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湿度是自然环境中普遍存在的物理量,湿度传感器是能够将环境湿度转化为相应可测量电信号的器件。湿度传感器的基本原理是基于湿度敏感物质与水分子之间的相互作用引起材料导电能力的变化,因此敏感材料是决定湿度传感器性能的关键。实用化的电阻型湿度传感器的双亲性聚合物通常由疏水性的主链和带有极性基团的亲水性支链构成,通过极性基团对水分子进行吸附,电离产生可以自由移动的导电粒子。当环境湿度发生变化时,吸附水分子的量相应发生变化,从而引起导电粒子浓度的变化,通过测试敏感膜的导电特性就可以实现对环境湿度的监测。双亲性聚合物材料在较高相对湿度(>80%RH)下长期工作时,由于亲水性基团和水分子之间的强相互作用,容易引起亲水性基团的聚集。因而吸附水分子较多时可能引起敏感物质的部分溶解而发生流失,对元件的稳定性产生非常严重的影响。在本论文中,以提高湿度传感器的高湿稳定性为目标,发展了新型多孔聚合物湿敏材料,通过物理共混和化学修饰两类不同的方法构筑了多种多孔聚合物复合湿敏材料和双亲性多孔聚合物湿敏材料,并获得了一系列具有优异特性的湿度传感器。主要内容如下:(1)采用付克烷基化反应制备出大孔聚合物P3HBA,通过物理共混的方法将湿敏活性物质Li Cl装载到P3HBA的孔道中,获得了湿敏特性优异的Li Cl/P3HBA复合敏感材料。通过比较引入湿敏活性物质Li Cl前后材料湿敏特性的差异,深入研究了Li Cl在湿度敏感机制中的作用,归结为两个方面:首先,Li Cl的引入增强了复合材料的亲水能力,使其在低湿环境中也能吸附一定量的水分子因而引起湿敏元件阻抗的变化;其次,在高湿环境中,Li Cl能在吸附的液态水层中电离出离子参与导电,使湿敏元件的阻抗进一步减小。(2)利用溶剂热法合成了微孔聚合物POF,通过物理共混的方法将湿敏活性物质Li Cl装载到POF的孔道中制备湿敏特性良好的Li Cl/POF复合湿敏材料。通过与Li Cl/P3HBA湿敏元件的湿敏特性对比,Li Cl/POF元件阻抗变化减小1个量级,元件的响应和恢复时间变长,分析其原因是由于POF内部孔道的孔径(0.6nm)过小,不利于水分子的传输与吸附,因此微孔聚合物作湿度敏感材料有一定的局限性。(3)通过改变反应物单体的浓度制备不同直径的等级多孔聚合物HPPMs微球,选用比表面积最大的HPPMs-1用于湿敏特性的研究,通过物理共混的方法将Li Cl装载到HPPMs-1的孔道中制备湿敏特性优异的Li Cl/HPPMs-1复合湿敏材料。与之前研究的Li Cl/P3HBA和Li Cl/POF湿敏元件对比,Li Cl/HPPMs-1湿敏元件的阻抗变化的量级最大,而且比Li Cl/POF湿敏元件有更短的响应恢复时间。这是由于HPPMs-1中的介孔孔道有利于水分子在材料内部进行传输,微孔孔道促进了水分子的吸附,因此等级多孔聚合物在湿度传感领域具有很大的应用潜力。(4)采用化学修饰的方法在多孔交联骨架上引入Li+合成Li P3HBA和PLBTO。第一种方法是先合成含有可修饰官能团羟基和羧基的多孔聚合物P3HBA,然后再将羟基和羧基转化为含Li+的官能团便得到了Li P3HBA;另一种方法是先将单体间苯三酚中的羟基转化为含Li+官能团,然后再利用含Li+的单体进行聚合反应得到PLBTO。Li P3HBA和PLBTO湿敏元件都具有优异的湿度敏感特性,通过化学修饰的方法将Li+均匀的引入到聚合物骨架中,增强了材料的亲水性,同时多孔交联的结构保证了材料的稳定性。本论文提出发展多孔聚合物材料用于湿度传感器,该类材料有很好的结构稳定性,有利于解决目前湿度传感器面临的高湿稳定性差的问题。拓展了多孔聚合物材料的应用领域,开拓多孔聚合物材料设计的新途径,探索出提高高分子湿度传感器高湿耐水性的新方法。