CN114088621A - 一种管内软涂层附着性能测试装置及表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管内软涂层附着性能测试装置及表征方法。该管内软涂层附着性能测试装置包括盛装有液态介质的容器、固定于容器内的气囊支架和具有粗筒部、细筒部和L形骨架的可充放气气囊；安装孔的孔径大于细筒部的直径且小于粗筒部的最大径向尺寸；粗筒部和细筒部的衔接处穿设且分离于安装孔的孔壁；细筒部膨胀变形以挤压待测管体的管内壁。该装置向待测管体施加压力的方式符合待测管体的管状特性，可用于测试待测管体的内涂层，真实地模拟待测管体的实际应用场景，提高测试结果的可靠性。基于该装置得到的管内软涂层附着性能表征方法以附着性能表征参数K_f表征内涂层的附着性能，适用于评价各类待测管体。

Description

一种管内软涂层附着性能测试装置及表征方法

技术领域

本发明涉及医疗器械力学性能测试领域，尤其涉及一种管内软涂层附着性能测试装置。还涉及一种管内软涂层附着性能的表征方法，应用前述管内软涂层附着性能测试装置。

背景技术

临床上广泛使用导管进行药物输送和体外循环应用。为了避免细菌感染与凝血，研究人员提出了在导管内部涂覆功能涂层的技术。为保证使用过程中涂层与导管结合的可靠性，需要对此类导管内部的涂层的附着性能进行有效评估。

然而，用于测试导管内部的涂层的附着性能的产品极为欠缺，虽然目前有研究表明，可以采用板装夹具加持导管的方式测试导管内部的涂层，但这种测试方法施加的正压力会造成导管在径向上产生不均匀变形，因此不仅测试结果无法合理表征导管内的涂层的真实附着性能，而且会对导管造成严重的结构损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种管内软涂层力学性能测试装置，可以向待测管体的内管壁施加均匀、稳定的正压力，更为真实、可靠地模拟待测管体的实际应用场景，从而得到待测管体表面的内涂层的附着性能。本发明的另一目的是提供一种管内软涂层附着性能的表征方法，应用前述管内软涂层附着性能测试装置。

为实现上述目的，本发明提供一种管内软涂层力学性能测试装置，包括盛装有液态介质的容器、固定于所述容器内的气囊支架和自所述气囊支架的安装孔内穿设的可充放气气囊；所述可充放气气囊包括分别位于所述安装孔的轴向两侧的粗筒部和细筒部，全部所述L形骨架以所述细筒部的中心轴为中心呈放射状分布；任一所述L形骨架贴合于所述粗筒部和所述细筒部的内壁；所述安装孔的孔径大于所述细筒部的直径且小于所述粗筒部的最大径向尺寸；所述粗筒部和所述细筒部的衔接处分离于所述安装孔的孔壁；所述细筒部用以在穿设于待测管体内时向待测管体的周侧膨胀变形、实现挤压待测管体的管内壁。

优选地，所述可充放气气囊呈阶梯轴状。

优选地，所述容器的一侧设有拉伸试验机；所述拉伸试验机具有用以牵拉待测管体沿所述细筒部的轴向背离气囊支架移动的上夹头。

优选地，还包括管体卡具；所述上夹头和所述细筒部位于所述气囊支架的同侧；所述管体卡具的一端固定于所述上夹头、另一端设有用以朝向所述上夹头顶托待测管体的轴端定位面。

优选地，所述管体卡具包括两个以上托架；全部所述托架用以围设待测管体，任一所述托架具有用以抵贴待测管体的轴向端面的托板。

优选地，所述粗筒部连接有硬质充气管；所述硬质充气管的一端处于所述容器外。

优选地，所述容器外设有三通管接头；所述三通管接头的三个管口分别连接气泵、气压表和所述硬质充气管。

本发明还提供一种管内软涂层附着性能的表征方法，应用于如上所述的管内软涂层附着性能测试装置，包括：

S1：令内部压强P的细筒部撑紧待测管体的管内壁，以力F_e牵拉所述待测管体沿所述待测管体的轴向匀速运动，并获取所述细筒部和所述待测管体二者的接触面积πdL₀和相对滑动距离L；

S2：根据所述力F_e、所述内部压强P、所述接触面积建立附着性能表征参数K_f；其中，

S3：分析所述附着性能表征参数K_f随所述相对滑动距离L的变化规律，确定所述待测管体的内涂层的附着性能。

优选地，所述令内部压强P的细筒部撑紧待测管体的管内壁的步骤和所述以力F_e牵拉所述待测管体沿所述待测管体的轴向匀速运动的步骤之间还包括：

以待测管体的中心轴为中轴线对中调节所述可充放气气囊。

优选地，所述S2之前包括：

S20：采用长度为L_x、内管径为d_x、弹性模量为E_x的标准试样和气囊弹性模量为E₀的气囊试样测试并分析边缘效应系数C_f；其中，

所述标准试样与待测管体的材质、规格相同；

所述S2具体包括：

根据所述力F_e、所述内部压强P、所述接触面积和边缘效应系数C_f建立附着性能表征参数K_f；其中，

相对于上述背景技术，本发明所提供的管内软涂层附着性能测试装置包括盛装有液态介质的容器、固定于容器内的气囊支架和自气囊支架的安装孔内穿设的可充放气气囊；可充放气气囊包括粗筒部、细筒部和若干L形骨架。其中，粗筒部和细筒部的衔接处自安装孔内穿设且分离于安装孔的孔壁，也就是说，安装孔的孔径大于细筒部的直径且小于粗筒部的最大径向尺寸，因此，粗筒部位于气囊支架的一侧，细筒部可自安装孔穿设至气囊支架的另一侧，处于安装孔内的可充放气气囊与安装孔的孔壁相互分离、互不接触。全部L形骨架以细筒部的中心轴为中心呈放射状分布；任意一个L形骨架贴合于粗筒部和细筒部的内壁，可以有效支撑可充放气气囊，令可充放气气囊的细筒部的轴向各处均匀的、自由的产生径向膨胀变形。

该管内软涂层附着性能测试装置可用于测试待测管体的内涂层的附着性能。使用该管内软涂层附着性能测试装置时，将待测管体套设于细筒部，并向可充放气气囊充气至细筒部膨胀变形以挤压待测管体的管内壁，进而牵拉待测管体相对于细筒部移动，进行待测管体的内涂层测试作业。其中，根据前述内涂层测试作业获取的数据可以分析待测管体的内涂层的特性。

该管内软涂层附着性能测试装置中，可充放气气囊向待测管体施加压力的方式符合待测管体的管状特性，且无需破坏待测管体的内涂层，有利于确保待测管体的测试结果更少地受人为因素的干扰，降低测试难度和测试成本；可充放气气囊以及容器内的液体介质可以真实地模拟待测管体的实际应用场景，且更换前述液态介质可以满足内涂层在不同环境下的测试需求。

本发明还提供一种管内软涂层附着性能的表征方法，应用于如上所述的管内软涂层附着性能测试装置，以内涂层测试作业获取的数据建立附着性能表征参数K_f，以此K_f表征内涂层的涂层特性。上述附着性能表征参数K_f的表征结果可用于真实、合理地表征待测管体的外表面涂层是否均匀附着、是否剥离等情况，也可用于表征不同涂层工艺下内表面涂层的涂层顺滑性。

附图说明

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作简单地介绍，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的管内软涂层附着性能测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的第一种上夹头调节板的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的第二种上夹头调节板的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的第一种管体卡具的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明实施例所提供的第二种管体卡具的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为本发明实施例所提供的可充放气气囊的结构示意图；

图9为本发明实施例所提供的待测管体和可充放气气囊的细筒部的装配示意图；

图10为采用本发明实施例所提供的管内软涂层附着性能测试装置进行测试作业后得到的数据分析图；

图11为本发明实施例所提供的管内软涂层附着性能的表征方法的流程示意图。

其中，01-待测管体、1-容器、2-可充放气气囊、21-粗筒部、22-细筒部、3-气囊支架、31-安装孔、4-拉伸试验机、41-上夹头、5-管体卡具、51-托板、6-硬质充气管、7-三通管接头、8-上夹头调节板、9-高度调节装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图11，图1为本发明实施例所提供的管内软涂层附着性能测试装置的结构示意图；图2为本发明实施例所提供的第一种上夹头调节板的结构示意图；图3为本发明实施例所提供的第二种上夹头调节板的结构示意图；图4为本发明实施例所提供的第一种管体卡具的结构示意图；图5为图4的俯视图；图6为本发明实施例所提供的第二种管体卡具的结构示意图；图7为图6的俯视图；图8为本发明实施例所提供的可充放气气囊的结构示意图；图9为本发明实施例所提供的待测管体和可充放气气囊的细筒部的装配示意图；图10为采用本发明实施例所提供的管内软涂层附着性能测试装置进行测试作业后得到的数据分析图；图11为本发明实施例所提供的管内软涂层附着性能的表征方法的流程示意图。

本发明提供一种管内软涂层力学性能测试装置，包括盛装有液态介质的容器1、固定于容器1内的气囊支架3和自气囊支架3的安装孔31内穿设的可充放气气囊2。

该管内软涂层附着性能测试装置中，可充放气气囊2自气囊支架3的安装孔31穿设气囊支架3，因此，部分可充放气气囊2位于气囊支架3的一侧，部分可充放气气囊2可位于气囊支架3的另一侧。因此，以设有安装孔31的气囊支架3为界，可充放气气囊2包括粗筒部21、细筒部22和若干L形骨架23；粗筒部21和细筒部22二者分别位于安装孔31的轴向两侧的粗筒部21和细筒部22；全部L形骨架23以细筒部22的中心轴为中心呈放射状分布，任意一个L形骨架23贴合于粗筒部21的内部和所述细筒部22的内壁。

粗筒部21和细筒部22均呈筒状，在L形骨架23支撑下，向可充放气气囊2充气时，粗筒部21和细筒部22各自向其径向外周膨胀扩大，且细筒部22沿自身轴向均匀的、自由的产生径向膨胀扩大。其中，受L形骨架23的约束，无论可充放气气囊2的具体充气状态如何，粗筒部21的尺寸均大于细筒部22的尺寸。

针对可充放气气囊2的上述结构，安装孔31的孔径大于细筒部22的直径，同时，安装孔31的孔径小于粗筒部21的最大径向尺寸。此处需要强调的是，细筒部22的直径和粗筒部21的最大径向尺寸指的是同一时刻下可充放气气囊2不同部位的尺寸参数，例如，若T₁时刻下，可充放气气囊2内的气压为P₁，则T₁的细筒部22的直径小于安装孔31的孔径，T₁的粗筒部21的直径大于安装孔31的孔径。其中，粗筒部21和细筒部22的衔接处分离于安装孔31的孔壁，也就是说，无论可充放气气囊2在允许范围内充气至何种状态，安装孔31的直径均大于粗筒部21和细筒部22的衔接处的径向尺寸，避免可充放气气囊2的局部表面接触安装孔31。

该管内软涂层附着性能测试装置中，气囊支架3和可充放气气囊2均设于容器1内，待测管体01套设于细筒部22，因此同样处于装有液态介质的容器1内。容器1内的液态介质接触可充放气气囊2外部和待测管体01的内部，可以模拟人体内的体液和组织液等液体，可令该管内软涂层附着性能测试装置真实地模拟待测管体01的实际应用场景，提高该装置的测试结果的真实性和可靠性。

利用本发明所提供的管内软涂层附着性能测试装置可以测试待测管体01的内涂层的附着性能。测试时，可充放气气囊2的细筒部22穿入气囊支架3的安装孔31，令细筒部22和粗筒部21分别位于安装孔31的轴向两侧；待测管体01套设于细筒部22。向可充放气气囊2充气后，细筒部22主要发生沿径向的膨胀变形，因此细筒部22可恰好撑紧待测管体01。细筒部22膨胀后向待测管体01的内管壁施加均匀稳定的环压，借由待测管体01在前述环压下的受力特性可分析和判断内涂层的附着性能。

其中，细筒部22恰好撑紧待测管体01的判断依据可以是细筒部22与待测管体01的全部内壁完全接触，因此细筒部22与待测管体01之间无缝隙，也可以是细筒部22膨胀后的直径略大于待测管体01的内径，例如，细筒部22的直径比待测管体01的内径大0.1mm。

以上仅针对该管内软涂层附着性能测试装置的使用方式做简要说明，至于具体操作方法以及内涂层的附着性能的分析、判断方法，可参考下文在管内软涂层附着性能的表征方法做出的解释和说明。

该管内软涂层附着性能测试装置用于测试待测管体01的内涂层的附着性能，一方面可充放气气囊2向待测管体01施加压力的方式符合待测管体01的管状特性，确保待测管体01的测试结果更少地受人为因素的干扰；另一方面，可充放气气囊2以及容器1内的液体介质可以真实地模拟待测管体01的实际应用场景。通过更换前述液态介质可以实现更为灵活、精确地测试内涂层在不同环境下的附着性能。此外，该管内软涂层附着性能测试装置无需破坏待测管体01的内涂层就可以测试、分析和判断内涂层的附着性能，因此也降低了测试成本。

下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的管内软涂层附着性能测试装置做更进一步的说明。

上述管内软涂层附着性能测试装置中，粗筒部21和细筒部22均呈筒状，充气时可以相各自的径向外周膨胀扩大。由于待测管体01大多为圆管，因此，可充放气气囊2的粗筒部21和细筒部22相应设置为圆柱状。

粗筒部21和细筒部22均呈圆柱状，粗筒部21的直径大于细筒部22的直径，当二者同轴设置时，可充放气气囊2的形状相当于阶梯轴状。本发明所提供的各个实施例中，可充放气气囊2包括且仅包括粗筒部21和细筒部22，因此，前述可充放气气囊2相当于二级阶梯轴状的气囊。

至于设有安装孔31的气囊支架3，其可以设置为箱体状，此时，粗筒部21处于气囊支架3内，而细筒部22处于气囊支架3外。特别的，气囊支架3设置为箱体状时，气囊支架3包括主箱体和可拆卸地安装于主箱体顶部的箱体上端板，安装孔31设于箱体上端板。将可充放气气囊2装配于前述气囊支架3时，可拆分主箱体和箱体上端板，待粗筒部21置于主箱体内以后，再将箱体上端板装配于主箱体的顶部。

使用该管内软涂层附着性能测试装置时，需要在可充放气气囊2穿设且撑紧待测管体01的内侧周面时，令待测管体01和可充放气气囊2产生相对运动，这一状态往往是通过自待测管体01的轴向一端牵拉待测管体01运动实现。因此，该管内软涂层附着性能测试装置还可包括拉伸试验机4。

拉伸试验机4设于容器1的一侧；拉伸试验机4的上夹头41可夹持固定待测管体01，从而牵拉待测管体01沿细筒部22的轴向相对于气囊支架3移动。通常，拉伸试验机4的上夹头41朝向背离气囊支架3和粗筒部21的方向移动，此过程中，待测管体01始终仅与细筒部22产生相对运动。当然，拉伸试验机4的上夹头41也可以朝向靠近气囊支架3和粗筒部21的方向移动，此时需要注意上夹头41的移动范围，避免待测管体01接触气囊支架3。

由于待测管体01套设于细筒部22，为了在不接触粗筒部21的前提下方便快速地连接上夹头41和待测管体01，本发明所提供的管内软涂层附着性能测试装置还包括管体卡具5。

该管内软涂层附着性能测试装置与待测管体01装配时，上夹头41和细筒部22位于气囊支架3的同侧；管体卡具5的一端固定于上夹头41、另一端设有用于贴合待测管体01的轴向端面的轴端定位面，该轴端定位面朝向上夹头41顶托待测管体01。

待测管体01的内管壁贴合于细筒部22，待测管体01的轴向端面贴合于管体卡具5的轴端定位面，因此，管体卡具5与待测管体01可保持相对静止，且管体卡具5不接触细筒部22，不会干扰待测管体01和细筒部22之间的相互作用力。

至于上述管体卡具5的具体结构，以下给出一种具体示例。

管体卡具5包括两个以上用以围设待测管体01的托架，任意一个托架具有托板51，该托板51可抵贴待测管体01的轴向端面，全部托架的托板51则可以以前述轴向端面的中心为中点，围设并贴紧待测管体01的轴向端面。由此可见，全部托板51装配形成该管体卡具5的轴端定位面。

据上可知，管体卡具5令其全部托板51以待测管体01为中心围设，形成轴端定位面，从而令该轴端定位面贴合并顶托待测管体01的轴向端面。为了满足不同管径的待测管体01的驱动，一个管体卡具5的全部托架可通过上夹头调节板8定位安装于上夹头，前述上夹头调节板8设有可供全部托架以不同间距定位安装的安装槽，例如，一个管体卡具5具有三个以上的托架，全部托架以待测管体01为中心呈放射状分布，则上夹头调节板8的安装槽可以实现全部托架以半径为R₁固定安装和以半径为R₂固定安装，当然，还可以令全部托架以半径为R₃、R₄……固定安装。

上夹头调节板8及其安装槽的具体结构形态，可参考图2和图3。

管体卡具5及其托架的具体结构形态，可参考图4至图7。其中，需要说明的是，图6和图7所示的管体卡具5的全部托架一体设置，相应的托板为一个完整的板，该板内可供待测管体01穿过的孔具有固定形态，往往仅适用于某一特定管径的待测管体01。

进一步地，该管内软涂层附着性能测试装置中，粗筒部21可连接硬质充气管6，该硬质充气管6一方面实现可充放气气囊2的充气和放气，另一方面有助于操作人员在容器1外调整可充放气气囊2和气囊支架3的相对位置关系。针对后者，举例来说，为了保障该管内软涂层附着性能测试装置的测试精度，应当尽可能确保待测管体01在拉伸试验机4的作用下沿细筒部22的轴向移动，因此，当拉伸试验机4的上夹头41装卡待测管体01后，可利用硬质充气管6调整可充放气气囊2及其细筒部22的具体位置和角度，提高待测管体01和细筒部22的同轴度。

当然，除了借助硬质充气管6来调整可充放气气囊2及其细筒部22的具体位置和角度以外，该管内软涂层附着性能测试装置还可以包括用于辅助定位细筒部22的定位工装。该定位工装可设于气囊支架3的表面，包括多个以容器1的中心轴为中心轴的活动锁片，全部活动锁片向中心轴围拢和向四周分散。当细筒部22充气至一定程度后，在容器1的中心轴与拉伸试验机4的上夹头41同轴的前提下，可以移动全部活动锁片同时调整可充放气气囊2在容器1内的位置，令全部活动锁片恰好接触细筒部22但尚未向细筒部22施加作用力。

此外，该管内软涂层附着性能测试装置还包括设于容器1外的三通管接头7，该三通管接头7的三个管口分别连接气泵、气压表和硬质充气管6。显然，气泵用于向可充放气气囊2充气，气压表用于检测可充放气气囊2内的气压。

进一步地，为了方便拉伸试压机4的操作，该管内软涂层附着性能测试装置可采用顶部敞露、底部和周侧封闭的容器1，前述容器1的底部可设置用于带动容器1上升和下降的高度调节装置9。高度调节装置9的这一高度调节功能能够满足不同长度的待测管体01的安装和测试需求，确保待测管体01的管体测试区间及其运动范围符合拉伸试验机4的夹头的操作特性。

上述高度调节装置9包括转接法兰、调节杆、套设于调节杆的上锁紧螺母和下锁紧螺母等零部件；转接法兰用于连接外部设备例如与拉伸试验机4的下夹具连接，调节杆配合上锁紧螺母、下锁紧螺母连接容器1和转接法兰并实现容器1和转接法兰的间距调节。

本发明还提供一种管内软涂层附着性能的表征方法，应用于如上的管内软涂层附着性能测试装置，包括：

S1：令内部压强P的细筒部撑紧待测管体01的管内壁，以力F_e牵拉待测管体01沿待测管体01的轴向匀速运动，并获取细筒部和待测管体01二者的接触面积πdL₀和相对滑动距离L；

S2：根据力F_e、内部压强P、接触面积建立附着性能表征参数K_f；其中，

S3：分析附着性能表征参数K_f随相对滑动距离L的变化规律，确定待测管体01的内涂层的附着性能。

本发明所提供的管内软涂层附着性能的表征方法通过测试、分析和判断对待测管体01的内涂层的附着性能加以评价。

首先，利用本发明所提供的管内软涂层附着性能测试装置对待测管体01进行测试，测试内容包括上述步骤S1所描述的装卡待测管体01和拉伸待测管体01。这一过程中，可以得到力F_e、内部压强P、细筒部22和待测管体01此二者的相对滑动距离L这些数据。其中，相对滑动距离L等于拉伸试验机4的夹头的位移L_e。此外，该表征方法可以在向可充放气气囊2充气之前预先测量待测管体01的尺寸参数，例如待测管体01的内管径d和待测管体01的管体长度L₀，从而得到细筒部22和待测管体01此二者的接触面积πdL₀。

其中，管体长度L₀、内管径d均属于待测管体01的固有参数；内部压强P可以为人为设定的定值，为已知量；力F_e为测试过程中为满足待测管体01匀速运动所需的变量。因此，前述力F_e可作为步骤S1中的目标测量参数。

针对上述内部压强P，为了更为合理地利用可充放气气囊2向待待测管体01施加围压，可以在正式测试待测管体01之前，预先以与待测管体01型号、规格一致的标准试样进行压强实验，得到标准试样在直径和内部压强P这两种参数上的匹配关系，例如记录可充放气气囊2与标准试样此二者有效接触时标准试样的内部压强P和标准试样的直径。其中，有效接触指的是可充放气气囊2和标准试样刚好完全接触，两者之间没有间隙。

以与待测管体01型号、规格一致的标准试样进行压强实验，有利于简化测试且保障测试结果，换句话说，正式测试待测管体01时，操作人员向可充放气气囊2充气，充气过程中，操作人员可以以可充放气气囊2的内部气压是否达到前述压强试验中的记录值来判断可充放气气囊2和待测管体01是否恰好完全接触。

测试时，待测管体01套设于细筒部22，在可充放气气囊2充气膨胀后，可对可充放气气囊2进行漏气检测，确保可充放气气囊2在整个测试过程中无漏气。

其次，根据前述测试得到的测试数据建立附着性能表征参数K_f，该附着性能表征参数K_f可以用于表征和评价待测管体01的内涂层的附着性能。

上述附着性能表征参数K_f的定义方法和计算方式如下：

在步骤S1中，为了以力F_e牵拉待测管体01沿待测管体01的轴向移动，可将容器1的底部固定于拉伸试验机4的下夹头，将待测管体01的管体上端夹持于拉伸试验机4的上夹头41，然后按照预设位移速率牵拉待测管体01向上移动，这一过程中，记录拉伸试验机4的力F_e和拉伸试验机4的夹头的位移L_e。

当图1中的待测管体01的管体顶端与细筒部22的顶端平齐时，

Le＝Lz-La (1)

拉伸试验机4牵拉待测管体01运动的过程可分为以下两个阶段：

第一阶段：此阶段为启动阶段，待测管体01与细筒部22之间即将发生相对滑动，拉伸试验机4采集到的F_e为静摩擦力，在达到最大值后进入第二阶段。

第二阶段：此阶段中，待测管体01与细筒部22之间按照预设运动速率发生相对滑动，且待测管体01的顶端未与细筒部22的顶端平齐，拉伸试验机4采集的F_e为滑动摩擦力。

上述第二阶段是该管内软涂层附着性能的表征方法的重点应用分析阶段。在这一阶段中，定义待测管体01与细筒部22之间摩擦力为F_f、测试过程中待测管体01与细筒部22此二者的相对位移为L_f，细筒部22的刚度系数为K_e，细筒部22在F_e作用下发生轴向弹性变形为L_x，则前述多个参数存在以下关系：

F_f＝F_e (2)

L_e＝L_f+L_x (3)

由于待测管体01和细筒部22之间的滑动摩擦力F_e较小，而细筒部22受到粗筒部21的支撑作用，导致细筒部22具有较大的刚度系数K_e，故细筒部22的轴向变形L_x远小于待测管体01与细筒部22之间的相对位移L_f，基于此，可使用L_e来表示L_f。

拉伸试验机4牵拉待测管体01匀速运动，因此，可采用F_e表示待测管体01与可充放气气囊2此二者的摩擦力F_f。

此外，待测管体01的原始管径具体指内管径为d₀，当可充放气气囊2挤压待测管体01时，待测管体01沿径向发生的变形均匀且十分微小，因此，变形后待测管体01的内管径可视为d，且d≈d₀。

基于上述分析和设定，待测管体01的管体表面的涂层附着情况将直接体现于摩擦力F_f沿待测管体01的轴向的分布差异，因此，待测管体01与可充放气气囊2此二者摩擦力F_f与可充放气气囊2的内部压强P之间存在如下关系：

F_f＝F_e＝K_fπdL₀×P (5)

公式(5)中，π、d、L₀为常数，K_f为待测管体01的单位面积上的平均滑动摩擦系数，其大小与待测管体01表面涂层相关，因此，对上述公式(5)变换可得到：

据上，可建立待测管体01的K_f-L_e曲线图，同时也是K_f-L曲线图。根据公式(6)所建立的K_f值，其大小与待测管体01的直径、管内软涂层附着性能测试装置的尺寸以及可充放气气囊2的内部压强P均无关，可直接用于不同试样或相同试样在不同循环次数后的测试结果的横向比较。

最后，基于前述附着性能表征参数K_f分析和判断待测管体01的内涂层的附着性能。

以待测管体01为医疗器械管材为例，上述步骤S3中的附着性能可包括前述医疗器械管材的附着力、附着均匀性和涂层顺滑性。当然，附着力指的是医疗器械管材表面的内涂层的附着力；附着均匀性指的是医疗器械管材表面的内涂层的附着均匀性；涂层顺滑性指的是医疗器械管材表面的内涂层的顺滑性。

其中，对于同一待测管体01，在测量范围内，若K_f值为常数，则表明待测管体01表面的涂层附着均匀，涂层附着力一致性好；K_f值越小，则表明涂层越顺滑。

对于同一待测管体01，在进行N次试验后，若K_f值整体增大，则表明待测管体01表面的涂层有脱落迹象；若K_f在某一位置突变，则表明当前与可充放气气囊2接触的待测管体01表面的涂层附着不均匀，或者因涂层附着力变差而导致涂层与待测管体01发生了剥离现象。

对于不同待测管体01，可直接根据K_f值进行涂层附着力比较。其中，K_f值较大者的涂层顺滑性或涂层附着力差。

可参考图9，图9基于试样A、试样B、试样C这三个不同的待测管体01的实际测试数据建立。

根据图9可知，第一次测试结果显示，第一阶段中，试样A的启动摩擦＞试样B的启动摩擦＞试样C的启动摩擦。第二阶段中，试样A、试样B、试样C三者的K_f值均为恒定不变的值，表明试样A、试样B、试样C三者的各自的测量区域表面涂层附着均匀；由于K_fA＞K_fB＞K_fC，这表明试样A的内涂层的顺滑性较差，试样B的内涂层的顺滑性次之，试样C的内涂层的顺滑性最好。

在重复N次实验后，再次对比试样A、试样B、试样C三者的第N+1次测试结果并着重分析第二阶段，可以得到以下结论：

试样A在第N+1次测试时得到的K_f值与试样A在第1次测试时得到的K_f值一致，这表明经过N次试验后，试样A的涂层附着力保持了最初的性能，附着情况良好。

试样B在第N+1次测试时得到的K_f值相较于试样B在第1次测试时得到的K_f值整体增大，这表明试样B的内涂层发生了变化，相较于试样A的内涂层，试样B的内涂层的附着力较差。

当图9的横坐标值为M时，试样C的K_f值突增，这表明随着试样C与可充放气气囊2的相对滑动，试样C的待测区域的涂层突然变得不均匀。可见，通过分析K_f值沿横坐标的波动位置，可以分析和确定不良涂层在试样C表面的具体位置。

上述分析过程中同时对图9进行了横向对比，可见试样A的K_f值不变，试样B的K_f值和试样C的K_f值均发生波动，表明试样A的涂层附着力优于试样B、试样C二者的涂层附着力。

为了优化操作，在上述实施例的基础上，步骤S1还包括以待测管体01的中心轴为中轴线对中调节可充放气气囊2。前述对中调节位于令内部压强P的细筒部撑紧待测管体01的管内壁的这一步骤和以力F_e牵拉待测管体01沿待测管体01的轴向匀速运动的步骤之间。对可充放气气囊2进行对中调节的主要目的是调整细筒部22和待测管体01的同轴部，至于对细筒部22实现对中调节的具体操作途径，本文在描述管内软涂层附着性能测试装置时已经给出了具体实施例，此处不再赘述。

进一步地，该管内软涂层附着性能的表征方法在步骤S2之前还包括：

S20：采用长度为L_x、内管径为d_x、弹性模量为E_x的标准试样和气囊弹性模量为E₀的气囊试样测试并分析边缘效应系数C_f；其中，

此时，S2具体包括：

根据力F_e、内部压强P、接触面积和边缘效应系数C_f建立附着性能表征参数K_f；其中，

上述步骤S20的目的在于分析待测管体01的边缘效应系数C_f，以便将该边缘效应系数C_f应用于附着性能表征参数K_f的定义中，利用边缘效应系数C_f修正附着性能表征参数K_f，消除待测管体01的轴向边缘变形对测试作业带来的干扰，令附着性能表征参数K_f的表征结果与待测管体01的材质、名义尺寸无关。此处需要特别强调的是，当细筒部22穿设且撑紧待测管体01时，待测管体01的轴向边缘会产生变形并向待测管体01的内涂层的测试作业引入系统误差，因此需要以边缘效应系数C_f修正附着性能表征参数K_f。

以上对本发明所提供的管内软涂层附着性能测试装置及表征方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管内软涂层附着性能测试装置，其特征在于，包括盛装有液态介质的容器(1)、固定于所述容器(1)内的气囊支架(3)和自所述气囊支架(3)的安装孔(31)内穿设的可充放气气囊(2)；所述可充放气气囊(2)包括多个L形骨架(23)、分别位于所述安装孔(31)的轴向两侧的粗筒部(21)和细筒部(22)；全部所述L形骨架(23)以所述细筒部(22)的中心轴为中心呈放射状分布；任一所述L形骨架(23)贴合于所述粗筒部(21)和所述细筒部(22)的内壁；所述安装孔(31)的孔径大于所述细筒部(22)的直径且小于所述粗筒部(21)的最大径向尺寸；所述粗筒部(21)和所述细筒部(22)的衔接处分离于所述安装孔(31)的孔壁；所述细筒部(22)用以在穿设于待测管体(01)内时向待测管体(01)的周侧膨胀变形、实现挤压待测管体(01)的管内壁。

2.根据权利要求1所述的管内软涂层附着性能测试装置，其特征在于，所述可充放气气囊(2)呈阶梯轴状。

3.根据权利要求1所述的管内软涂层附着性能测试装置，其特征在于，所述容器(1)的一侧设有拉伸试验机(4)；所述拉伸试验机(4)具有用以牵拉待测管体(01)沿所述细筒部(22)的轴向背离所述气囊支架(3)移动的上夹头(41)。

4.根据权利要求3所述的管内软涂层附着性能测试装置，其特征在于，还包括管体卡具(5)；所述上夹头(41)和所述细筒部(22)位于所述气囊支架(3)的同侧；所述管体卡具(5)的一端固定于所述上夹头(41)、另一端设有用以朝向所述上夹头(41)顶托待测管体(01)的轴端定位面。

5.根据权利要求4所述的管内软涂层附着性能测试装置，其特征在于，所述管体卡具(5)包括两个以上托架；全部所述托架用以围设待测管体(01)，任一所述托架具有用以抵贴待测管体(01)的轴向端面的托板(51)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的管内软涂层附着性能测试装置，其特征在于，所述粗筒部(21)连接有硬质充气管(6)；所述硬质充气管(6)的一端处于所述容器(1)外。

7.根据权利要求6所述的管内软涂层附着性能测试装置，其特征在于，所述容器(1)外设有三通管接头(7)；所述三通管接头(7)的三个管口分别连接气泵、气压表和所述硬质充气管(6)。

8.一种管内软涂层附着性能的表征方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的管内软涂层附着性能测试装置，包括：

S1：令内部压强P的细筒部(22)撑紧待测管体(01)的管内壁，以力F_e牵拉所述待测管体(01)沿所述待测管体(01)的轴向匀速运动，并获取所述细筒部(22)和所述待测管体(01)二者的接触面积πdL₀和相对滑动距离L；

S2：根据所述力F_e、所述内部压强P、所述接触面积建立附着性能表征参数K_f；其中，

S3：分析所述附着性能表征参数K_f随所述相对滑动距离L的变化规律，确定所述待测管体(01)的内涂层的附着性能。

9.根据权利要求8所述的管内软涂层附着性能的表征方法，其特征在于，所述令内部压强P的细筒部(22)撑紧待测管体(01)的管内壁的步骤和所述以力F_e牵拉所述待测管体(01)沿所述待测管体(01)的轴向匀速运动的步骤之间还包括：

以待测管体(01)的中心轴为中轴线对中调节所述可充放气气囊(2)。

10.根据权利要求8所述的管内软涂层附着性能的表征方法，其特征在于，所述S2之前包括：

S20：采用长度为L_x、内管径为d_x、弹性模量为E_x的标准试样和气囊弹性模量为E₀的气囊试样测试并分析边缘效应系数C_f；其中，

所述标准试样与待测管体(01)的材质、规格相同；

所述S2具体包括：

根据所述力F_e、所述内部压强P、所述接触面积和所述边缘效应系数C_f建立附着性能表征参数K_f；其中，

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