CN110700150A - 一种力致发光护栏网及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种力致发光护栏网及其制备工艺，包括以下步骤：通过高温还原制备Eu2+、Dy3+掺杂的铝酸锶长余辉力致发光材料；用焦磷酸修饰铝酸锶长余辉力致发光材料，使其具有抗水性；对护栏网进行表面进行粉末浸塑法进行浸塑处理，将其携带抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料均匀分散到护栏网表面；实际应用测试。通过在护栏网浸塑过程中掺杂力致发光材料，提高护栏网表面材料轻度的同时，使护栏网具备了长余辉力致发光的特性，在夜间具有发光功能，在夜间翻越、碰撞甚至人为损坏护栏过程中光线变强。增设监控系统，对铁路环境做到实时在线监测，对护栏损坏、异常情况进行自动识别和报警。

Description

一种力致发光护栏网及其制备工艺
技术领域
本发明涉及护栏网技术领域，尤其是涉及一种力致发光护栏网及其制备工艺。
背景技术
护栏网为安装在铁路、公路两旁，保护列车线路能够正常行驶的防护网。若没有防护栏网，动物可能穿越铁路、铁路周边人群误入铁轨区域，都将带来重大的安全隐患。随着我国高铁技术的发展，铁路运行速度可以达到350km/h，在这样高的速度下，如果没有铁路防护栏网隔离，人或动物与列车相撞，都将造成生命危险，甚至还将造成列车脱轨，带来更大的人员安全事故。至此，在中国12.4万公里的铁路线上两边有大量的铁路护拦网作为防护措施，确保列车能够安全可靠的运行。
传统的护栏网由于自然原因，很多铁路防护栏网老化，很多已经破损，很难起到防护的和报警的作用，并且大部分还需要通过人工检测铁路防护栏网是否完整，这样检测的效率非常低，尤其是在夜间很难起到监控和保护的作用。
中国专利申请号201821057862.8公开了一种高速公路护栏网,包括上部护栏，所述上部护栏一侧焊接有凸杆上部护栏通过铰接有下部护栏，下部护栏一侧焊接有配合杆，配合杆一端设置有卡板，所述上部护栏一侧开设有第一槽口，第一槽口横截面为长方形，且第一槽口内壁两侧开设有滑槽，滑槽内滑动连接有连接块，连接块一端焊接有滑动块，所述下部护栏一侧开设有第二槽口，第二槽口横截面为长方形。
但是，在上述现有技术中，护栏网夜间不可见，不具有发光功能，不能起到边缘警示作用，传统护栏网易损坏很难起到真正的防护和报警功能，而且传统护栏的监测和维护相对麻烦。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种力致发光护栏网及制备力致发光护栏网的工艺，针对现有技术中护栏网夜间不可见，不具有边缘警示，解决现有技术中不足。
本发明提供如下技术方案：
一种力致发光护栏网，包括金属网、长余辉力致发光材料，所述长余辉力致发光材料覆盖在金属网的表面；所述金属网为网格状；所述长余辉力致发光材料采用铝酸锶作为基质材料，Eu2+、Dy3+进行电子掺杂。
优选的，所述金属网为铁丝网。
优选的，电子掺杂Eu2+、Dy3+后的铝酸锶作为长余辉力致发光材料，该发光材料呈粉末状。
优选的，所述长余辉力致发光材料采用焦磷酸进行防水修饰；所述发光材料在进行防水修饰时，将粉末状的发光材料加入到焦磷酸中，所述发光材料和焦磷酸的质量比为(0.8-1.2):(1.10-1.40)。
优选的，所述焦磷酸修饰过的发光材料为粉末状。
优选的，所述粉末状的发光材料的比表面积S为400-780m2/g。
优选的，所述焦磷酸在50℃的运动粘度η为18-35mm2/s；特别是，为了更好的提高发光材料的防水性能和发光性能，所述焦磷酸在50℃的运动粘度η、粉末状的发光材料的比表面积S之间满足S·η大于等于7210小于等于27100。
优选的，为了提高发光材料的防水性能和发光性能，并使发光性能和防水性能起到协同作用，所述发光材料的比表面积S与焦磷酸在常温常压下的粘度η之间满足以下关系：
S＝η·(1/k)；
其中k为介于1～4的常数。
本发明还提供了一种力致发光护栏网的制备工艺，该制备工艺包括步骤：
S1、通过高温还原制备Eu2+、Dy3+掺杂的铝酸锶；
S2、用焦磷酸修饰铝酸锶长余辉力致发光材料，使其在具有发光性能的同时，还具备抗水性；
S3、对护栏网表面进行浸塑处理，再将经抗水修饰的长余辉力致发光材料均匀分散到护栏网表面。
优选的，在所述步骤S1中，制备铝酸锶的材料包括：硝酸铝、硝酸锶、氧化铕、氧化镝。
优选的，在所述步骤S1中，制备铝酸锶所用的还原性气体为氢气，保护气为氮气。
优选的，在所述步骤S2中，将铝酸锶长余辉力致发光材料与焦磷酸、二甲基甲酰胺按质量比(0.8-1.2):(1.10-1.40):(450-550)分散到二甲基甲酰胺中，超声分散15-25min后，在水浴锅中60-80摄氏度条件下剧烈搅拌10-14h即得到焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料。
优选的，在所述步骤S3中，所述浸塑处理时采用粉末浸塑法。
优选的，所述焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料用二甲基甲酰胺和四氢呋喃重复洗2-4次后再在100-140摄氏度下干燥即得到了焦磷酸修饰过的抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料。
优选的，所述步骤S3中，所述步骤S3中，将所述抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料与PP浸塑粉末按照质量比(0.8-1.2)：(2-4)进行混合并充分搅拌均匀。
优选的，在所述步骤S3中，把所述混合均匀的浸塑粉末涂料加入底部多孔透气的流动槽中，由鼓风机从下送入经过处理的压缩空气，使浸塑粉末涂料翻动达到流化状态，使其携带抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料均匀分散到护栏网表面。
优选的，在所述S3后，还有步骤S4、实际应用测试。
优选的，所述护栏网设有背景光辅助系统，所述光辅助系统为添加365nm的UV-LED作为背景光辅助激发光源进行定量分析。
优选的，所述铁丝网浸塑之前对铁丝网进行除锈处理。
本发明还公开了一种用于力致发光护栏网的监测系统，该检测系统包括：处理器、监测装置、存储器、显示器、报警器；所述监测装置、存储器、显示器、报警器均与处理器连接。
优选的，所述处理器与监测装置采用高采样频率的数据接口。
优选的，所述监测装置包括摄像头，所述监测装置与处理器通过光纤连接或者无线连接方式连接，所述无线连接方式为蓝牙、WLAN、NFC。
本发明中对护栏网进行表面处理，采用粉末浸塑法进行浸塑处理，在浸塑过程中掺杂经防水处理后的力致发光材料，与监控系统结合使用，从而实现从而对护栏损坏、异常情况进行自动识别和报警的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用增加背景光辅助系统，提高力致发光材料的发光强度、时间和稳定性高有明显的提高，且信号强度不随时间降低；提高力致发光材料的蓄能稳定性，实现微光探测，提高力致发光系统监测灵敏度；将力致发光材料的发光特性改造成为单脉冲发光特性，降低信号还原的难度。
(2)本发明采用焦磷酸对力致发光材料进行表面修饰，提高其防水解性能，延长使用寿命。
(3)本发明通过在护栏网浸塑过程中掺杂力致发光材料，提高护栏网表面材料轻度的同时，使护栏网具备了长余辉力致发光的特性，在夜间具有发光功能，尤其是，在夜间翻越、碰撞甚至人为损坏护栏过程中光线变强。
(4)本发明增设监控系统，能够对线路环境进行监测并尽早发现隐患、排除隐患，对铁路环境做到实时在线监测，而且对护栏损坏、异常情况进行自动识别和报警。
(5)本发明的力致发光护栏网，通过设置所述焦磷酸在50℃的运动粘度η、粉末状的发光材料的比表面积S的范围和关系，更好的提高发光材料的防水性能和发光性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明的护栏网示意图。
图2是本发明的加工护栏网步骤图。
图3是本发明的监测系统示意图。
1、处理器；2、监测装置；3、存储器；4、显示器；5、报警器；6、金属网。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-3所示，一种力致发光护栏网，包括金属网6、长余辉力致发光材料，所述长余辉力致发光材料覆盖在金属网6的表面；所述金属网6为网格状；所述长余辉力致发光材料采用铝酸锶作为基质材料，Eu2+、Dy3+进行电子掺杂。
所述金属网6为铁丝网；电子掺杂Eu2+、Dy3+后的铝酸锶作为长余辉力致发光材料，该发光材料呈粉末状；所述长余辉力致发光材料采用焦磷酸进行防水修饰；所述发光材料在进行防水修饰时，将粉末状的发光材料加入到焦磷酸中，所述发光材料和焦磷酸的质量比为(0.8-1.2):(1.10-1.40)；所述过焦磷酸修饰过的发光材料为粉末状。
所述粉末状的发光材料的比表面积S为400-780m2/g。
所述焦磷酸在50℃的运动粘度η为18-35mm2/s；特别是，为了更好的提高发光材料的防水性能和发光性能，所述焦磷酸在50℃的运动粘度η、粉末状的发光材料的比表面积S之间满足S·η大于等于7210小于等于27100。
为了提高发光材料的防水性能和发光性能，并使发光性能和防水性能起到协同作用，所述发光材料的比表面积S与焦磷酸在常温常压下的粘度η之间满足以下关系：
S＝η·(1/k)；
其中k为介于1～4的常数。
实施例2
本发明还提供了一种力致发光护栏网的制备工艺，该制备工艺包括步骤：
S1、通过高温还原制备Eu2+、Dy3+掺杂的铝酸锶；
S2、用焦磷酸修饰铝酸锶长余辉力致发光材料，使其在具有发光性能的同时，还具备抗水性；
S3、对金属网6表面进行浸塑处理，再将经抗水修饰的长余辉力致发光材料均匀分散到金属网6表面，得到力致发光护栏网。
在所述步骤S1中，制备铝酸锶的材料包括：硝酸铝、硝酸锶、氧化铕、氧化镝。
在所述步骤S1中，制备铝酸锶所用的还原性气体为氢气，保护气为氮气。
在所述步骤S2中，将铝酸锶长余辉力致发光材料与焦磷酸、二甲基甲酰胺按质量比(0.8-1.2):(1.10-1.40):(450-550)分散到二甲基甲酰胺中，超声分散15-25min后，在水浴锅中60-80摄氏度条件下剧烈搅拌10-14h即得到焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料，提高其防水解性能，延长使用寿命。
在所述步骤S3中，所述浸塑处理时采用粉末浸塑法。
所述焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料用二甲基甲酰胺和四氢呋喃重复洗2-4次后再在100-140摄氏度下干燥即得到了焦磷酸修饰过的抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料。
所述步骤S3中，所述步骤S3中，将所述抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料与PP浸塑粉末按照质量比(0.8-1.2)：(2-4)进行混合并充分搅拌均匀。
在所述步骤S3中，把所述混合均匀的浸塑粉末涂料加入底部多孔透气的流动槽中，由鼓风机从下送入经过处理的压缩空气，使浸塑粉末涂料翻动达到流化状态，使其携带抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料均匀分散到金属网6表面，提高金属网6表面材料轻度的同时，使金属网6具备了长余辉力致发光的特性。
在所述步骤S3后，还有步骤S4、实际应用测试。
所述护栏网设有背景光辅助系统，所述光辅助系统为添加365nm的UV-LED作为背景光辅助激发光源进行定量分析。
所述铁丝网浸塑之前对铁丝网进行除锈处理。
在所述步骤S4中，添加365nm的UV-LED作为背景光辅助激发光源进行定量分析，通过背景光的不断激发使得长余辉力致发光材料荧光的衰减和能量的补充达到了动态平衡，将长余辉力致发光特性转换成单脉冲，降低信号还原的难度。所述护栏网设有背景光辅助系统，提高力致发光材料的蓄能稳定性，实现微光探测，提高力致发光系统监测灵敏。
所述监测系统包括：处理器1、监测装置2、存储器3、显示器4、报警器5；所述监测装置2、存储器3、显示器4、报警器5与处理器1连接。
所述处理器1与监测装置2采用高采样频率的数据接口获得了更为可靠的监测数据。由此实现力致发光强度与受力大小呈线性关系，从而实现对被监测物体破坏程度的远程评估，降低监测成本。
所述护栏网由金属网6与长余辉力致发光材料组成，具有强度高，使用寿命长的特点，表面进行粉末浸塑法进行浸塑处理，具有抗老化、抗冲击、耐弯曲、耐酸、耐盐雾腐蚀的功能。
实施例3
在所述步骤S2中，将铝酸锶长余辉力致发光材料与焦磷酸、二甲基甲酰胺按质量比0.8:1.10:450分散到二甲基甲酰胺中，超声分散15min后，在水浴锅中60摄氏度条件下剧烈搅拌10h即得到焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料，提高其防水解性能，延长使用寿命。
在所述步骤S3中，所述浸塑处理时采用粉末浸塑法。
所述焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料用二甲基甲酰胺和四氢呋喃重复洗2次后再在100摄氏度下干燥即得到了焦磷酸修饰过的抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料。
所述步骤S3中，将所述抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料与PP浸塑粉末按照质量比0.8：2进行混合并充分搅拌均匀。
在所述步骤S3中，把所述混合均匀的浸塑粉末涂料加入底部多孔透气的流动槽中，由鼓风机从下送入经过处理的压缩空气，使浸塑粉末涂料翻动达到流化状态，使其携带抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料均匀分散到金属网6表面，得到了力致发光护栏网。
实施例4
在所述步骤S2中，将铝酸锶长余辉力致发光材料与焦磷酸、二甲基甲酰胺按质量比1:1.25:500分散到二甲基甲酰胺中，超声分散20min后，在水浴锅中70摄氏度条件下剧烈搅拌12h即得到焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料，提高其防水解性能，延长使用寿命。
在所述步骤S3中，所述浸塑处理时采用粉末浸塑法。
所述焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料用二甲基甲酰胺和四氢呋喃重复洗3次后再在120摄氏度下干燥即得到了焦磷酸修饰过的抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料。
所述步骤S3中，将所述抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料与PP浸塑粉末按照质量比1：3进行混合并充分搅拌均匀。
在所述步骤S3中，把所述混合均匀的浸塑粉末涂料加入底部多孔透气的流动槽中，由鼓风机从下送入经过处理的压缩空气，使浸塑粉末涂料翻动达到流化状态，使其携带抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料均匀分散到金属网6表面，得到了力致发光护栏网。
实施例5
在所述步骤S2中，将铝酸锶长余辉力致发光材料与焦磷酸、二甲基甲酰胺按质量比1.2:1.40:550分散到二甲基甲酰胺中，超声分散25min后，在水浴锅中80摄氏度条件下剧烈搅拌14h即得到焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料，提高其防水解性能，延长使用寿命。
在所述步骤S3中，所述浸塑处理时采用粉末浸塑法。
所述焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料用二甲基甲酰胺和四氢呋喃重复洗4次后再在140摄氏度下干燥即得到了焦磷酸修饰过的抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料。
所述步骤S3中，所述步骤S3中，将所述抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料与PP浸塑粉末按照质量比1.2：4进行混合并充分搅拌均匀。
在所述步骤S3中，把所述混合均匀的浸塑粉末涂料加入底部多孔透气的流动槽中，由鼓风机从下送入经过处理的压缩空气，使浸塑粉末涂料翻动达到流化状态，使其携带抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料均匀分散到金属网6表面，提高金属网6表面材料轻度的同时，使金属网6具备了长余辉力致发光的特性，得到了力致发光护栏网。
工作方法原理：力致发光原理：当材料受到力的作用发生断裂时，断裂部分会产生很高的压电场。在非中心对称的压电材料和有缺陷的压电材料中局部压电场会导致电子脱离电子陷阱。随后脱离了束缚的电子向导带移动，然后被位于导带底部激发态的激活中心捕获，激活剂离子在激发态和基态之间的跃迁就产生了发光现象。
通过在金属网6浸塑过程中掺杂力致发光材料，提高金属网6表面材料轻度的同时，使金属网6具备了长余辉力致发光的特性,在护栏网未受力时，护栏网具有在夜间发光可见的特性，且发光均匀，起到了边缘警示的作用；当防护栏破损有异物入侵、接触网上挂有异物时、护栏网损坏时，护栏网受力，护栏网发出的光线变亮；护栏网配合监控系统使用，监控系统采用高采样频率的数据接口，获得了更为可靠的监测数据，可以对线路环境进行监测并尽早发现隐患、排除隐患，对护栏损坏、异常情况进行自动识别和报警。增加背景光辅助系统，提高了力致发光材料的发光强度，时间和稳定性高有明显的提高，且信号强度不随时间降低，提高了力致发光材料的蓄能稳定性，实现微光探测，提高力致发光系统监测灵敏度。
通过本发明的上述设计得到的护栏网具备了长余辉力致发光的特性，增设监控系统，从而实现对被监测物体破坏程度的远程评估，降低监测成本。
实施例6
传统护栏网在夜间看不清护栏网结构，长余辉力致发光护栏网在夜间未受力的情况下，发光均匀，能够清楚的观测护栏网结构，受力后的长余辉力致发光护栏网发光明显增强。
实施例7
结合图3所示，当护栏网情况异常时，护栏网发出的光线变亮，检测装置将信号发送至处理器1，处理器1启动报警器5，报警器5发出警报，起到了警示的作用。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种力致发光护栏网，其特征在于，包括金属网、长余辉力致发光材料，所述长余辉力致发光材料覆盖在金属网的表面；所述金属网为网格状；所述长余辉力致发光材料采用铝酸锶作为基质材料，Eu2+、Dy3+进行电子掺杂。
2.一种力致发光护栏网的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过高温还原制备EU2+、Dy3+掺杂的铝酸锶；
S2、用焦磷酸修饰铝酸锶长余辉力致发光材料，使其在具有发光性能的同时，还具备抗水性；
S3、对护栏网表面进行浸塑处理，再将经抗水修饰的长余辉力致发光材料均匀分散到护栏网表面。
3.根据权利要求2所述的一种力致发光护栏网的制备工艺，其特征在于，在所述步骤S1中，制备铝酸锶的材料包括：硝酸铝、硝酸锶、氧化铕、氧化镝。
4.根据权利要求2所述的一种力致发光护栏网的制备工艺，其特征在于，在所述步骤S2中，将铝酸锶长余辉力致发光材料与焦磷酸、二甲基甲酰胺按质量比(0.8-1.2):(1.10-1.40):(450-550)分散到二甲基甲酰胺中，超声分散15-25min后，在水浴锅中60-80摄氏度条件下剧烈搅拌10-14h即得到焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料。
5.根据权利要求2所述的一种力致发光护栏网的制备工艺，其特征在于，所述焦磷酸修饰过的铝酸锶长余辉力致发光材料用二甲基甲酰胺和四氢呋喃重复洗2-4次后再在100-140摄氏度下干燥即得到了焦磷酸修饰过的抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料。
6.根据权利要求2所述的一种力致发光护栏网的制备工艺，其特征在于，所述步骤S3中，将所述抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料与PP浸塑粉末按照质量比(0.8-1.2)：(2-4)进行混合并充分搅拌均匀。
7.根据权利要求2所述的一种力致发光护栏网的制备工艺，其特征在于，把所述混合均匀的浸塑粉末涂料加入底部多孔透气的流动槽中，由鼓风机从下送入经过处理的压缩空气，使浸塑粉末涂料翻动达到流化状态，使其携带抗水性铝酸锶长余辉力致发光材料均匀分散到护栏网表面。
8.根据权利要求2所述的一种力致发光护栏网的制备工艺，其特征在于，在所述步骤S3后还有步骤S4、实际应用测试。
9.根据权利要求2所述的一种力致发光护栏网的制备工艺，其特征在于，在所述步骤S4中，添加365nm的UV-LED作为背景光辅助激发光源进行定量分析。
10.一种用于权利要求1所述的新型力致发光护栏网的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：处理器(1)、监测装置(2)、存储器(3)、显示器(4)、报警器(5)；所述监测装置(2)、存储器(3)、显示器(4)、报警器(5)均与处理器(1)连接。
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