Vol.22 No.4 李久青等：透明质酸对人工关节材料的润滑作用 ·345 22振子式摩擦仪摩擦因数测定结果 混合润滑特征， 两类摩擦副PVA-H/316L,PVA-H/PVA-H在 0.26 .-PVA-H/PVA-H 不同润滑条件下其摩擦因数与载荷的关系曲线 0.25 OVA-H/316L 如图4所示.从图4可知，干摩擦时测得摩擦副 ◆10kg载荷 0.24 的摩擦因数最大，PVA-H/316L与PVA-H/PVA- 5kg载荷 0.23 H平均摩擦因数分别为0.27和0.30.对两类摩 0.229 擦副在相同实验条件下，存在润滑剂时的摩擦 副摩擦因数明显低于干摩擦时的摩擦因数：分 0.21 ● 别由不同质量分数的HA溶液润滑时，摩擦因 0.20 数随着载荷的增大而增大：由相同的润滑剂润 0.15 0.30 0.450.60 0.750.90 w(HA)/% 滑时，PVA-H/316L摩擦副的摩擦因数均高于 图5不同质量分数透明质酸溶液与磨擦因数关系曲线 PVA-H/PVA-H摩擦副. Fig.5 The relation of HA sloution and friction coefficient 0.30r (a) 0.29 PVA-H/316L 0.260 PVA-H/316L 0.28 PVA-H/PVA-H 0.27 0.250 0.26 0.25 0.240 0.24 0.230 0.23 0.220 0.22 ■30%小牛血清V0.60%HV ●0.30%HA ○0.75%HV 0.34A (b) 0.210 PVA-H/PVA-H ▲0.45%HA ☐0.90%HV 0.32 0.00.40.8 121.6 2.02.42.8 0.30 uv/P 0.28 图6不同润滑状态下的摩擦因数与Sommerfeld数 0.26 uv/P)关系曲线 0.24 Fig.6 The relation of friction coefficient and Sommerfeld 0.22 number in different lubricant conditions 0.20s 5060708090100110120130140150160 23磨损实验结果 WIN 实验测得以体积分数为30%小牛血清， 图4摩擦因数与载荷关系曲线（图中曲线：■干摩 0.75%(质量分数)HA溶液作为润滑剂时PVA- 擦：●30%（体积分数）：▲0.15%HA:T0.30%HA:△0.45 HPVA-H摩擦副的摩擦因数分别为0.019和 %HA:V0.60%HA:O0.75%HA:☐0.90%HA) 2.5×10-.由失重法测得磨损质量损失，并根据前 Fig.4 Effect of different loads on friction coefficient 述公式推算出对应的磨损体积和磨损系数，磨 在相同载荷下，摩擦因数与HA质量分数 损体积和磨损系数与循环次数的关系曲线如图 wHA)关系曲线如图5所示.从图中可看出，摩 7所示.可看出，磨损体积与滑行距离（或循环次 擦因数先是随w(HA)增加而降低，降到一定数 数)近似于线性关系，它随着滑行距离的增加而 值后又上升.摩擦副为PVA-HPVA-H,在w 增加，故可推测磨损实验过程中，摩擦副只存在 (HA)约为0.75%时，摩擦因数最低，约为0205， 正常磨损.随着循环次数的增加，磨损系数递减， 低于同状态下（载荷100N)的体积分数为30%并趋于平缓.图7表明，0.75%（质量分数）HA对 小牛血清润滑时摩擦因数0.223（图4(b). 摩擦副(PVA-H/PVA-H)的润滑作用较30%（体积 将实验载荷折算成摩擦副表面平均接触压 分数)小牛血清有显著的优势，随着循环次数的 强，并作出各润滑状态下的摩擦因数与Sommer- 增加其摩擦因数平缓趋势明显：磨损体积与滑 feld数(uvlP)的关系曲线，如图6所示.从图中 行距离的近似于线性关系表明在HA或小牛血 可以看出，随着Sommerfeld数的增大，摩擦因数 清润滑状态下，PVA-H材料对磨时可能主要是 大致都呈下降趋势，基本符合Stribeck曲线中的 粘着磨损.、 勺】 . 2 2 N 0 . 4 李 久青等 : 透 明质酸对 人工关 节材料 的润滑 作用 一 3 4 5 . 2. 2 振子式摩擦仪摩擦因数测 定结果 两 类摩擦 副 PVA 一 I U3 16 L, PV A一 H田 V A 一 H 在 不 同润滑条件下其摩擦 因数与载荷 的关系 曲线 如 图 4 所示 . 从 图 4 可 知 , 干摩擦 时 测 得摩擦 副 的摩擦 因 数最 大 , PV A es H/ 3 1 6 L 与 PV A 一 H护V A 一 H 平 均摩 擦因 数分别 为 .0 27 和 .0 30 . 对 两类摩 擦 副在相 同 实验条件下 , 存在润滑 剂 时 的摩擦 副摩擦 因 数明 显 低 于 干 摩擦 时 的摩擦 因数 ; 分 别 由不 同 质 量分 数 的 H A 溶液润 滑 时 , 摩擦 因 数 随着载 荷的 增 大而 增大 ; 由 相 同 的润 滑 剂润 滑 时 , P vA - H /3 16 L 摩擦副 的摩擦 因数均 高于 PV A 一 H / PV A 一 H 摩擦 副 . 混 合润滑 特征 . 0 . 2 6 0 . 2 4 丫 . ’ . ’ 一 O 、 0 . 2 3 卜 了、 . O P V A . H ZP V A 一 H O V A 一 jH 3 16 L 10 kg 载荷 s k g 载 荷 冷 ` 共滚 . 二 7 0 . 2 1 0 . 2 01 , 1 1 不 . 0 . 15 0 . 3 0 0 . 4 5 0 . 6 0 0 . 7 5 0 . 9 0 w ( H A ) /% 图 5 不同质量分数透 明质酸溶液 与磨擦因数关系 曲线 F i g . 5 T h e er l a ti o n o f H A s l o u ti o n a n d fr i e it o n e o e if e i e n t 、 0 0 0 0 0 0 . 3 4 氏 ( b ) 0 . 2 10 PV A 一 H了P V A 一 H 0 . 3 2 0 . 3 0 、 0 · 2 8 0 . 2 6 0 . 2 4 0 . 2 2 0 . 2 0 0 . 2 6 0 0 . 2 5 0 从 0 . 2 4 0 0 . 2 3 0 0 . 2 2 0 OQ 了只ù,了 6 1 、 ù 4 今à、乙, ,乙j气,乙2 八“ `, n 。 一一一 一一一一 0 . 0 0 . 4 0 . 8 1 . 2 1 . 6 2 . 0 2 4 2 . 8 尸 v / P 图 6 不同润滑状态下的摩擦因数 与 S o m m e fer ld 数 扣v/ )P 关系 曲线 F i g . 6 T h e er l a it o n o f fr i e iot n e o e if e i e n t a n d S o m m e fer ld n u m b e r in d i f fe 邝n t l u b r i c a n t e o n d i ti o n s 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 10 1 2 0 13 0 14 0 1 5 0 1 6 0 万 / N 图 4 靡 擦 因 数 与 载荷 关 系 曲 线 (图 中 曲 线 : . 干 摩 擦 ; . 30 % (体积 分数 ) ; ▲0 . 1 5% 】王A ; , .0 30 % I I A : △ .0 45 % R A : 甲 .0 60 % I IA : 0 .0 75 % H A ; 口 .0 , 0% H A ) F论 . 4 E幻er c t o f d i月er er n t l o a d s o n ifr c it o n c o e if c ic n t 在相 同载荷 下 , 摩 擦 因数 与 HA 质量 分数 w (H A )关 系 曲线如 图 5 所示 . 从 图 中可 看 出 , 摩 擦 因数 先 是 随 w (H A ) 增 加 而 降低 , 降 到 一 定 数 值后 又 上 升 . 摩擦副 为 PV A一甲 V A书 , 在 w ( HA )约 为 .0 75 % 时 , 摩 擦 因 数 最 低 , 约 为 .0 2 05 , 低于 同 状态下 ( 载荷 10 0 N ) 的体积 分 数为 3 0% 小 牛 血 清润滑 时摩擦 因数 .0 2 23 ( 图 4 (b ) ) . 将实验载荷折算成 摩擦副 表面平 均 接触 压 强 , 并作 出各润滑状态下 的摩擦因数 与 5 0 ~ er - fe ld 数 切 v P/ ) 的关 系 曲线 , 如 图 6 所 示 . 从 图 中 可 以看 出 , 随着 5 0 ~ e fer ld 数的增 大 , 摩擦 因数 大致都呈下 降趋势 , 基本符合 S itr b e k 曲线 中的 .2 3 磨损实验 结果 实验 测 得 以 体积 分 数 为 30 % 小 牛 血 清 , .0 75 % ( 质量 分数 ) H A 溶液作 为润滑 剂时 PV A 一 H /PV A 一 H 摩擦 副 的 摩擦 因 数 分 别 为 .0 01 9 和 2 . 5 x l 『 ` . 由失重法测得磨损质量损失 , 并根据前 述公 式推算 出对应 的磨损 体积 和 磨损 系数 , 磨 损体积和 磨损系数与循环次数 的关 系曲线如 图 7 所示 . 可看 出 , 磨 损 体 积 与 滑行距离 (或 循环 次 数 ) 近似 于线 性关 系 , 它 随 着滑行距 离的增加 而 增加 , 故可推 测磨损 实验过程 中 , 摩擦 副只存在 正 常磨 损 . 随 着循环次数 的增加 , 磨 损 系 数递 减 , 并趋于 平 缓 . 图 7 表明 , .0 75 % (质量 分数 ) H A 对 摩擦副 ( PV A 一 H于V A 一 H ) 的润 滑 作用 较 3 0% (体积 分数 )小牛血 清 有显著 的优势 , 随着循环 次数 的 增 加其摩擦 因数平 缓趋 势明显 ; 磨损体积 与滑 行 距 离的近似 于线 性 关 系表 明 在 H A 或 小 牛血 清 润滑状 态 下 , P VA 一 H 材料对 磨 时 可 能主 要 是 粘着 磨损