飞行员面罩用氧传感器散热外壳及其制备方法与流程

1.本发明涉及散热外壳加工技术领域，具体涉及飞行员面罩用氧传感器散热外壳及其制备方法。


背景技术：

2.战斗机的飞行速度达到马赫级，飞行速度非常快，飞行员在驾驶战斗机时需要承受极大的过载，而在这种情况下，飞行员的血液会因为重力的作用向腿部下移。从而出现大脑缺氧等的现象。飞行员佩戴飞行员面罩可以对氧气浓度进行检测并将氧气直接压进飞行员的肺部，提升飞行员血液中的含氧量来保护飞行员，不会因为大脑缺氧，出现暂时性失明又或者是昏厥。
3.氧传感器是利用了nernst原理，其核心元件是一种多孔的zro2陶瓷管，它是一种固态电解质，两侧面分别烧结上多孔铂(pt)电极。在一定温度下，由于两侧氧浓度不同，陶瓷管内侧的氧分子被吸附在铂电极上与电子(4e)结合形成氧离子o
2-，使该电极带正电，o
2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到废气侧，使该电极带负电，即产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。
4.现有技术中的飞行员面罩上的氧传感器受到其工作原理的影响，决定了氧传感器的工作温度在300-600℃，在氧传感器工作过程中，会产生大量的热量，为避免热量汇集导致面罩温度上升损伤飞行员，通常会在氧传感器外部安装一个散热外壳，但是现有的散热外壳通常由耐高温塑料材料制成，氧传感器工作过程中产生的热量会沿着散热外壳的侧壁向外部扩散，散热外壳的隔热效果差，并且现有的飞行员面罩上的电子元件较多，面罩上其他电子元件在工作过程中产生电磁场会对氧传感器造成干扰，导致氧传感器的探测精度有待进一步提高。
5.针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供飞行员面罩用氧传感器散热外壳及其制备方法，用于解决现有技术中飞行员面罩用氧气传感器散热外壳的隔热效果差和飞行员面罩上的其他电子元件在工作过程产生电磁场会对氧传感器造成干扰，氧传感器的探测精度有待进一步提高的技术问题。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
8.飞行员面罩用氧传感器散热外壳，包括壳体，所述壳体的外部套设有外壳，所述外壳与壳体之间设有存储空腔，所述存储空腔内填充有微细二氧化硅气凝胶，所述壳体的顶部外壁开设有多个散热孔，所述壳体的内侧设有两个水平设置的限位环，两个所述限位环的外壁均通过多个连接块与壳体的内壁固接，且两个所述限位环的内侧壁均开设有多个限位卡槽。
9.进一步的，所述壳体的顶部设有安装环，所述安装环的顶部两端均固接有卡接柱，
所述安装环的内侧设有内螺纹，所述壳体的顶部外圈设有与内螺纹相配合的外螺纹。
10.飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，包括以下操作步骤：
11.s1、将对苯基苯酚、甲醛水溶液和催化剂加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至70-80℃，反应0.5-1h，向三口烧瓶中加入硼酸，三口烧瓶温度升高至105-115℃，反应2-3h，向三口烧瓶中加入改性硅烷，搅拌40-60min，后处理得到改性树脂溶液；
12.反应过程中，在催化剂条件下，使反应体系为碱性，对苯基苯酚和甲醛首先发生加成反应生成羟甲基苯酚，然后在较高温度下与硼酸反应，生成树脂，在树脂结构中引入硼元素，生成键能较高的硼氧键，从而提高树脂的耐热性、韧性、残碳率、瞬时耐高温性能和机械性能。
13.s2、将预处理碳纤维和碳泡沫进行分散处理，将其均匀分散在乙醇溶液中，得到分散液；
14.s3、将改性树脂溶液与分散液按重量比10:3加入到三口烧瓶中，设置转速为450-550r/min，搅拌40-50min，三口烧瓶温度升高至60-70℃，减压蒸去溶剂乙醇，得到复合树脂；
15.s4、将复合树脂加入到氧传感器散热外壳成型模具的型腔中，将型腔填满，然后将模具转移到温度80-100℃的烘箱中干燥10-12h，拆去其外部的模具，得到氧传感器散热外壳初品；
16.s5、将氧传感器散热外壳初品放入马弗炉中，对其进行高温碳化，得到氧传感器散热外壳成品。
17.进一步的，所述对苯基苯酚、甲醛水溶液、催化剂、硼酸和改性硅烷的重量比为5:5:0.2:2:2，甲醛水溶液的质量浓度为37％，催化剂为氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钙、乙胺中的任意一种。
18.进一步的，所述改性硅烷的加工步骤包括：
19.a1、将正硅酸乙酯、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、盐酸、甲苯、正丁醇按重量比12:5:2:5:15:40:8加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至70-80℃，反应2-3h，向三口烧瓶中滴加正丁胺调节体系ph＝7，分液；
20.a2、将有机相转移到安装有分水器的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至115-125℃，反应2-3h，三口烧瓶温度降低至85-90℃，减压蒸去溶剂，得到改性硅烷。
21.反应过程中，正硅酸乙酯、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷在酸性环境中，硅氧烷键水解生成硅羟基，通过正丁胺调节体系ph＝7后，在高温下硅羟基与硅羟基脱水缩合，生成具有网状结构的改性硅烷。
22.进一步的，所述预处理碳纤维加工操作包括：
23.b1、将丙酮与乙醇按照体积比1:1混合均匀，得到混合溶液，将直径为6μm的短切碳纤维与混合溶液按照重量比1:5加入到烧杯中混合均匀，将烧杯置于120w、40khz的超声分散器中，超声60-90min，抽滤，滤饼用纯化水淋洗后，转移到温度为75-85℃的干燥箱中，干燥10-12h，得到干燥后碳纤维；
24.b2、将干燥后碳纤维平铺在温度为200-240℃的加热板上，在碳纤维上表面覆盖一块金属盖板，并向金属盖板上施加0.5-1.5mpa的压力，保温热压40-60min，得到预处理碳纤维。
25.反应过程中，通过丙酮和乙醇的混合溶液对碳纤维进行超声洗涤，除去碳纤维表面的有机物，使得碳纤维表面裸露出来，然后对其依次进行干燥和灼热氧化，增加碳纤维的表面积、表面粗糙度、表面裂纹和凹坑数目，使纤维表面的物理化学性质有所改变，防止预处理碳纤维与改性树脂之间产生弱界面层，改善树脂和增强材料的亲和力与粘接力。
26.进一步的，所述碳泡沫的制备方法为：以三聚氰胺泡沫为原料，将其切割成所需的形状和大小，使用无水乙醇与纯化水对其进行清洗，然后将其转移到温度为70-80℃的干燥箱中，干燥15-18h，将其放置到氮气保护的马弗炉中，马弗炉温度以5℃/min的升温速率升高至700-800℃，保温2h，马弗炉在氮气保护下降低至室温，得到碳泡沫。
27.三聚氰胺泡沫具有高度精细的三维网状交联结构，通过将其表面的污渍洗净之后，将其放置在氮气气氛保护的马弗炉中，通过高温处理，将三聚氰胺泡沫中的有机杂质或其他含氧官能团裂解掉，生成气体逸出并留下孔隙，得到具有三维网状结构的多孔碳泡沫，碳泡沫对预处理碳纤维之间的间隙进行填充，从而提高碳纤维对改性树脂的增强效果，进而提高改性树脂的机械性能，多孔状的碳泡沫，能够有效的提高改性树脂的隔热性能。
28.进一步的，所述分散处理的操作为：将预处理碳纤维、碳泡沫、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和水按照重量比1:0.8:2:6加入到烧杯中搅拌，室温下向烧杯中加入5mol/l盐酸，调节体系ph＝4-5，烧杯温度升高至75-85℃，反应2-3h，抽滤，滤饼依次用纯化水与乙醇淋洗后转移到温度为55-65℃的干燥中，干燥4-6h，得到混合粉末，将混合粉末与无水乙醇按照重量比1:5加入到烧杯中，搅拌10min后转移到120w、40khz的超声分散器中，超声120-160min，得到分散液。
29.在酸性条件下，3-氨基丙基三乙氧基硅烷上的硅氧烷水解生成硅羟基与预处理碳纤维、碳泡沫的外表面反应，接枝到预处理碳纤维与碳泡沫的外部，从而有利于提高预处理碳纤维与碳泡沫在乙醇环境中的分散性。
30.进一步的，所述高温碳化包括：向马弗炉中充入氮气，使得氮气充满马弗炉内部腔室，马弗炉以3℃/min的升温速率，升高至200℃，保温30min，然后马弗炉以3℃/min的升温速率，升高至500℃，保温30min，马弗炉再以3℃/min的升温速率，升高至600℃，保温30min，马弗炉以2℃/min的升温速率，升高至700℃，保温1h，马弗炉温度以2.5℃/min的降温速率降低至室温。
31.高温碳化过程中，改性树脂在氮气保护条件下程序升温，在高温作用下，改性树脂主链上亚甲基最先发生断裂，伴随着亚甲基的断裂，改性树脂开始脱氧、脱氢，并以h2、co2、ch4、苯、甲酚类等气体逸出，剩余的碳原子与氢原子逐渐裂解为苯环类小分子，随着温度的进一步升高苯环类小分子开始重排，形成具有石墨化结构的无定型体，石墨化结构的无定型体粘附在预处理碳纤维和碳泡沫表面，起到固化强化的作用，改性树脂具有的高分子量、高芳基结构和碳泡沫的三维多孔结构相互配合，有效的提高了氧传感器散热外壳成品的耐高温和隔热性能。
32.本发明具备下述有益效果：
33.1、本发明的飞行员面罩用氧传感器散热外壳在制备过程中，通过选取具有高度精细三维网状结构的三聚氰胺泡沫为原料，通过高温处理，将三聚氰胺泡沫上的有机杂质或其他含氧官能团裂解掉，制备出具有三维网状结构的多孔碳泡沫，再通过乙醇和丙酮混合溶液对碳纤维表面进行处理，使得碳纤维表面裸露出来，对其进行灼热氧化处理，增加碳纤
维的表面积、表面粗糙度、表面裂纹和凹坑数目，提高其与树脂材料的亲和力与粘接力，预处理碳纤维和碳泡沫经3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性处理，在其表面上接枝3-氨基丙基三乙氧基硅烷，避免预处理碳纤维和碳泡沫在分散溶液中团聚，从而提高预处理碳纤维与碳泡沫在乙醇环境中的分散性，进而提高其在改性树脂溶液中的分散均匀性，预处理碳纤维与碳泡沫均匀分布有利于提高复合树脂的机械性能，碳泡沫具有的高导电率，能够有效的提高复合树脂的电磁屏蔽性能，降低外界电磁场对其内部的安装在氮氧传感器的影响，保证氮氧传感器的探测精度。
34.2、本发明的飞行员面罩用氧传感器散热外壳在制备过程中，通过对苯基苯酚与甲醛在催化剂条件下，反应生成羟甲基的对苯基苯酚，然后在较高温度下与硼酸反应，生成具有硼氧键的树脂，然后向反应体系中加入具有柔性和良好的耐高温氧化性能的网状改性硅烷，在搅拌状态下，改性硅烷与树脂之间相互交融，制备成改性树脂溶液，改性树脂以溶液的形式存在，能够提高分散液在改性树脂溶液中均匀分散，进一步的提高预处理碳纤维与碳泡沫在改性树脂中的分散性，在高温环境下，复合树脂中酚核上的羟甲基与其他酚核上的邻位或对位的活泼氢反应，失去一分子水，生成亚甲基键，或者两个酚核上的羟甲基相互反应，失去一分子水，生成二苄基醚，促进复合树脂固化，并且复合树脂上的多芳基和硼氧键结构，有效的提高了复合树脂的耐热性、韧性、残碳率、瞬时耐高温性能和机械性能。
35.3、本发明的飞行员面罩用氧传感器散热外壳在制备过程中，通过将热固化成型的氧传感器散热外壳初品放置到氮气保护的马弗炉中进行高温碳化处理，复合树脂在无氧环境和高温作用下，复合树脂上亚甲基最先发生断裂，复合树脂开始脱氧、脱氢，剩余的碳原子与氢原子逐渐裂解为苯环类小分子，随着温度的进一步升高苯环类小分子开始重排，形成具有石墨化结构的无定型体，石墨化结构的无定型体粘附在预处理碳纤维和碳泡沫表面，起到固化强化的作用，改性树脂具有的高分子量、高芳基结构和碳泡沫的三维多孔结构相互配合，有效的提高了氧传感器散热外壳成品的耐高温和隔热性能，减轻了氧传感器散热外壳的重量。
36.4、本发明的飞行员面罩用氧传感器散热外壳在制备过程中，通过在壳体、限位环、限位卡槽和安装在氧传感器外部与限位卡槽相互配合的限位卡块相互配合，方便将氮氧传感器安装在壳体的内侧，在壳体上设置的散热孔，能够提高氧传感器外壳的散热效果，通过在壳体外部套设的外壳和安装在存储腔室中的微细二氧化硅气凝胶，能够避免壳体内部的热量传导导致外壳的温度上升，有效的提高氧传感器散热外壳的隔热性能。
附图说明
37.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做简单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不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。
38.图1为本发明飞行员面罩用氧传感器散热外壳整体的立体结构示意图；
39.图2为本发明飞行员面罩用氧传感器散热外壳整体的剖视结构示意图；
40.图3为本发明中限位环的整体结构示意图；
41.图4为本发明飞行员面罩用氧传感器散热外壳与安装环的配合结构示意图。
42.图中：100、壳体；101、散热孔；200、外壳；201、存储空腔；300、限位环；301、连接块；302、限位卡槽；400、安装环；401、卡接柱；402、外螺纹。
具体实施方式
43.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
44.实施例1
45.请参阅图1-3，本实施例的飞行员面罩用氧传感器散热外壳，包括底部开口的圆筒状壳体100，壳体100的外部套设有外壳200，外壳200与壳体100之间设有存储空腔201，存储空腔201内填充有微细二氧化硅气凝胶，壳体100的顶部外壁开设有多个散热孔101，壳体100的内侧设有两个水平设置的限位环300，两个限位环300的外壁均通过多个连接块301与壳体100的内壁固接，且两个限位环300的内侧壁均开设有多个限位卡槽302。
46.在氧传感器(图未示)外部套设与限位卡槽302相互配合的限位卡块(图未示)，然后将其从壳体100的底部开口放入到壳体100的内侧，转动氧传感器，使得限位卡块与限位卡槽302相卡接，方便对氧传感器进行安装固定，氧传感器在工作过程中产生的高温一部分从散热孔101逸散，一部分向着壳体100的内壁扩散，在壳体100外部套设的外壳200和安装在存储空腔201中的微细二氧化硅气凝胶，能够避免壳体100内部的热量传导导致外壳200的温度上升，有效的提高氧传感器散热外壳的隔热性能。
47.实施例2
48.请参阅图4，本实施例的飞行员面罩用氧传感器散热外壳，壳体100的顶部设有安装环400，安装环400的顶部两端均固接有卡接柱401，安装环400的内侧设有内螺纹，壳体100的顶部外圈设有与内螺纹相配合的外螺纹402。
49.两个卡接柱401与飞行员面罩卡接固定，转动壳体100，使得壳体100的顶部运动至安装环400的内侧与安装环400螺纹连接，直至多个散热孔101位于安装环400的上方，从而方便将壳体100安装到飞行员面罩上。
50.实施例3
51.请参阅图1-4，本实施例的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，包括以下操作步骤：
52.s1、制备改性硅烷
53.按重量称取：正硅酸乙酯120g、二苯基二甲氧基硅烷50g、甲基苯基二甲氧基硅烷20g、二甲基二乙氧基硅烷50g、5mol/l盐酸150g、甲苯400g、正丁醇80g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至70℃，反应2h，向三口烧瓶中滴加正丁胺调节体系ph＝7，分液；
54.将有机相转移到安装有分水器的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至115℃，反应2h，反应过程中，通过分水器分去反应产生的水，反应完成之后，三口烧瓶温度降低至85℃，减压蒸去溶剂，得到改性硅烷。
55.s2、制备改性树脂溶液氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钙、乙胺
56.按重量称取：对苯基苯酚500g、质量浓度为37％甲醛水溶液500g和氢氧化钠20g加
入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至70℃，反应30min，向三口烧瓶中加入硼酸200g，三口烧瓶温度升高至105℃，反应2h，向三口烧瓶中加入改性硅烷200g，搅拌40min，搅拌完成之后，三口烧瓶保温105℃，减压蒸馏除溶剂，三口烧瓶降温至室温，得到改性树脂，向三口烧瓶中加入与改性树脂相同质量的乙醇，三口烧瓶温度升高至50℃，搅拌1h，降低至室温，得到50wt％的改性树脂溶液。
57.s3、制备预处理碳纤维
58.选取江苏创宇碳纤维科技有限公司生产的直径为6μm，长度为1-2mm的短切碳纤维作为碳纤维原料；
59.将丙酮与乙醇按照体积比1:1混合均匀，得到混合溶液；
60.按重量称取：碳纤维100g与混合溶液500g加入到烧杯中混合均匀，将烧杯置于120w、40khz的超声分散器中，超声60min，抽滤，滤饼用纯化水淋洗后，转移到温度为75℃的干燥箱中，干燥10h，得到干燥后碳纤维；
61.将干燥后碳纤维平铺在温度为200℃的加热板上，在碳纤维上表面覆盖一块金属盖板，并向金属盖板上施加0.5mpa的压力，保温热压40min，得到预处理碳纤维。
62.s4、制备碳泡沫
63.选取郑州峰泰纳米材料有限公司生产的三聚氰胺泡沫为原料；
64.将三聚氰胺泡沫切割成所需的形状和大小，使用无水乙醇与纯化水对其进行清洗，然后将其转移到温度为70℃的干燥箱中，干燥15h，将其放置到氮气保护的马弗炉中，马弗炉温度以5℃/min的升温速率升高至900℃，保温2h，马弗炉在氮气保护下降低至室温，得到碳泡沫。
65.s5、制备分散液
66.按重量称取：预处理碳纤维80g、碳泡沫64g、3-氨基丙基三乙氧基硅烷160g和水480g加入到烧杯中搅拌，室温下向烧杯中加入5mol/l盐酸，调节体系ph＝4，烧杯温度升高至75℃，反应2h，抽滤，滤饼依次用纯化水与乙醇淋洗后转移到温度为55℃的干燥中，干燥4h，得到混合粉末；
67.按重量称取：混合粉末30g与无水乙醇150g加入到烧杯中，搅拌10min后转移到120w、40khz的超声分散器中，超声120min，得到分散液。
68.s6、制备复合树脂
69.按重量称取：改性树脂溶液800g与分散液240g加入到三口烧瓶中，设置转速为450r/min，搅拌40min，三口烧瓶温度升高至60℃，减压蒸去溶剂，得到复合树脂。
70.s7、制备氧传感器散热外壳初品
71.使用塑料片按照氧传感器散热外壳的形状制成氧传感器散热外壳成型模具；
72.将复合树脂加入到氧传感器散热外壳成型模具的型腔中，敲击、振打成型模具的外壁，将型腔中复合树脂夯实，从而将型腔填满，然后将模具转移到温度80℃的烘箱中干燥10h，拆去其外部的模具，得到氧传感器散热外壳初品。
73.s8、制备氧传感器散热外壳成品
74.将氧传感器散热外壳初品放入马弗炉中，向马弗炉中充入氮气，使得氮气充满马弗炉内部腔室，马弗炉以3℃/min的升温速率，升高至200℃，保温30min，然后马弗炉以3℃/min的升温速率，升高至500℃，保温30min，马弗炉再以3℃/min的升温速率，升高至600℃，
保温30min，马弗炉以2℃/min的升温速率，升高至700℃，保温1h，马弗炉温度以2.5℃/min的降温速率降低至室温，得到氧传感器散热外壳成品。
75.实施例4
76.请参阅图1-4，本实施例的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，包括以下操作步骤：
77.s1、制备改性硅烷
78.按重量称取：正硅酸乙酯120g、二苯基二甲氧基硅烷50g、甲基苯基二甲氧基硅烷20g、二甲基二乙氧基硅烷50g、5mol/l盐酸150g、甲苯400g、正丁醇80g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至75℃，反应2.5h，向三口烧瓶中滴加正丁胺调节体系ph＝7，分液；
79.将有机相转移到安装有分水器的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至120℃，反应2.5h，反应过程中，通过分水器分去反应产生的水，反应完成之后，三口烧瓶温度降低至87℃，减压蒸去溶剂，得到改性硅烷。
80.s2、制备改性树脂溶液
81.按重量称取：对苯基苯酚500g、质量浓度为37％甲醛水溶液500g和氢氧化铵20g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至75℃，反应45min，向三口烧瓶中加入硼酸200g，三口烧瓶温度升高至110℃，反应2.5h，向三口烧瓶中加入改性硅烷200g，搅拌50min，搅拌完成之后，三口烧瓶保温110℃，减压蒸馏除溶剂，三口烧瓶降温至室温，得到改性树脂，向三口烧瓶中加入与改性树脂相同质量的乙醇，三口烧瓶温度升高至55℃，搅拌1.5h，降低至室温，得到50wt％的改性树脂溶液。
82.s3、制备预处理碳纤维
83.选取江苏创宇碳纤维科技有限公司生产的直径为6μm，长度为1-2mm的短切碳纤维作为碳纤维原料；
84.将丙酮与乙醇按照体积比1:1混合均匀，得到混合溶液；
85.按重量称取：碳纤维100g与混合溶液500g加入到烧杯中混合均匀，将烧杯置于120w、40khz的超声分散器中，超声75min，抽滤，滤饼用纯化水淋洗后，转移到温度为80℃的干燥箱中，干燥11h，得到干燥后碳纤维；
86.将干燥后碳纤维平铺在温度为220℃的加热板上，在碳纤维上表面覆盖一块金属盖板，并向金属盖板上施加1.0mpa的压力，保温热压50min，得到预处理碳纤维。
87.s4、制备碳泡沫
88.选取郑州峰泰纳米材料有限公司生产的三聚氰胺泡沫为原料，
89.将三聚氰胺泡沫切割成所需的形状和大小，使用无水乙醇与纯化水对其进行清洗，然后将其转移到温度为75℃的干燥箱中，干燥17h，将其放置到氮气保护的马弗炉中，马弗炉温度以5℃/min的升温速率升高至950℃，保温2h，马弗炉在氮气保护下降低至室温，得到碳泡沫。
90.s5、制备分散液
91.按重量称取：预处理碳纤维80g、碳泡沫64g、3-氨基丙基三乙氧基硅烷160g和水480g加入到烧杯中搅拌，室温下向烧杯中加入5mol/l盐酸，调节体系ph＝4.5，烧杯温度升高至80℃，反应2.5h，抽滤，滤饼依次用纯化水与乙醇淋洗后转移到温度为60℃的干燥中，干燥5h，得到混合粉末；
92.按重量称取：混合粉末30g与无水乙醇150g加入到烧杯中，搅拌10min后转移到120w、40khz的超声分散器中，超声140min，得到分散液。
93.s6、制备复合树脂
94.按重量称取：改性树脂溶液800g与分散液240g加入到三口烧瓶中，设置转速为500r/min，搅拌45min，三口烧瓶温度升高至65℃，减压蒸去溶剂，得到复合树脂。
95.s7、制备氧传感器散热外壳初品
96.使用塑料片按照氧传感器散热外壳的形状制成氧传感器散热外壳成型模具；
97.将复合树脂加入到氧传感器散热外壳成型模具的型腔中，敲击、振打成型模具的外壁，将型腔中复合树脂夯实，从而将型腔填满，然后将模具转移到温度90℃的烘箱中干燥11h，拆去其外部的模具，得到氧传感器散热外壳初品。
98.s8、制备氧传感器散热外壳成品
99.将氧传感器散热外壳初品放入马弗炉中，向马弗炉中充入氮气，使得氮气充满马弗炉内部腔室，马弗炉以3℃/min的升温速率，升高至200℃，保温30min，然后马弗炉以3℃/min的升温速率，升高至500℃，保温30min，马弗炉再以3℃/min的升温速率，升高至600℃，保温30min，马弗炉以2℃/min的升温速率，升高至700℃，保温1h，马弗炉温度以2.5℃/min的降温速率降低至室温，得到氧传感器散热外壳成品。
100.实施例5
101.请参阅图1-4，本实施例的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，包括以下操作步骤：
102.s1、制备改性硅烷
103.按重量称取：正硅酸乙酯120g、二苯基二甲氧基硅烷50g、甲基苯基二甲氧基硅烷20g、二甲基二乙氧基硅烷50g、5mol/l盐酸150g、甲苯400g、正丁醇80g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至80℃，反应3h，向三口烧瓶中滴加正丁胺调节体系ph＝7，分液；
104.将有机相转移到安装有分水器的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至125℃，反应3h，反应过程中，通过分水器分去反应产生的水，反应完成之后，三口烧瓶温度降低至90℃，减压蒸去溶剂，得到改性硅烷。
105.s2、制备改性树脂溶液
106.按重量称取：对苯基苯酚500g、质量浓度为37％甲醛水溶液500g和氢氧化钙20g加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至80℃，反应60min，向三口烧瓶中加入硼酸200g三口烧瓶温度升高至115℃，反应3h，向三口烧瓶中加入改性硅烷200g，搅拌60min，搅拌完成之后，三口烧瓶保温115℃，减压蒸馏除溶剂，三口烧瓶降温至室温，得到改性树脂，向三口烧瓶中加入与改性树脂相同质量的乙醇，三口烧瓶温度升高至60℃，搅拌2h，降低至室温，得到50wt％的改性树脂溶液。
107.s3、制备预处理碳纤维
108.选取江苏创宇碳纤维科技有限公司生产的直径为6μm，长度为1-2mm的短切碳纤维作为碳纤维原料；
109.将丙酮与乙醇按照体积比1:1混合均匀，得到混合溶液；
110.按重量称取：碳纤维100g与混合溶液500g加入到烧杯中混合均匀，将烧杯置于120w、40khz的超声分散器中，超声90min，抽滤，滤饼用纯化水淋洗后，转移到温度为85℃的
2013《平面型电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》测定试件的屏蔽效能，机械性能参照标准gb/t 8813-2020《硬质泡沫塑料压缩性能的测定》测定试样的压缩强度和按照标准gb/t 6344-2008《软质泡沫聚合材料拉伸强度和断裂伸长率的测定》测定试样的拉伸强度，具体测试结果见下表：
[0132][0133]
数据分析：
[0134]
本发明制备的飞行员面罩用氧传感器散热外壳，不仅有效的提高了散热外壳的隔热性能、拉伸强度和压缩强度，还能够有效的屏蔽外界电磁场的干扰，提高了氧传感器的探测精度。
[0135]
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
[0136]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0137]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.飞行员面罩用氧传感器散热外壳，包括底部开口的圆筒状壳体(100)，其特征在于，所述壳体(100)的外部套设有外壳(200)，所述外壳(200)与壳体(100)之间设有存储空腔(201)，所述存储空腔(201)内填充有微细二氧化硅气凝胶，所述壳体(100)的顶部外壁开设有多个散热孔(101)，所述壳体(100)的内侧设有两个水平设置的限位环(300)，两个所述限位环(300)的外壁均通过多个连接块(301)与壳体(100)的内壁固接，且两个所述限位环(300)的内侧壁均开设有多个限位卡槽(302)。2.根据权利要求1所述的飞行员面罩用氧传感器散热外壳，其特征在于，所述壳体(100)的顶部设有安装环(400)，所述安装环(400)的顶部两端均固接有卡接柱(401)，所述安装环(400)的内侧设有内螺纹，所述壳体(100)的顶部外圈设有与内螺纹相配合的外螺纹(402)。3.飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：s1、将对苯基苯酚、甲醛水溶液和催化剂加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至70-80℃，反应0.5-1h，向三口烧瓶中加入硼酸，三口烧瓶温度升高至105-115℃，反应2-3h，向三口烧瓶中加入改性硅烷，搅拌40-60min，后处理得到改性树脂溶液；s2、将预处理碳纤维和碳泡沫进行分散处理，将其均匀分散在乙醇溶液中，得到分散液；s3、将改性树脂溶液与分散液按重量比10:3加入到三口烧瓶中，设置转速为450-550r/min，搅拌40-50min，三口烧瓶温度升高至60-70℃，减压蒸去溶剂乙醇，得到复合树脂；s4、将复合树脂加入到氧传感器散热外壳成型模具的型腔中，将型腔填满，然后将模具转移到温度80-100℃的烘箱中干燥10-12h，拆去其外部的模具，得到氧传感器散热外壳初品；s5、将氧传感器散热外壳初品放入马弗炉中，对其进行高温碳化，得到氧传感器散热外壳成品。4.根据权利要求3所述的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，其特征在于，所述对苯基苯酚、甲醛水溶液、催化剂、硼酸和改性硅烷的重量比为5:5:0.2:2:2，甲醛水溶液的质量浓度为37％，催化剂为氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钙、乙胺中的任意一种。5.根据权利要求3所述的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，其特征在于，所述改性硅烷的加工步骤包括：a1、将正硅酸乙酯、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、盐酸、甲苯、正丁醇按重量比12:5:2:5:15:40:8加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至70-80℃，反应2-3h，向三口烧瓶中滴加正丁胺调节体系ph＝7，分液；a2、将有机相转移到安装有分水器的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至115-125℃，反应2-3h，三口烧瓶温度降低至85-90℃，减压蒸去溶剂，得到改性硅烷。6.根据权利要求3所述的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，其特征在于，所述预处理碳纤维加工操作包括：b1、将丙酮与乙醇按照体积比1:1混合均匀，得到混合溶液，将直径为6μm的短切碳纤维与混合溶液按照重量比1:5加入到烧杯中混合均匀，将烧杯置于120w、40khz的超声分散器中，超声60-90min，抽滤，滤饼用纯化水淋洗后，转移到温度为75-85℃的干燥箱中，干燥10-12h，得到干燥后碳纤维；
b2、将干燥后碳纤维平铺在温度为200-240℃的加热板上，在碳纤维上表面覆盖一块金属盖板，并向金属盖板上施加0.5-1.5mpa的压力，保温热压40-60min，得到预处理碳纤维。7.根据权利要求3所述的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，其特征在于，所述碳泡沫的制备方法为：以三聚氰胺泡沫为原料，将其切割成所需的形状和大小，使用无水乙醇与纯化水对其进行清洗，然后将其转移到温度为70-80℃的干燥箱中，干燥15-18h，将其放置到氮气保护的马弗炉中，马弗炉温度以5℃/min的升温速率升高至900-1000℃，保温2h，马弗炉在氮气保护下降低至室温，得到碳泡沫。8.根据权利要求3所述的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，其特征在于，所述分散处理的操作为：将预处理碳纤维、碳泡沫、3-氨基丙基三乙氧基硅烷和水按照重量比1:0.8:2:6加入到烧杯中搅拌，室温下向烧杯中加入5mol/l盐酸，调节体系ph＝4-5，烧杯温度升高至75-85℃，反应2-3h，抽滤，滤饼依次用纯化水与乙醇淋洗后转移到温度为55-65℃的干燥中，干燥4-6h，得到混合粉末，将混合粉末与无水乙醇按照重量比1:5加入到烧杯中，搅拌10min后转移到120w、40khz的超声分散器中，超声120-160min，得到分散液。9.根据权利要求3所述的飞行员面罩用氧传感器散热外壳的制备方法，其特征在于，所述高温碳化包括：向马弗炉中充入氮气，使得氮气充满马弗炉内部腔室，马弗炉以3℃/min的升温速率，升高至200℃，保温30min，然后马弗炉以3℃/min的升温速率，升高至500℃，保温30min，马弗炉再以3℃/min的升温速率，升高至600℃，保温30min，马弗炉以2℃/min的升温速率，升高至700℃，保温1h，马弗炉温度以2.5℃/min的降温速率降低至室温。

技术总结
本发明公开了飞行员面罩用氧传感器散热外壳及其制备方法，属于散热外壳加工技术领域。本发明用于解决现有技术飞行员面罩用氧气传感器散热外壳的隔热效果和电磁屏蔽效果差的技术问题，飞行员面罩用氧传感器散热外壳，包括壳体，所述壳体的外部套设有外壳，所述外壳与壳体之间设有存储空腔，所述存储空腔内填充有微细二氧化硅气凝胶，所述壳体的顶部外壁开设有多个散热孔，所述壳体的内侧设有两个水平设置的限位环。本发明的飞行员面罩用氧传感器散热外壳，不仅具有良好的散热效果，还提高了散热外壳的隔热性能、拉伸强度和压缩强度，并能够有效的屏蔽外界电磁场的干扰，提高氧传感器的探测精度。感器的探测精度。感器的探测精度。


技术研发人员：李彤
受保护的技术使用者：安徽省安瑞机电科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/25