[发明专利]非规则形状细颗粒改性聚酯模型沙的制备方法

说明书

本发明公开了一种非规则形状细颗粒改性聚酯模型沙的制备方法，包括基材选择，基材制备，模型沙粉碎，均匀沙筛分，非均匀沙配制，本发明的模型沙颗粒粒度在0.05~2.0mm之间、颗粒容重变化范围在1.05~1.50t/m³之间。其水下休止角在25~33°之间，基本覆盖了模型沙选择的大部分需求。本次发明的非规则形状细颗粒改性聚酯模型沙为塑料沙，其物化性质稳定、不会腐烂变质、强度高、可重复利用，填补了粉煤灰、白土粉、滑石粉、电木粉等重质沙所拥有的颗粒细化、物化性质不稳的缺点，也填补了木屑易腐烂、变质的不足，并且本发明的模型沙能够根据不同的使用环境有针对性的进行基材的改性，符合多种使用环境的标准要求，适用面广，有较高的发展前景。

技术领域

本发明涉及模型沙的制备方法领域，具体涉及一种非规则形状细颗粒改性聚酯模型沙的制备方法。

背景技术

模型沙是伴随着泥沙模型试验理论和实践产生的，西方和苏联在30年代末开始泥沙模型试验，我国于20世纪50年代中期进行了第一个泥沙模型试验， 60年代进行了轻质沙试制及特性试验研究，70年代以后，在泥沙模型理论和大量实践的基础上，大大促进了模型沙的发展，出现了多种模型沙应用于模型试验，常用模型沙基本上可分为有机材料、无机材料和合成材料三类，重质沙要求模型沙颗粒很细小，不但加工困难且颗粒很细小，会出现粘性过强和絮凝等现象，使试验结果失真，一般的平原河流泥沙模型是起动流速比尺大、糙率比尺小的变态模型，则要求模型沙起动流速小，相对的床面糙率较大，因而大多用轻质沙，而有机材料的轻质沙，虽然水力学特性较好、适用性强，但一般木屑和核桃壳易腐烂、变质，防腐处理工作量大，粒径较大时颗粒形状不好，不利于重复利用；通常的塑料沙为憎水材料，且多为球形，水下休止角小，形成的床面稳定性较差，造成塑造模型河床困难、床面坍塌而导致试验精度不高；煤屑和电木粉颗粒容重大，往往为满足泥沙运动相似，模型沙过于细小而出现粘性和絮凝现象，造成试验结果不准确。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种非规则形状细颗粒改性聚酯模型沙的制备方法以满足模型实验研究对模型沙的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非规则形状细颗粒改性聚酯模型沙的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）基材选择：选择选择以下四种模材料作为模型沙制作基材：

模型沙材料一：交联聚苯乙烯，密度1.05 g/cm³，

模型沙材料二：阳离子树脂，密度1.22 g/cm³，

模型沙材料三：交联聚丙烯腈，密度1.15 g/cm³，

模型沙材料四：离子交换树脂，密度1.35 g/cm³，

（2）基材制备：对于上述步骤（1）中所选择的模材料，通过选取单体物质通过悬浮聚合方法获取共聚体颗粒，从而获取一种材料，对共聚体颗粒进一步磺化及水解使材料密度增大，可获取密度进一步增大的材料，以此来得到需要的材料；

（3）模型沙粉碎：对于上述步骤（2）中得到的基材进行颗粒粉碎，通过粉碎机械对该基材进行粉碎；

（4）均匀沙筛分：将粉碎后的基材投入筛分机，进行颗粒大小筛选，使其形成若干组颗粒大小基本相近的基材均匀料；

（5）非均匀沙配制：根据所需非均匀模型沙颗粒容重和粒径级配的要求，选择所需容重的颗粒大小不同的若干组均匀沙按一定比例混合，进行非均匀模型沙成品配制。

作为一种优化的技术方案，所述模型沙材料一般要求浸水前后物化性质保持稳定，耐久性好，可长期多次使用；亲水性好；环保，无毒副作用；方便破碎加工成不规则细颗粒。

作为一种优化的技术方案，所述步骤(1)中的所选基材的密度范围为1.05~1.50g/cm³。