CN108760835A - 一种苯系物气体敏感元件 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料技术和传感器技术领域，涉及一种苯系物气体敏感元件，其特征在于，由检测探头、欧姆表、信号转换显示器组成。所述检测探头包括金属电极和电极间的苯系物敏感材料构成，苯系物敏感材料由高分子基体、导电填料、偶联剂共混而成，高分子基材占苯系物敏感材料体积分数的40％‑70％；所述导电填料占苯系物敏感材料体积分数的30％‑60％，偶联剂占体积分数0‑1％。本发明可以以较廉价的方式实现空气中苯系物污染物的全响应，工作原理和结构简单，可有效实现空气中苯系物浓度检测和监测。
Description
技术领域
本发明属于材料技术和传感器领域，涉及一种苯系物气体敏感元件。
背景技术
由于生产及生活污染，苯系物可在人类居住和生存环境中广泛检出，并对人体的血液、神经、生殖系统具有较强危害，一般已把大气中苯系物的浓度作为大气环境常规监测的内容之一。气体传感器通常有半导体气体传感器、电化学气体传感器、光谱气体传感器。通常的氧化锌、氧化镍等半导体传感器对于苯系的非极性气体不够敏感、易受干扰。电化学传感器和光谱传感器结构复杂，且定位气体专一，一台设备可独立精确测试一种气体的浓度，但是，当针对多组分苯系物浓度综合评价时，往往需要多台设备配合，或开发大型的综合检测工作台。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种苯系物气体敏感元件，其特征在于，由检测探头、欧姆表、信号转换显示器组成。所述检测探头包括金属电极和电极间的苯系物敏感材料构成，苯系物敏感材料由高分子基体、导电填料、偶联剂共混而成，高分子基材占苯系物敏感材料体积分数的40％一70％；所述导电填料占苯系物敏感材料体积分数的30％一60％，偶联剂占体积分数0一1％。
所述金属电极包括铜箔、镍箔、镀镍铜箔中的一种。
所述高分子基体包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种，或其共聚物，或其共混物。
导电填料包括碳化钛、碳化钨、二硼化钛中的一种或其组合，粒径为0.05微米到10微米，均匀料分散于聚合物基体之中。
所述偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、配位型钛酸酯偶联剂、季铵盐型钛酸酯偶联剂或其组合。
所述欧姆表接在检测探头的两个金属电极上，测量检测探头的电阻值。
苯系物气体浓度和测得的电阻表测得的探头电阻值成正比，由信号转换显示器将电阻值转换成气体浓度读数显示出来。
本发明可以以较廉价的方式实现空气中苯系物污染物的全响应，工作原理和结构简单，可有效实现空气中苯系物浓度检测和监测。
本发明的内容和特点已揭示如上，然而前面叙述的本发明仅仅简要地或只涉及本发明的特定部分，本发明的特征可能比在此公开的内容涉及的更多。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应该包括在不同部分中所体现的所有内容的组合，以及各种不背离本发明的替换和修饰，并为本发明的权利要求书所涵盖。
附图说明
图1为采用本发明制作苯系物气体敏感元件示意图，1-电极；2-苯系物气敏材料；3-欧姆表；4-信号转换器。
具体实施方式
实施例1
将聚乙烯、碳化钛、单烷氧基型钛酸酯偶联剂按体积比65％∶34％∶1％配料。经密炼混料得到复合材料。将上述熔融混合好的导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30-0.40毫米的气敏复合材料芯层。将复合材料基层置于两层镍箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。然后经冲片工序冲成2mm*3mm的气敏检测探头。
如图1所示，将气敏检测探头和欧姆表串联组成闭合回路，联结信号转换显示器。对苯系物的检测灵敏度为1ppm苯系物的检测灵敏度为5.6。
实施例2
将聚丙烯、碳化钨、配位型钛酸酯偶联剂按体积比40％∶59％∶1％配料。经密炼混料得到复合材料。将上述熔融混合好的导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30-0.40毫米的气敏复合材料芯层。将复合材料基层置于两层铜箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。然后经冲片工序冲成2mm*3mm的气敏检测探头。
如图1所示，将气敏检测探头和欧姆表串联组成闭合回路，联结信号转换显示器。对苯系物的检测灵敏度为1ppm苯系物的检测灵敏度为11.4。
实施例3
将聚苯乙烯、二硼化钛、季铵盐型钛酸酯偶联剂按体积比69％∶30％∶1％配料。经密炼混料得到复合材料。将上述熔融混合好的导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30-0.40毫米的气敏复合材料芯层。将复合材料基层置于两层镀镍铜箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。然后经冲片工序冲成2mm*3mm的气敏检测探头。
如图1所示，将气敏检测探头和欧姆表串联组成闭合回路，联结信号转换显示器。对苯系物的检测灵敏度为1ppm苯系物的检测灵敏度为4.1。
实施例4
将聚乙烯-聚苯乙烯共聚物、碳化钛、螯合型钛酸酯偶联剂按体积比50％∶49％∶1％配料。经密炼混料得到复合材料。将上述熔融混合好的导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30-0.40毫米的气敏复合材料芯层。将复合材料基层置于两层镍箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。然后经冲片工序冲成2mm*3mm的气敏检测探头。
如图1所示，将气敏检测探头和欧姆表串联组成闭合回路，联结信号转换显示器。对苯系物的检测灵敏度为1ppm苯系物的检测灵敏度为20.6。
实施例5
将聚乙烯、碳化钛按体积比40％∶60％配料。经密炼混料得到复合材料。将上述熔融混合好的导电复合材料通过开炼机压延，得到厚度为0.30-0.40毫米的气敏复合材料芯层。将复合材料基层置于两层铜箔之间，通过热压合的方法将它们紧密结合在一起。然后经冲片工序冲成2mm*3mm的气敏检测探头。
如图1所示，将气敏检测探头和欧姆表串联组成闭合回路，联结信号转换显示器。对苯系物的检测灵敏度为1ppm苯系物的检测灵敏度为15.9。
Claims (7)
1.一种苯系物气体敏感元件，其特征在于，由检测探头、欧姆表、信号转换显示器组成。所述检测探头包括金属电极和电极间的苯系物敏感材料构成，苯系物敏感材料由高分子基体、导电填料、偶联剂共混而成，高分子基材占苯系物敏感材料体积分数的40％-70％；所述导电填料占苯系物敏感材料体积分数的30％-60％，偶联剂占体积分数0-1％。
2.根据权利要求1所述一种苯系物气体敏感元件，其特征在于：所述金属电极包括铜箔、镍箔、镀镍铜箔中的一种。
3.根据权利要求1所述一种苯系物气体敏感元件，其特征在于：所述高分子基体包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种，或其共聚物，或其共混物。
4.根据权利要求1所述一种苯系物气体敏感元件，其特征在于：导电填料包括碳化钛、碳化钨、二硼化钛中的一种或其组合，粒径为0.05微米到10微米，均匀料分散于聚合物基体之中。
5.根据权利要求1所述一种苯系物气体敏感元件，其特征在于：所述偶联剂为单烷氧基型钛酸酯偶联剂、单烷氧基焦磷酸酯型偶联剂、螯合型钛酸酯偶联剂、配位型钛酸酯偶联剂、季铵盐型钛酸酯偶联剂或其组合。
6.如权利要求1所述一种苯系物气体敏感元件，其特征在于：所述欧姆表接在检测探头的两个金属电极上，测量检测探头的电阻值。
7.如权利要求1所述一种苯系物气体敏感元件，其特征在于：苯系物气体浓度和测得的电阻表测得的探头电阻值成正比，由信号转换显示器将电阻值转换成气体浓度读数显示出来。
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