[發明專利]一種聚酰亞胺濕敏材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510069712.3
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104592756B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 王成楊;金建東;鄭麗;吳亞林;司良有;王亞彬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十九研究所
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08G73/10;G01N27/22
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及濕敏材料及其制備方法。

背景技術

電容式濕度傳感器由于具有測試范圍寬、靈敏度高、濕滯小、響應速度快等優點，廣泛的應用于工業、農業、氣象、航空航天等相關領域。濕敏材料是濕度傳感器中重要的組成部分，是影響濕度傳感器性能的關鍵因素。作為濕敏材料，需要在材料的吸濕率、透氣性、耐熱性、介電性、穩定性等方面綜合考慮。聚酰亞胺作為一種高性能聚合物，具有較低的介電常數，較小的介質損耗，較高熱穩定性和化學穩定性，得到了眾多濕度領域研究者的關注。但是目前應用的聚酰亞胺濕敏材料也存在一定缺點，如前軀體聚酰胺酸在貯存過程中容易發生水解降解，固化后的濕敏材料存在較大的非線性輸出，高濕端容易出現電容漂移等。有關聚酰亞胺濕敏材料的研究已有部分報道：

中國發明專利CN102432878B公開了一種感濕聚酰亞胺及其制備和應用，其感濕聚酰亞胺包括馬來酰亞胺基聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物以及有機溶劑。采用的原料樹脂分子量容易控制，分子結構也容易調整，有利于制備理想性能的感濕聚酰亞胺功能材料。但是從其給出電容值數據可以看出，該感濕聚酰亞胺的非線性輸出較大，根據最小二乘法擬合后算得各組數據的非線性誤差最佳值為5.9％，不利于后續電路的調制。

中國發明專利CN103467983A公開了一種用于高空濕度探測的聚酰亞胺薄膜及其制備方法，該聚酰亞胺薄膜是由聚酰胺酸高溫酰亞胺化而得到的，吸附和脫出水分子速度快，濕度敏感性高。但是聚酰亞胺的前軀體聚酰胺酸由于其羧基的存在容易發生水解和降解，貯存穩定性較差。

發明內容

本發明要解決現有的聚酰亞胺濕敏材料濕滯以及非線性輸出較大，且聚酰亞胺濕敏材料前軀體聚酰胺酸對水汽敏感、耐水解性差及容易發生降解的問題，而提供一種聚酰亞胺濕敏材料及其制備方法。

本發明的一種聚酰亞胺濕敏材料，一種聚酰亞胺濕敏材料首先由二酐、二胺、醇類試劑、N,N'-二異丙基碳二亞胺縮合劑、強極性非質子化溶劑A及強極性非質子化溶劑B制備得到聚酰胺酯粉末，然后聚酰胺酯粉末與強極性非質子化溶劑C混合，固化得到；

所述的二酐與二胺的摩爾比為1:(0.85～1.1)；所述的二酐與醇類試劑的質量比為1:(3～15)；所述的二酐與N,N'-二異丙基碳二亞胺縮合劑的摩爾比為1:(1～10)；所述的二酐與強極性非質子化溶劑A的質量比為1:(1～5)；所述的二酐與強極性非質子化溶劑B的質量比為1:(1～10)；所述的聚酰胺酯粉末與強極性非質子化溶劑C的質量比為1:(1.5～9)；

當所述的二酐為3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐或4,4'-氧雙鄰苯二甲酸酐時，所述的二胺為2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2'-二(三氟甲基)二氨基聯苯、3,3'-二(三氟甲基)二氨基聯苯、2,2-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二氨基苯基醚或4,4'-[1,4-苯基雙(氧)]雙[3-(三氟甲基)苯胺]；

當所述的二酐為4,4'-(六氟異丙烯)二酞酸酐時，所述的二胺為2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2'-雙(三氟甲基)-4,4'-二氨基苯基醚、4,4'-二(4-氨基苯氧基)聯苯、3,4'-二氨基二苯醚、1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯、1,3-雙(4'-氨基苯氧基)苯或1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯。

本發明的一種聚酰亞胺濕敏材料的制備方法是按以下步驟進行：

在室溫下，將二酐加入到醇類試劑中，然后在溫度為78℃～80℃下回流反應1h～12h，自然冷卻至室溫，得到二酸二酯，將二酸二酯置于溫度為1℃～8℃的冰水浴中，得到反應體系；將二胺溶于強極性非質子化溶劑A中，得到混合物A，將N,N'-二異丙基碳二亞胺縮合劑溶于強極性非質子化溶劑B中，得到混合物B，在溫度為1℃～8℃的冰水浴中，首先將混合物A加入到反應體系中，再將混合物B在30min～60min內滴加至反應體系中，攪拌1h～2h，去除冰水浴，然后在室溫下攪拌反應5h～24h，得到反應混合產物，最后將反應混合產物置于甲醇中清洗，過濾，干燥，得到聚酰胺酯粉末；將聚酰胺酯粉末溶于強極性非質子化溶劑C中，攪拌均勻，得到聚酰胺酯溶液；將聚酰胺酯溶液固化，即得到聚酰亞胺濕敏材料；