、聚电解质油墨以及通过喷墨印刷制备用于传感器的聚电解质膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及湿度传感器的聚电解质组合物、聚电解质油墨和通过喷墨印刷制备湿度传感器的聚电解质膜的方法。本发明的聚电解质组合物包含聚电解质、交联剂和有机溶剂，所述有机溶剂包含单一成分或两种或两种以上溶剂例如醇组成的混合物。通过将有机溶剂例如多元醇加入到由上述聚电解质组合物制成的油墨，以确保溶液的流动性适用于喷墨式印刷机的喷头，加入高沸点的润湿剂以防止油墨干燥，并加入表面活性剂。本发明提供了适用于湿度传感器的聚电解质组合物和聚电解质油墨组合物，以及通过喷墨印刷来制备具有均匀厚度的可靠的湿度传感器的方法。

Description

用于湿度传感器的聚电解质组合物、聚电解质油墨 以及通过喷墨印刷制备用于传感器的聚电解质膜的方法
技术领域
本发明涉及一种用于湿度传感器的湿敏膜的聚电解质组合物、由其制备的聚电解质油墨以及通过喷墨印刷方法形成湿敏膜来制备湿度传感器的方法。更具体地说，本发明提供了一种聚电解质油墨，可以通过在溶剂中溶解聚电解质，以制备聚电解质组合物的溶液，然后应用于喷墨式印刷机，从而形成湿度传感器膜。此外，本发明还提供了一种制备湿度传感器的方法，该方法通过使用喷墨式印刷机以所制备的聚电解质油墨进行印刷，然后加热处理该印刷品，以在多个电极上形成湿敏膜。
背景技术
现有的形成湿敏膜的方法通常使用浸渍、旋涂、喷雾和分配器铺展法，并且取决于使用目的已经使用了各种材料作为基材，包括硬基材例如氧化铝或环氧树脂，和软基材例如聚酰亚胺。
浸涂法是以下所述的方法，该方法包括将导线连接至其上形成有电极的基材，随后固定至夹具，垂直浸渍至湿敏膜的组合物中一定时间，然后升起以使其变得平坦，干燥，然后进行热反应，从而形成湿敏膜。
旋涂方法是以下所述的方法，该方法已经频繁地用于半导体工艺，该方法通过在旋转的电极上滴落聚电解质溶液而在电极上形成湿敏膜。
喷雾法是通过喷嘴将聚电解质溶液喷雾，使其铺展到电极上以形成湿敏膜的方法。
分配器铺展法是通过微量注射器注射几微升单位的聚电解质溶液以便在电极上形成湿敏膜的方法。
目前，尽管上述方法已经得到广泛使用，但它们都存在缺点，这些缺点包括程序复杂、处理时间相对较长、原料损失、产率低和成本高。特别地，因为很难在电极已经形成实质性厚度的状态下形成具有一定厚度的湿敏膜，所以很难控制需要具有精确性的性质。此外，作为使用最广的方法的浸涂法可以容易地应用于硬基材，但是极难将湿敏膜铺展在软基材上。
发明内容
可以通过使用喷墨式印刷机以形成湿敏膜的方法来解决上述问题。
利用喷墨形成湿度传感器的湿敏膜的方法是以下所述的方法：根据电脑设计的图案，从喷墨式印刷机的喷墨头将聚电解质油墨释放至形成有电极的基材，从而形成湿敏膜。根据该方法，对于在相应湿度范围显示精确性的湿敏膜的情况，可以有选择地在单一基材上的多个电极上铺展具有不同的组成的湿敏膜。
利用喷墨形成湿敏膜的方法可以解决上述所有的问题，此外，随着电脑和外围设备的发展，该方法还具有易于在电路上铺展厚度可控的膜的优点。此外，该方法可以根据消费者的需要，生产少量、多样化的湿敏膜，因此，可以以很低的成本向消费者提供湿度传感器，此外可以提供精确和可靠的湿度传感器。
为了增强上述优点，聚电解质溶液必须满足使喷墨印刷可行的要求，且不降低湿敏性能。即，它必须满足使喷墨印刷可行的性质，包括粘度、表面张力和长期储存稳定性等，此外，还具有良好的湿敏性能。
为了克服上述问题，本发明制备了以下聚电解质组合物溶液，该溶液适用于喷墨印刷，并具有良好的湿敏性能，而且，本发明提供了由其制备的油墨，此外，还提供了使用该油墨利用喷墨式印刷机制备铺展有所述湿敏膜的湿度传感器的方法。
本发明人努力研制能够以如上所述的喷墨方式形成湿敏膜的聚电解质油墨。结果，我们已经制备了适用于形成所述湿敏膜的聚电解质组合物的溶液，然后可以由所述溶液来制备所述聚电解质油墨。
所述用于形成湿敏膜的聚电解质组合物包含聚电解质和交联剂。可以将有机溶剂例如醇单独或作为混合物加入至该组合物，以制备聚电解质组合物的溶液。
所述聚电解质由作为单体的二胺类化合物、可与二胺类化合物反应的二卤代烷烃类化合物以及能够通过与所述两种单体反应而产生反应性官能团的化合物组成。
现有技术的聚电解质通常由乙烯基单体(包含季铵盐或包含羧基、磺酸盐、锍、鏻、磷酸盐等)和其它几种单体的共聚合来制得。然而，此类方法难以控制分子量，不可能将粘度调节至油墨需要的粘度。
聚电解质油墨必须满足油墨的性质，使得可进行喷墨印刷，所述性质即粘度、表面张力和稳定性。为了满足该要求，具有可交联的官能团的低分子聚电解质是合适的。其原因是具有高分子量的聚电解质由于具有高粘度，不能起到油墨的作用。
所述二胺类化合物可以选自由以下物质组成的组：N，N，N’，N’-四甲基氨乙烷、N，N，N’，N’-四乙基氨乙烷、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-丙二胺、N，N，N’，N’-四乙基-1，3-丙二胺、N，N，N’，N’-四甲基-1，4-丁二胺、N，N，N’，N’-四乙基-1，4-丁二胺、N，N，N’，N’-四甲基-2-丁烯-1，4-二胺、N，N，N’，N’-四乙基-2-丁烯-1，4-二胺、1，3-双(二甲氨基)-2-丙醇、1，3-双(二乙氨基)-2-丙醇、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-二氨基丁烷、N，N，N’，N’-四乙基-1，3-二氨基丁烷、1，3-二(4-吡啶基)丙烷、4，4′-联吡啶、2，2′-联吡啶、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、N，N′-二甲基哌嗪、N，N′-二甲基-1，3-二(4-哌啶基)丙烷、吡嗪、吡嗪酰胺、4-(N，N′-二甲基氨基)吡啶、N，N，N′，N′-四甲基-1，5-戊二胺、N，N，N′，N′-四乙基-1，5-戊二胺、N，N，N′，N′-四甲基-1，6-己二胺、N，N，N′，N′-四乙基-1，6-己二胺，和它们中两种或两种以上组成的混合物。
所述的可与含二胺的单体反应的二卤代烷烃可以选自由以下物质组成的组：在具有1至18个碳原子的烷基中包含两个卤素原子(例如氯、溴和碘)的化合物、具有5至6个碳原子并包含两个卤素原子的环状化合物和它们中两种或两种以上组成的混合物，例如1，4-二氯-2-丁烯、1，4-二溴-2-丁烯、1，3-二氯-2-丙醇、1，3-二溴-2-丙醇、2，3-二氯丙醇、1，3-二氯丙酮、1，3-二溴丙酮、1，4-二氯-2-丁醇、双-2-氯乙基醚、双-2-溴乙基醚、1，2-双(2-氯乙氧基)乙烷、1，2-双(2-溴乙氧基)乙烷、1，3-二氯丙酮、1，3-二溴丙酮、α，α′-二氯邻二甲苯、α，α′-二氯间二甲苯、α，α′-二氯对二甲苯、α，α′-二溴邻二甲苯、α，α′-二溴间二甲苯和α，α′-二氯对二甲苯。
作为所述的能够与所述两种单体反应产生反应性官能团的化合物，可以使用含卤素的醇或含卤素的羧酸或其混合物。为此，含卤素的醇可以选自由以下物质组成的组：在具有2至18个碳原子的烷基中包含一个卤素原子例如氯、溴或碘的醇化合物；含氨基的醇可以选自2-氨基乙醇、3-氨基丙醇、2-氨基丙醇、氨基-2-丙醇、氨基丁醇、氨基环己醇、2-(乙基氨基)乙醇、2-(甲基氨基)乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基氨基乙醇、N，N-二乙氨基乙醇、N，N-二丁基氨基乙醇、N，N-二甲基氨基丙醇、N，N-二乙基氨基丙醇、3-吡咯烷醇、1-甲基-3-吡咯烷醇、1-甲基-2-吡咯烷基乙醇、3-羟基哌啶、4-羟基哌啶、1-(2-羟基乙基)哌嗪和它们中两种或两种以上组成的混合物；含卤素的羧酸可以选自由以下物质组成的组：在具有2至18个碳原子的烷基中包含一个卤素原子例如氯、溴或碘的羧酸，或它们中两种或两种以上组成的混合物；而且含氨基的羧酸可以选自由以下物质组成的组：包含2至18个碳原子的氨基酸和它们中两种或两种以上组成的混合物。
作为可以与所述反应性官能团反应的交联剂，可以使用选自由以下物质组成的组中的交联剂：二异氰酸酯、羟甲基蜜胺、羟甲基脲、封端异氰酸酯、氮丙啶、噁唑啉、环氧化物、二氨基烷烃和碳二亚胺等交联剂。
如上所述，聚电解质由作为单体的二胺类化合物、可与所述二胺类化合物反应的二卤代烷烃类化合物、能够通过与所述两种单体反应产生反应性官能团的化合物和可以与所述反应性官能团反应的交联剂组成。可以将有机溶剂例如醇单独或作为混合物加入至该组合物，以制备聚电解质组合物的溶液。
向根据上述方法制备的聚电解质组合物溶液加入例如醇等有机溶剂，以保证液体的流动性适用于喷墨式印刷机，加入高沸点润湿剂以防止油墨喷嘴干燥，并加入表面活性剂以制备导电性油墨。
本发明的聚电解质油墨组合物由以下物质组成：10重量％～50重量％的聚电解质组合物溶液，优选15重量％～40重量％，更优选20重量％～30重量％；1重量％～10重量％的交联剂；与交联剂相容的40重量％～80重量％的润湿剂，优选40重量％～70重量％，更优选50重量％～70重量％；和0.1重量％～2重量％的非离子型和离子型表面活性剂，优选0.2重量％～1重量％，更优选0.5重量％～1重量％。
为此用途，可以将具有50～300℃的沸点的极性溶剂单独或其两种或两种以上组成的混合物用作所述有机溶剂，所述极性溶剂的沸点优选为50～300℃，优选60～200℃，更优选60～150℃。
当溶剂沸点低于100℃时，可能导致喷墨头喷嘴阻塞，形成湿敏膜后表面可能存在裂缝或粗糙。
此外，溶剂的量起到控制粘度的作用，并且考虑到膜的厚度、喷墨头喷嘴的尺寸等可以对溶剂的量进行调节。在这种情况下，粘度在2～100cps(厘泊)内是合乎需要的，优选2～50cps，更优选2～35cps。
表面活性剂不局限于任何一种离子型和非离子型表面活性剂，并且可以单独使用或以两种或两种以上表面活性剂的混合物形式使用。它用于控制基材表面的表面张力，即控制油墨对基材的浸润性。通常，优选可以使用表面活性剂以便将所述表面张力控制为32～50达因/厘米。
如果表面张力低于32达因/厘米，因为该组合物注射至基材后过快地铺展至整个基材上，所以不能保持所需的分辨率。如果表面张力高于50达因/厘米，从喷嘴喷射的油墨量与所需要的量相比不太够，因此，该膜不能获得足够的厚度。
形成湿敏膜的方法包括：压电模式，其通过压电元件的振动使用压电元件来喷射墨滴；热模式，其中，通过加热随着在内部产生气泡而挤出墨滴；以及气泡喷射模式。然而，当利用加热注射油墨时，可能导致电解质的分解，从而引起喷嘴阻塞或降低溶液的稳定性。
在本发明中，优选根据压电模式使用喷墨喷嘴，更优选使用可以控制频率、控制油墨储存器的温度、控制喷嘴尺寸并控制所应用的基材的温度的喷墨印刷装置。
加热处理利用如上喷墨模式形成的湿敏膜，以获得最终的湿敏性能。在这种情况下，取决于热处理条件，膜的外观、粘附性能和交联密度是可变的。
为此，在聚电解质溶液可以铺展并交联的热处理温度理想地是50～200℃，优选60～150℃，更优选60～130℃。
所述热处理通常可以在氮气、氩气、氢气单独或其混合气体的气氛下，以60～100℃进行10～30分钟，然后在100～130℃进行10～30分钟，以提供膜的性质和湿敏性能的改善效果。
根据本发明制备的湿敏膜在30％RH(相对湿度)时显示出1～3MΩ(兆欧)的电阻，在90％RH时显示出1～5kΩ的电阻。
附图说明
图1是其上具有湿敏膜的氧化铝板湿度传感器的前视图；
图2是图1的侧视图；
图3是其上具有湿敏膜的聚酰亚胺板湿度传感器的前视图；和
图4是图3的侧视图。
<对附图的主要部分的符号的说明>
11，21：湿敏膜            12：陶瓷板
13，22：金电极
14：电极保护膜
15，24：电极极板          16：引线框
23：铜电极                25：基膜
26：覆盖(coverlay)膜      27：粘合剂
28：覆盖粘合剂
具体实施方式
在下列实施例和对比例中将根据上述公开内容更具体地说明本发明。然而，应当理解的是，本发明决不限于下列实施例。
聚酰亚胺FPC电极
可以粘附至弯曲表面的柔性FPC(软性印刷电路)板具有以下优点：它可以弯曲使用，并且由于实现了单一的三维线路并省去了连接器和导线，使得该印刷电路板本身较小，因此，可以使电子设备本身小型化并且轻型化，并可以降低其成本。FPC板的其它特征是：因为该板既薄又轻，在使用具有25μm厚度的基膜的情况下，该板的总厚度是约100～140μm，因此，其体积和重量变小，此外，可以使整个设备小型化。然而，因为基材较薄，因此该基材具有低机械强度，它可能被损坏。可以通过贴附作为FPC的独特结构的增强板和覆盖膜来弥补该缺点。将该电极制成线性数组(linear byte)状，其中在0.25mm的间距上总共存在5个电极组。
作为电极所用的材料，使用镀有厚度为0.5μm的金的铜。FPC的结构由板、铜箔、覆盖膜和增强板构成。通过覆盖2μm镀镍和1μm镀金制成端子部件的连接部分，以便于焊接。铜箔的表面是平面，而且将可挠性的具有35μm厚度的轧制的铜箔作为用于电流容量和弯曲应用的所述铜箔进行使用。此外，为了使铜箔具有耐腐蚀性并对其进行保护，向除湿敏区以外的其他区域贴附厚度35μm的另一聚酰亚胺膜作为覆盖膜。
氧化铝板电极
用作传感器的板是96％α-氧化铝形式的氧化铝。在通常用于厚膜电路的板(50mm×50mm×5mm)上同时形成尺寸为5mm×10mm的10×5个电极。为了制备导电电极，使用金糊料在其上形成间距为0.195mm和0.4mm的梳状图案。焊接部分使用Ag-Pd(6∶1)糊料，并将玻璃外涂层用于防止金电极迁移。印刷后，在150℃干燥箱中干燥电极15分钟，以除去糊料中包含的溶剂和粘合剂，然后在马弗电炉中以850℃烧结10分钟以进行电极烧制，从而对其进行精加工。
进一步地，检查所得到的湿度传感器的电性质。对于得到的湿度传感器的湿敏性能，当恒温恒湿室(JEIO TECH，TM-NFM-L(-20℃-100℃))平衡在25℃的温度和30％RH的相对湿度时，在1kHz的1伏LCR(电感、电容、电阻测量仪)(ED-Lab.Korea，EDC-1630型)的驱动下，控制湿度，以测定电阻值。对于各试样，制备50个具有相同组成的试样并进行测量。以使用相同组成而获得的传感器的湿敏性能进行作图，然后标出极大值和极小值之间的区域以测定误差范围。
实施例
在下文中，将说明本发明的优选实施例和对比例。
为了解释本发明，提供下列实施例，但是这些实施例不应该解释为对本发明的范围的限定。
实施例1
将溶解在2-乙氧基乙醇(50 g)中的N，N，N′，N′-四甲基-1，4-二氨基丁烷(14.40g，100 mmol(毫摩尔))引入装有冷凝器的圆底烧瓶。在逐滴加入溶解在2-乙氧基乙醇(50g)中的2-溴乙醇(1.25g，10mmol)同时保持温度低于5℃后，在60℃进行反应4小时。温度升高至80℃后，继续反应24小时，然后蒸发溶剂以除去约50g。将30g二甲亚砜加入至最终溶液，然后在其中溶解封端二异氰酸酯(1.5g)，以制备聚电解质组合物的最终溶液。根据该方法，可以获得无色的湿敏溶液，该溶液具有33.0％的最终固体含量。
向15g上述实施例1的聚电解质溶液加入5g异丙醇和0.001gsulfinol-465(商品名；由Air Products Co.制备)，以制备喷墨用油墨。该油墨中，固体含量是25.0％，表面张力是37达因/厘米，粘度是15cps。
实施例2
将溶解在2-乙氧基乙醇(50g)中的N，N，N’，N’-四甲基-1，6-二氨基己烷(15.51g，90mmol)和2-(N，N-二甲基氨基)乙醇(0.89g，10mmol)引入装有冷凝器的圆底烧瓶。在逐滴加入溶解在2-乙氧基乙醇(50g)中的1，4-二溴丁烷(21.59g，100mmol)同时保持温度低于5℃后，在60℃进行反应4小时。温度升高至80℃后，继续反应24小时，然后蒸发溶剂以除去约50g。将30g二甲亚砜加入至最终溶液，然后在其中溶解封端二异氰酸酯(1.5g)，以制备聚电解质组合物的最终溶液。根据该方法，可以获得无色的湿敏溶液，该溶液具有33.0％的最终固体含量。
向15g上述实施例2的聚电解质溶液加入5g异丙醇和0.001gsulfinol-465(商品名；由Air Products Co.制备)，以制备喷墨用油墨。该油墨中，固体含量是25.0％，表面张力是36达因/厘米，粘度是13cps。
实施例3
将溶解在2-乙氧基乙醇(50g)中的N，N，N’，N’-四甲基-1，4-二氨基丁烷(13.68g，95mmol)和N，N，N’，N’-四甲基-1，3-二氨基-2-丙醇(0.23g，5mmol)引入装有冷凝器的圆底烧瓶。在逐滴加入溶解在2-乙氧基乙醇(50g)中的1，6-二溴己烷(21.90g，100mmol)同时保持温度低于5℃后，在60℃进行反应4小时。温度升高至80℃后，继续反应24小时，然后蒸发溶剂以除去约50g。将30g二甲亚砜加入至最终溶液，然后在其中溶解封端二异氰酸酯(1.5g)，以制备聚电解质组合物的最终溶液。根据该方法，可以获得无色的湿敏溶液，该溶液具有31.8％的最终固体含量。
向15g上述实施例3的聚电解质溶液加入5g异丙醇和0.001gsulfinol-465(商品名；由Air Products Co.制备)，以制备喷墨用油墨。该油墨中，固体含量是23.9％，表面张力是37达因/厘米，粘度是14cps。
实施例4
将溶解在2-乙氧基乙醇(50g)中的N，N，N’，N’-四甲基-1，6-二氨基己烷(17.23g，100mmol)引入装有冷凝器的圆底烧瓶。在逐滴加入溶解在2-乙氧基乙醇(50g)中的1，4-二溴丁烷(20.51g，95mmol)和1，3-二溴-2-丙醇(1.09g，5mmol)同时保持温度低于5℃后，在60℃进行反应4小时。温度升高至80℃后，继续反应24小时，然后蒸发溶剂以除去约50g。将30g二甲亚砜加入至最终溶液，然后在其中溶解封端二异氰酸酯(1.5g)，以制备聚电解质组合物的最终溶液。根据该方法，可以获得无色的湿敏溶液，该溶液具有33.5％的最终固体含量。
向15g上述实施例4的聚电解质溶液加入5g异丙醇和0.001gsulfinol-465(商品名；由Air Products Co.制备)，以制备喷墨用油墨。该油墨中，固体含量是25.2％，表面张力是36达因/厘米，粘度是13cps。
实施例5～8
将上述实施例1～4制备的油墨填充在聚乙烯容器中，然后在传感器电极上印刷5次，并加热处理以获得湿度传感器，其中所述电极形成在氧化铝板或聚酰亚胺膜上，所述印刷使用装有压电模式的喷墨式印刷机喷头F076000(商品名；由Epson，Inc.制造)的板印刷机。该步骤中，热处理条件包括在100℃处理30分钟，随后在120℃处理30分钟。热处理后各电极的特性具体列于下列表1和表2。
对比例1
在2-甲氧基乙醇中溶解包含重量比为40/2/0.5/57.5的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯氯化铵盐(dimethyl ammonium ethyl methacrylate chloride salt)的4元高聚物，以制备浸渍用聚电解质溶液。根据该方法，可以获得无色溶液形式的最终聚电解质溶液，其具有10.5％的固体含量和230cps/25℃的粘度。将0.1重量％的XAMA-7(商品名；由Zeneca Corporation制备)与100重量％的所得溶液混合，以制备湿敏溶液，然后用浸渍方法将该湿敏溶液施用于其上形成有电极的作为氧化铝板的Kapton(商品名；由DuPont Co.制备)或聚酰亚胺膜，以形成湿敏膜。
对比例2
在2-甲氧基乙醇中溶解包含重量比为40/2/0.5/57.5的苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯氯化铵盐的4元高聚物，以制备浸渍用聚电解质溶液。根据该方法，可以获得无色溶液形式的最终聚电解质溶液，其具有12.0％的固体含量和450cps/25℃的粘度。将0.1重量％的XAMA-7(商品名；由Zeneca Corporation制备)与100重量％的所得溶液混合，以制备湿敏溶液，然后用浸渍方法将该湿敏溶液施用于其上形成有电极的作为氧化铝板的Kapton(商品名；由DuPont Co.制备)或聚酰亚胺膜，以形成湿敏膜。
表1.使用氧化铝电极的湿度传感器
  电阻，Ω   误差
  30％RH   40％RH   50％RH   60％RH   70％RH   80％RH   90％RH   (±％RH)
  实施例5   2790000   803000   261000   107000   40300   10300   2700   0.37
  实施例6   3330000   1026000   369000   129600   41400   14800   3500   0.42
  实施例7   3780000   1260000   441000   161500   45700   17100   4400   0.39
  实施例8   1890000   639000   201000   78300   27900   8500   2100   0.41
  对比例1   4500000   1500000   440000   154000   43000   15500   4100   2.90
  对比例2   4900000   2100000   591000   199500   55800   21000   5400   3.10
表2.使用聚酰亚胺电极的湿度传感器
  电阻，Ω   误差
  30％RH   40％RH   50％RH   60％RH   70％RH   80％RH   90％RH   (±％RH)
  实施例5   2500000   720000   230000   96000   36000   9300   2500   0.29
  实施例6   2900000   920000   330000   116000   37000   13000   3200   0.30
  实施例7   3400000   1100000   390000   140000   40000   15000   4000   0.32
  实施例8   1700000   570000   180000   70000   25000   7650   1900   0.36
  对比例1   3800000   1200000   374000   130000   36000   13000   3500   3.70
  对比例2   4100000   1700000   502000   169000   47000   17000   4600   3.30
尽管由于湿敏膜化学组成之间的差异，从实施例5～8获得的传感器显示出彼此不同的湿敏性质，但在半对数图中它们显示出优异的对于普通实用性足够的湿敏性能。印刷5次后对形成湿敏膜的油墨进行检查。结果，可以认识到当湿敏膜的厚度较薄时，则电阻增加，而当厚度较厚时，则电阻降低。利用喷墨形成湿敏膜还具有的优点是，通过控制印刷次数，可以控制湿敏膜厚度，还可以控制湿敏性能。在由此制备的50个传感器之间的再现精确性中，能够看出通过印刷制备的全部湿度传感器均在±0.5％RH的范围内，因此，显示出高产品再现性。与此相反，还可以知道，通过以往用于制备现有湿度传感器的浸涂法制备的传感器落入±3％RH的范围内，因此，显示出低于喷墨印刷模式的产品再现性。此外，在聚酰亚胺电极的情况下，由于板的可挠性，对于通过浸涂法得到的传感器，不容易同时浸泡几个传感器，因此显示出由此制备的样品的再现性误差发生更显著的偏离。然而，在用喷墨模式得到的传感器的情况下，不管材料的品质如何，能够看出样品之间的再现性误差接近±0.3％RH的范围，因此，可以确保很高的产品再现性。
工业实用性
根据上述结论，本发明提供了具有适合用作湿度传感器的湿敏膜的性质的聚电解质溶液，该性质包括粘度、固体含量和喷墨释放性，并提供了制备该喷墨用聚电解质溶液的方法。由此，经过喷墨印刷方法并进行热处理后，可以形成具有不弱于现有湿度传感器的性质的湿敏膜，与常规模式相比，该膜还具有均一的厚度。此外，本发明可以提供用于制备具有高产品可靠性的湿度传感器的技术。

Claims (12)

1.一种用于湿度传感器的湿敏膜的聚电解质组合物，其特征在于，所述组合物包含至少一种选自二胺类化合物的化合物、至少一种选自二卤代烷烃类化合物的化合物和至少一种包含交联性官能团的化合物。
2.如权利要求1所述的聚电解质组合物，其特征在于，所述组合物包含35重量％～50重量％的至少一种选自二胺类化合物的化合物、45重量％～64.9重量％的至少一种选自二卤代烷烃类化合物的化合物和0.1重量％～5重量％的至少一种包含交联性官能团的化合物。
3.如权利要求1所述的聚电解质组合物，其特征在于，所述二胺类化合物是选自由以下物质组成的组中的化合物：N，N，N’，N’-四甲基氨乙烷、N，N，N’，N’-四乙基氨乙烷、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-丙二胺、N，N，N’，N’-四乙基-1，3-丙二胺、N，N，N’，N’-四甲基-1，4-丁二胺、N，N，N’，N’-四乙基-1，4-丁二胺、N，N，N’，N’-四甲基-2-丁烯-1，4-二胺、N，N，N’，N’-四乙基-2-丁烯-1，4-二胺、1，3-双(二甲氨基)-2-丙醇、1，3-双(二乙氨基)-2-丙醇、N，N，N’，N’-四甲基-1，3-二氨基丁烷、N，N，N’，N’-四乙基-1，3-二氨基丁烷、1，3-二(4-吡啶基)丙烷、4，4′-联吡啶、2，2′-联吡啶、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、N，N′-二甲基哌嗪、N，N′-二甲基-1，3-二(4-哌啶基)丙烷、吡嗪、吡嗪酰胺、4-(N，N′-二甲基氨基)吡啶、N，N，N′，N′-四甲基-1，5-戊二胺、N，N，N′，N′-四乙基-1，5-戊二胺、N，N，N′，N′-四甲基-1，6-己二胺、N，N，N′，N′-四乙基-1，6-己二胺，或它们中两种或两种以上组成的混合物。
4.如权利要求1所述的聚电解质组合物，其特征在于，所述二卤代烷烃是选自由以下物质组成的组中的化合物：在具有1至18个碳原子的烷基中包含两个卤素原子的化合物，所述卤素原子是例如氯、溴和碘；具有5至6个碳原子并包含两个卤素原子的环状化合物和它们中两种或两种以上组成的混合物，例如1，4-二氯-2-丁烯、1，4-二溴-2-丁烯、1，3-二氯-2-丙醇、1，3-二溴-2-丙醇、2，3-二氯丙醇、1，3-二氯丙酮、1，3-二溴丙酮、1，4-二氯-2-丁醇、双-2-氯乙基醚、双-2-溴乙基醚、1，2-双(2-氯乙氧基)乙烷、1，2-双(2-溴乙氧基)乙烷、1，3-二氯丙酮、1，3-二溴丙酮、α，α′-二氯邻二甲苯、α，α′-二氯间二甲苯、α，α′-二氯对二甲苯、α，α′-二溴邻二甲苯、α，α′-二溴间二甲苯和α，α′-二氯对二甲苯。
5.如权利要求1所述的聚电解质组合物，其特征在于，所述至少一种包含交联性官能团的化合物是选自由以下物质组成的组中的化合物：含卤素的醇、含卤素的羧酸和含氨基的羧酸或其混合物。
6.如权利要求4所述的聚电解质组合物，其特征在于，所述含卤素的醇是选自由以下物质组成的组中的化合物：在具有2至18个碳原子的烷基中包含一个卤素原子的醇化合物或其混合物，所述卤素原子是例如氯、溴或碘；所述含氨基的醇是选自由以下物质组成的组中的化合物：2-氨基乙醇、3-氨基丙醇、2-氨基丙醇、氨基-2-丙醇、氨基丁醇、氨基环己醇、2-(乙基氨基)乙醇、2-(甲基氨基)乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基氨基乙醇、N，N-二乙基氨基乙醇、N，N-二丁基氨基乙醇、N，N-二甲基氨基丙醇、N，N-二乙基氨基丙醇、3-吡咯烷醇、1-甲基-3-吡咯烷醇、1-甲基-2-吡咯烷基乙醇、3-羟基哌啶、4-羟基哌啶、1-(2-羟基乙基)哌嗪和其混合物。
7.如权利要求4所述的聚电解质组合物，其特征在于，所述含卤素的羧酸是选自由以下物质组成的组中的化合物：包含一个卤素原子并具有2至18个碳原子的羧酸或其混合物，所述卤素原子是例如氯、溴或碘。
8.如权利要求4所述的聚电解质组合物，其特征在于，所述含氨基的羧酸选自由以下物质组成的组中的化合物：包含2至18个碳原子的氨基酸或其混合物。
9.一种聚电解质油墨，其特征在于，所述油墨包含10重量％～50重量％的权利要求1～7任一项所述的聚电解质组合物、1重量％～10重量％的交联剂、38重量％～88.9重量％的有机溶剂和0.1重量％～2重量％的由非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂组成的混合物。
10.如权利要求8所述的聚电解质组合物，其特征在于，所述交联剂选自由以下交联剂组成的组：二异氰酸酯、羟甲基蜜胺、羟甲基脲、封端异氰酸酯、氮丙啶、噁唑啉、环氧化物、二氨基烷烃和碳二亚胺交联剂。
11.一种制备湿度传感器的方法，其特征在于，利用喷墨印刷模式铺展聚电解质油墨，然后加热处理以形成湿敏膜。
12.如权利要求11所述的制备湿度传感器的方法，其特征在于，将权利要求8～9中任一项所述的聚电解质油墨铺展在其上具有电极的板上，然后在50～200℃对所述聚电解质油墨进行加热处理，以形成所述湿敏膜。
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