一种湿度传感材料的制备方法
【专利摘要】本发明一种湿度传感材料的制备方法，使用乙酸钡、乙醇、乙酸、去离子水、钛酸丁酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇与溴化锂混合溶液，制备基于溴化锂/聚乙烯醇/钛酸钡的湿度传感材料。该湿度传感材料为复合材料，湿度响应范围变宽，从相对湿度10％到98％；陶瓷基湿响应材料加入，提高了原来纯粹氯化锂系列湿响应的响应时间；导电纤维长丝取代原有的金属丝，使得湿度传感材料的引脚部分柔性化，更容易将该类传感器织入面料中，做到服装中去。
【专利说明】
一种湿度传感材料的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及湿度传感技术领域，更具体的说，涉及一种湿度传感材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]在纺织服装领域，温湿度是影响穿着者舒适度的重要指标。特别是当服装应用于航空航天、可穿戴电子设备、深海作业等，控制身体与衣服之间微环境中的湿度显得尤为重要，因为在人手无法控制的湿度条件下，有传感器感知并使得衣服做出湿度调节，会使得服装的智能性大为提高，服装的应用范围更广泛更灵活。
[0003]氯化锂是公开最多的应用于湿度传感器的材料，如CN2055247U，CN85200517U，CN101178372B，CN102269693B，CN102967631A，CN104483453A，CN1024725829A，CN203188087U，CN204496297U等，该类公开的专利，都是利用氯化锂对湿度的敏感而导致电阻的变化，而获取周围空气中湿度值的。另外，还有石墨烯纳米墙湿度传感器(CN204359739U)、陶瓷湿度传感器(CN102435636A)等。但目前为止，湿度传感器都是被做成块状的模块，而织入衣服的纤维状湿度传感器还未见报道。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术课题为，提供一种湿度传感材料的制备方法，解决现有的湿度传感器不能织入衣服面料中的柔性问题。
[0005]本发明解决上述问题的技术方案为:提供了一种湿度传感材料的制备方法，包括如下步骤:
[0006]S1、将乙酸钡:乙醇:乙酸:去离子水按重量比(I.5?2): (4?6): (3?5):1搅拌混合;然后加入重量比为(1.5?2.5)的钛酸丁酯，搅拌混合;再加入重量比为(3?3.5)的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌混合得到溶液A;
[0007]S2、所述溶液A中再加入重量比为1:(0.3?0.5)的聚乙烯醇与溴化锂混合溶液，搅拌混合得到溶液B;其中，该聚乙烯醇与溴化锂混合溶液与所述溶液A的重量比为(0.3?
0.5):1;
[0008]S3、所得溶液B注入模具中，置入烘箱中固化，固化条件是40?60°C的温度环境，固化时间为2?5小时不等，固化后去除模具得到胚体；
[0009]S4、将所述胚体置入150°C?200°C环境中3?5个小时，形成湿度传感材料。
[0010]在本发明提供的湿度传感材料的制备方法中，所述步骤S2中，所述聚乙烯醇与溴化锂混合溶液与所述溶液A的重量比为0.4:1。
[0011]在本发明提供的湿度传感材料的制备方法中，所述步骤S3中，所述模具具有至少两个小孔，在每个所述小孔中插入一根柔性导电纤维，使得该柔性导电纤维的一端浸入溶液B中，另一端位于模具外。
[0012]在本发明提供的湿度传感材料的制备方法中，所述柔性导电纤维在插入小孔之前还包括预处理步骤，所述预处理步骤包括:置于双氧水浸泡去除表面的带电离子，然后置于蒸馏水中清洗浸泡。
[0013]在本发明提供的湿度传感材料的制备方法中，胚体与所述柔性导电纤维的结合处，使用锡或铟电焊以增强结合牢度。
[0014]实施本发明，具有如下有益效果:
[0015](I)湿度传感材料为复合材料，湿度响应范围变宽，从相对湿度10%到98% ;
[0016](2)陶瓷基湿响应材料加入，提高了原来纯粹氯化锂系列湿响应的响应时间；
[0017](3)导电纤维长丝取代原有的金属丝，使得湿度传感材料的引脚部分柔性化，更容易将该类传感器织入面料中，做到服装中去。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为湿度传感材料的制备方法的流程图；
[0020]图2为湿度传感材料的制备方法的较佳实施例的工艺路线图；
[0021 ]图3为湿度传感材料随着湿度的变化的检测装置；
[0022]图4为湿度传感材料随着湿度的变化而产生的相对阻抗变化率。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0024]现有技术制备的湿度传感器具有响应速度慢、湿感区域不大(20%RH到70%)等特点，另外也缺少柔性纤维状的湿度传感器。
[0025]本发明的主要创新点在于，提供一种湿度传感材料的制备方法，制备基于溴化锂/聚乙烯醇/钛酸钡的湿度传感材料，湿度响应范围变宽，湿响应的响应时间大大变短。
[0026]图1示出了湿度传感材料的制备方法的流程图，如图1所示，本发明的湿度传感材料的制备方法，包括如下步骤:
[0027]S1、将乙酸钡:乙醇:乙酸:去离子水按重量比(1.5?2): (4?6): (3?5):1搅拌混合;然后加入重量比为(1.5?2.5)的钛酸丁酯，搅拌混合;再加入重量比为(3?3.5)的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌混合得到溶液A;
[0028]S2、所述溶液A中再加入重量比为1: (0.3?0.5)的聚乙烯醇与溴化锂混合溶液，搅拌混合得到溶液B;其中，该聚乙烯醇与溴化锂混合溶液与所述溶液A的重量比为(0.3?
0.5):1;
[0029]S3、所得溶液B注入模具中，置入烘箱中固化，固化条件是40?60°C的温度环境，固化时间为2?5小时不等，固化后去除模具得到胚体；
[0030]S4、将所述胚体置入150 0C?200 °C环境中3个小时，形成湿度传感材料。
[0031 ] 优选的，步骤S2中，聚乙烯醇与溴化锂混合溶液与溶液A的重量比为0.4:1。步骤S3中，模具具有至少两个小孔，在每个小孔中插入一根柔性导电纤维，使得该柔性导电纤维的一端浸入溶液中，另一端位于模具外。
[0032]实施例
[0033]本实施例的湿度传感材料的制备方法，包括如下步骤:
[0034](I)按重量比例将乙酸钡:乙醇:乙酸:去离子水等于(1.5?2): (4?6): (3?5):1配成溶液，混合搅拌I个小时，再加入重量比为(1.5?2.5)的钛酸丁酯，继续搅拌半小时，再加入重量比为(3?3.5)的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌两个小时，得到溶液A。再加入重量比为1:(0.3?0.5)的聚乙烯醇与溴化锂混合溶液，搅拌混合得到溶液B，其中，该混合溶液与溶液A的重量比为(0.3?0.5):1;图2示出了湿度传感材料的制备方法的较佳实施例的工艺路线图，如图2所示，将最后的混合溶液I注入一个球型模具2(直径为5?1mm)中，该球形模具2有两个平行的小孔，如图2(a)。准备两根柔性导电纤维3(例如镀银的尼龙丝或者超细铜丝，70?120旦尼尔)，在30°C温度下，放置于双氧水中I?5分钟，去除纤维表面的带电离子，然后将两根纤维置于蒸馏水中清洗浸泡10?20分钟，然后再将两根长丝分别置于模具的小孔中，球形模具中的两根纤维部分不能接触，如示意图2(b)所示。
[0035](2)将含有溶液及导电纤维的球形模具置入40?60°C的烘箱中，溶剂挥发，溶液凝固，变成含有两根导电纤维的球形传感器，如示意图2(c)所示。该凝固时间大概2到5小时不等。
[0036](3)将球形传感器置入150°C?200°C环境中3?5个小时，使得聚乙烯吡咯烷酮慢慢分解，形成多孔钛酸钡/聚乙烯醇/溴化锂复合材料。如果该球形材料与导电纤维的结合强度不高的话，可以用锡或铟在两者结合的部位电焊一下，增强结合牢度。
[0037](4)图3示出了湿度传感材料随着湿度的变化的检测装置，如图3所示，将纤维形态的湿度传感器与2ΚΩ变阻器连接，加入1V电源，测试器阻抗响应-回复曲线随着相对湿度的变化情况，结果显示响应-回复时间都在I秒内，图4示出了湿度传感材料随着湿度的变化而产生的相对阻抗变化率，如图4所示，该纤维湿度传感材料可以在相对湿度10 %到98 %之间响应，湿度响应范围变宽，由此可见，该纤维湿度传感器不仅具有很快响应过程，而且具有高的灵敏度。
[0038]需要特殊说明的是，以上技术方案仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做出改动或修改，这些等价形式同样在本申请所附权利要求书所限定的范围之内。
【主权项】
1.一种湿度传感材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、将乙酸钡:乙醇:乙酸:去离子水按重量比(1.5?2): (4?6): (3?5): I搅拌混合;然后加入重量比为(1.5?2.5)的钛酸丁酯，搅拌混合;再加入重量比为(3?3.5)的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌混合得到溶液A; 52、所述溶液A中再加入重量比为I: (0.3?0.5)的聚乙烯醇与溴化锂混合溶液，搅拌混合得到溶液B;其中，该聚乙烯醇与溴化锂混合溶液与所述溶液A的重量比为(0.3?0.5): I; 53、所得溶液B注入模具中，置入烘箱中固化，固化条件是40?60°C的温度环境，固化时间为2?5小时不等，固化后去除模具得到胚体； 54、将所述胚体置入150°C?200 °C环境中3?5个小时，形成湿度传感材料。2.根据权利要求1所述的湿度传感材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述聚乙烯醇与溴化锂混合溶液与所述溶液A的重量比为0.4:1。3.根据权利要求1所述的湿度传感材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述模具具有至少两个小孔，在每个所述小孔中插入一根柔性导电纤维，使得该柔性导电纤维的一端浸入溶液B中，另一端位于模具外。4.根据权利要求3所述的湿度传感材料的制备方法，其特征在于，所述柔性导电纤维在插入小孔之前还包括预处理步骤，所述预处理步骤包括:置于双氧水浸泡去除表面的带电离子，然后置于蒸馏水中清洗浸泡。5.根据权利要求4所述的湿度传感材料的制备方法，其特征在于，胚体与所述柔性导电纤维的结合处，使用锡或铟电焊以增强结合牢度。
【文档编号】G01N27/04GK105891266SQ201610186972
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】包磊, 肖学良, 包松, 包宇洲, 周思佳, 汪亮, 汪理
【申请人】包磊