ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПРЕССОВАНИЯ НА КОМПЛЕКС ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УГЛЕПЛАСТИКА

циента армирования (относительного содержания компонентов), диэлектрической проницаемости полимерной матрицы, распределения армирующих волокон по направлениям укладки, их электропроводности, которая, в свою очередь, в значительной степени определяется техноло­ гией изготовления. Отсюда следует, что отмеченные факторы должны со­ ответствующим образом влиять на протекание вихревых токов в угле­ пластике и импеданс возбуждающей катушки вихретокового преобразо­ вателя (ВТП). В [4] было показано, что наибольшей чувствительностью к изменениям соотношения компонентов обладают изменения реактив­ ной составляющей ВТП. В данной работе был применен ВТП с феррито­ вым сердечником полутороидальной формы размерами 5X8 мм, вклю­ ченный в схему LC-автогенератора; изменения импеданса ВТП вызы­ вали соответствующие изменения частоты генерации, регистрируемой с помощью частотомера (рис. 1). В таблице приведены средние для обоих направлений укладки волокон значения частоты расстройки f генератора при частоте генерации 10 мГц. Как видно, частота расстройки изменя­ лась в широком диапазоне (от 158 до 236 кГц), что может быть с высо­ кой точностью зарегистрировано частотомером.

Сцелью получения информации о возможных изменениях структуры

впроцессе формования углепластика при больших давлениях прессова­ ния была определена электропроводность изготовленных образцов в цепи постоянного тока. Для этого торцы образцов-призм подвергались в ваку­ уме металлизации, потенциометрическим мостом МО-62 измерялось их электрическое сопротивление и рассчитывалась электропроводность.

Из представленных в таблице и на рис. 2, 3 результатов эксперимен­ тов видно, что варьирование в достаточно широких пределах давления прессования приводит к двум видам изменения исследованных характе­ ристик углепластика. С возрастанием давления прессования плотность у, модуль упругости Е при растяжении и характеристика f электропро­ водности (реактивной составляющей ВТП) монотонно возрастают до

Рис. 2. 3ави£имости плотности у, модуля упругости Е при растяжении и частоты / рас-

ргенератора ВТП от давления прессования углепластика.

давления 50—60 кгс/см2 и в дальнейшем остаются постоянными (см. рис. 2). Уплотнение композита сопровождается некоторым снижением общей пористости (с 13,0 до 10,0%), которая, несмотря на возрастание давления прессования, остается достаточно значительной, что свиде­ тельствует о трудности получения плотных, без распределенной порис­ тости, композитов из армирующих волокон с высокой исходной порис­ тостью [2].

Представляет интерес тесная взаимосвязь между изменениями плот­ ности у и частоты f расстройки задающего генератора ВТП (коэффи­ циент корреляции /у_/ = 0,9), которая ввиду простоты и экспрессив­ ности изменения /, проводимого к тому же в условиях одностороннего доступа к изделию (образцу), может быть использована для диагностики плотности углепластика. Поскольку изменения импеданса ВТП в основ­ ном емкостного характера (при ориентации электрического поля ВТП под углом 90° к направлению армирования), то частота расстройки гене­ ратора определяется главным образом изменениями относительного со­ держания компонентов и пористости, а значит, и плотности углепластика (при постоянном распределении волокон по направлениям укладки), что и подтверждается наблюдаемой связью между у и f.

Вторая группа характеристик углепластика — показатели прочности при растяжении ар и изгибе аи, скорость распространения продольных колебаний Спр в направлении армирования и тепловая активность А в поперечном плоскости армирования направлении — в своей зависимости от давления прессования имеет максимум (рис. 3 и табл.). С увеличением давления прессования значения ар, аи, Сщъ А возрастают по той же при­ чине,-что и Е, у, / (уплотнение композита, снижение пористости); в даль­ нейшем в образце, изготовленном при наибольшем давлении прессования (75 кгс/см2) и имеющем максимальную плотность, значения указанных характеристик снижаются до первоначального уровня. Возможными причинами снижения аР, аи, Сщэ, А при большом давлении прессования могут быть высокие начальные термоупругие напряжения, приводящие к образованию микротрещин, а также частичные повреждения углеродных волокон, которые, обладая сильной анизотропией прочности, имеют, как известно, относительно слабую прочность в поперечном направлении. Так, например, в [5] отмечалось снижение прочности стеклопластика на фенолоформальдегидном связующем при давлении прессования, значи­ тельно более низком, чем в данном случае. Интересно отметить, что мо­ дуль упругости Е при растяжении, определявшийся на тех же образцах, которые затем были доведены до разрушения для определения ар, не «почувствовал» происшедших при большом давлении прессования изме­ нений структуры углепластика.

Согласованный характер зависимости от давления прессования ар и аи, с одной стороны, и Л и, в меньшей степени, Спр, с другой (коэффи­ циент корреляции между ар и А 0,89, между ар и Спр 0,65), свидетельст­ вует о перспективности использования характеристик тепловой актив­ ности и скорости распространения продольных колебаний для целей ди­ агностики изменения показателей прочности углепластика. Тепловая активность, определяемая в основном теплопроводностью композита в поперечном к волокнам направлении и, как было показано ранеё на при­ мере стеклопластиков [3, 6], чувствительная к нарушениям структуры в виде распределенной микропористости, к адгезионным явлениям на гра­ нице раздела фаз, в случае углепластика, учитывая высокую исходную

ю эе-10"3 См/м

дефектность углеродных волокон и более низкую их адгезию к связую­ щим, может быть информативной по отношению к факторам, наиболее влияющим на изменчивость его прочности.

Поскольку характеристика реактивной составляющей ВТП (частота f расстройки генератора), определявшаяся методом вихревых токов, реагировала в основном на изменение плотности композита, были прове­ дены измерения электропроводности х образцов в цепи постоянного тока. На рис. 4 показана зависимость % от давления прессования. Величина х определяется сквозной по длине образца проводимостью всей массы углеродных волокон, которая была постоянной для всех образцов, и за­ висит от дискретности волокон (как исходной, так и образующейся в процессе изготовления композита) и условий их контактирования. Как следует из представленных данных, с увеличением давления прессования электропроводность углепластика, так же как и другие характеристики, существенно возрастает (более чем в' 1,5 раза), что свидетельствует об увеличении числа контактов волокон на начальном участке роста плот­ ности композита. Начиная с давления прессования 45 кгс/см2, х угле­ пластика постепенно снижается (на 15—20%), оставаясь все же на бо­ лее высоком уровне, чем у образца, изготовленного при начальном дав­ лении. При наибольшем давлении прессования снижению х могло способствовать частичное повреждение углеродных волокон, повлиявшее также на снижение аР, аи, А и Сщ,.

Анализ взаимосвязей между изменениями исследованных физико-ме­ ханических характеристик углепластика показал, что прочность при рас­ тяжении и изгибе ортогонально армированного углепластика, изготов­ ленного при разных режимах прессования, наиболее тесно коррелиро­ вала с комплексом из двух характеристик — тепловой активности и электропроводности (реактивной составляющей вихретокового преобра­ зователя). Электропроводность, тесно связанная с плотностью углеплас­ тика, характеризовала вклад в изменение прочности уплотнения компо­ зита, а тепловая активность — изменения его общего дефектного состоя­ ния [7], которое варьировалось в данном случае условиями изготовления композита. Совместное рассмотрение комплекса А , f позволило более полно учесть влияние на прочность углепластика различных факторов и обеспечило более высокую точность ее диагностики.

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Туманов А. Г., Гуняев Г. М., Лютцау В. ГСтепанычев Б. И. Структура, свойства

ииспытания углепластиков. — Механика полимеров, 1975, № 2, с. 248—257.

2.Конкин А. А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М., 1974. 376 с.

3.Зинченко В. Ф., Белова С. Н. Диагностика некоторых показателей структуры и

физико-механических свойств стеклопластиков по их тепловой активности. — Механика полимеров, 1976, № 1, с. 128—132.

4.Owston С. N. Eddy current methods for the examination of carbon fibre rein­ forced epoxy resins. — Materials Evaluation, 1976, N 11.

5.Николаев А. Ф. Синтетические полимеры и пластмассы на их основе. М.; Л., 1966. 768 с.

6. Зинченко В. Ф. Исследование связей между механическими характеристиками стеклопластиков. Дис. ... канд. техн. наук. Рига, 1972. 120 с.

Рис. 4. Схема скоростей течения при пульсирующем потоке: а — средние скорости течения w и объемных рас­ ходов Q; б — стационарная скорость wg, компоненты пульсирующей ско­ рости w P и суммарная результирую­ щая пульсирующей скорости w в про­ извольной точке трубки (шРтахМв =

= Qpmax/Qe ДЛЯ F = Я #2= const).

ется и зависимость X+f от времени, начиная с некоторого определенного момента циркуляции, приобретает экспоненциальный характер. На рис. 4 показана схема скоростей течения при пульсирующем потоке; на рис. 5 — профили скоростей в тех же условиях течения, полученные эксперимен­ тальным путем.

Максимальный стационарный поток можно представить как суперпо­ зицию периодических пульсаций. Среднее значение объемного расхода поддерживалось постоянным Q= 8500 см3/мин, что соответствовало определенной гидростатической высоте сосуда со свободным водосливом (1 на рис. 1), причем вентили во входной и выходной частях трассы были открыты. Поток характеризовался числом Рейнольдса Re = 22 500. При обоих значениях частоты выбирались максимально неблагоприят­ ные условия течения для объемного расхода и для амплитуд, достигае­ мых на трассе. На рис. 3 видно, что при ot= 6,0 приведенный коэффи­ циент трения со временем меняется мало. При а=14,3 это изменение более значительно, что, очевидно, связано с нестационарным полем ско­ ростей. Это подтверждается в определенной степени теоретическим опи­ санием профилей скоростей и касательных напряжений, приводимым ниже.

Ссылаясь на работу [1], для скорости течения w в произвольной точке трубки можно написать

пульсирующего течения в безразмерных величинах (см. рис. 5):

1#2r W—

*Wpomax

0°/

B(- 30°^ 60°.

120°

"180°'

210° , , / , ,

-3,0 - 90о / 2Д0°3S0°270°330о3уS'/ R

Для чисто осциллирующего течения (Аг-^оо)

Таким же образом можно вывести соотношения для градиента скорости или касательного напряжения (в безразмерных величинах)

или же в иной форме:

Изложенное Позволяет заключить, НТо с ростом ЧастотйоТО пара­ метра можно ожидать деградации применяемого аддитива макромолекулярного типа вследствие влияния высоких амплитуд на временные характеристики касательных напряжений.

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Климеш Ф., Сланец ККорженарж Я. Вклад в исследование механической де­ градации полимерной добавки в замкнутом гидравлическом контуре при стационарном и пульсирующем течении. — Vodohosp. 6as., 1980, t. 28, с. 5.

2. Sedov L. I., Ioselevich V. A., Pilipenko V. N. Turbulent diffusion and degradation of polymer molecules in a pipe and boundary layer. — J. Fluid. Mech., 1979, vol. 94, N 3.

УДК 611.1:539.3

В. М. Парфеев, И. В. Грушецкий, Е. В. Смурова

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛАСТОМЕРОВ ДЛЯ ИСКУССТВЕННЫХ КЛАПАНОВ СЕРДЦА ЛЕПЕСТКОВОГО ТИПА

Потребность в искусственных клапанах сердца (ИКС) во всем мире растет и к 1990 году по имеющемуся прогнозу достигнет 1,35 млн. единиц [1]. Продолжаются работы по совершенствованию лепестковых ИКС [2—10], имеющих оптимальные гидродинамические, но низкие прочност­ ные характеристики. Лепестковые ИКС и ряд других протезов органов человека могут быть изготовлены из синтетических полимеров медицин­ ского назначения, производство которых является задачей развиваю­ щейся в настоящее время новой отрасли промышленности [11]. Парал­ лельно с созданием медицинских полимеров и изделий необходимо разрабатывать методы их испытаний, учитывающие особенности условий нагружения этих материалов в протезах и предъявляемые к ним требо­ вания. В данной работе рассмотрены методики испытаний и исследованы механические свойства ряда медицинских полимеров для ИКС.

В НИИ резиновых и латексных изделий нами получены следующие медицинские эластомерьГ: ИР-25, на основе натурального каучука (НК) смокед-шитс; ИР-68, на основе НК светлый креп; MDX-4/4526 (силастик фирмы «Дау Корнинг», США); 52-336/4, на основе силиконового каучука СКТВ; ДСТ-30, дивинилстирольный термоэластопласт; ФСМ-2, на основе фторсиликонового каучука. Исследованы также свойства резин ИР-25, ИР-68 и 52-336/4, армированных трикотажным сетчатым полотном с ром­ бическими ячейками из лавсана. Заготовки для образцов изготовлены прессованием с вулканизацией в виде пластин размерами 120X120 мм и толщиной 0,2—0,4 мм.

В опытах на статическое растяжение с помощью прибора ИПС-8201 регистрировали изменение светопропускания образцов. Образцы растягивали .симметрично, по схеме, применявшейся ранее в работе [12], со скоростью перемещения захватов 20 мм/мин. Усталостные испытания проводили на специальных машинах [13, 14] в отнулевом ре­ жиме с постоянным максимальным напряжением цикла. Рабочий участок образцов вы­ рубали круговыми штанцевыми ножами. У изотропных образцов ширина минимального сечения составляла 8 мм, радиус рабочего участка 25 мм, длина базы для измерения

рабочего участка 35 мм, ширина захватываемой части 30 мм, длина 90 мм. Размеры об­

разцов и измерительных баз определяли с помощью микроскопа и катетометра с точ­ ностью до 0,01 мм.

В центральной части закрытой створки ИКС материал нагружен двухосным растя­ жением [10]. Соответствующие статические испытания проводили по методике, описан­ ной в [15], путем гидростатического раздувания круговой мембраны или натяжения ее на тороидальный пуансон. Разрывные характеристики армированных резин при одноос­ ном и двухосном растяжении определяли на момент разрушения арматуры. Для полу­ чения сопоставимых результатов характеристики армированных пленок рассчитывали, как в изотропном случае. Радиус кривизны у полюса выдуваемой мембраны принимали усредненным по направлениям армирующих нитей и диагоналей ячеек трикотажа. Цик­

лическое двухосное растяжение осуществляли в отнулевом режиме с постоянным мак­ симальным давлением цикла [13].

В зоне крепления свободного края створки материал нагружен растяжением со сдвигом. Для воспроизведения этих условий отпрессованы специальные образцы в виде полосок толщиной 0,3 мм, шириной 8 мм и длиной 10 мм с сильно утолщенными кон-

* Авторы благодарят II. В. Захаренко, Г. К. Мельникову, Ж. С. Суздальницкую за предоставление материалов и данных о разрывных характеристиках (ГОСТ 12580—78)

Результаты статических испытаний*

Кратковременные испытания. Кратковременная прочность эластоме­ ров при одноосном растяжении убывает в следующем порядке: ДСТ-30, резины на основе НК, силиконовые резины (табл. 1). При двухосном растяжении разрывные и упругие характеристики ниже, чем при одноос­ ном, причем у силиконовых резин прочность и модуль упругости больше, чем у резин на основе НК. Различия связаны с большей ориентацией ма­ териала при одноосном растяжении. Резины ФСМ-2 и 52-336/4 имеют наименьшие разрывные удлинения; их структура к моменту разрушения ориентирована в наименьшей степени. Силастик превосходит остальные материалы по сопротивлению раздиру. Разрывные характеристики для каждого материала определяли по результатам испытаний пяти-восьми образцов. Коэффициенты вариации этих характеристик для силиконовых резин и резин на основе НК оказались в пределах 5—12%, для армиро­ ванных резин — 15—25%, для ДСТ-30 — до 40%. Большое рассеяние свойств ДСТ-30 связано с недостаточно стабильной технологией изготов­ ления этого материала.

Разрывные характеристики а*, Я* представляют интерес для выявле­ ния стабильности технологии изготовления резин и исследования их ста­ рения и утомления. В работе [8], например, указывается на наличие од­ нозначной связи между прочностью и структурой силиконовых резин при различных условиях вулканизации. Тем не менее, предпринятая в [9] по­ пытка формализовать процедуру выбора материала для клапана на ос­ новании показателя качества £/о*3, содержащего разрывную характе­ ристику а*, кажется неудачной. Реальные напряжения и деформации на один-два порядка меньше разрывных, поэтому самой важной из харак­ теристик, получаемых в кратковременных испытаниях, является модуль упругости при малых деформациях.

В настоящее время установлено [16, 17], что материал створки аор­ тального клапана человека имеет в первом приближении ортотропную структуру и его упругопрочностные характеристики максимальны при растяжении вдоль свободного края створки и близки к минимуму в пер­ пендикулярном направлении (кривые 7, 8 [16] на рис. 1—а). Исследован­ ные нами изотропные эластомеры по упругим свойствам занимают про­ межуточное положение.

Створка ИКС должна иметь большую жесткость при растяжении Es (где 5 — толщина материала), чтобы мало деформироваться в закрытом состоянии, и малую изгибную жесткость £s3, чтобы уменьшить сопротив­ ление току крови при открывании клапана. Предпочтительны в указан­ ном смысле тонкие створки из высокомодульных эластомеров ДСТ-30, ФСМ-2 (см. табл. 1, рис. 1, 2) и медицинских полиуретанов (авкотан-51,

биомер), модули упругости которых, суДя по литературным данным [6, 9, 18], находятся в пределах 8—10 МПа. Низкомодульные резины на основе НК и большинство силиконовых резин необходимо армировать.

Изменение светопропускания растягиваемых эластомеров (см. рис. 1, 2) обуслов­ лено увеличением их прозрачности вследствие уменьшения толщины и помутнением об­ разцов из-за структурных изменений (кристаллизация, образование дефектов), происхо­ дящих в разных материалах с различной интенсивностью. Судя по светопропусканию^ (см. рис. 2—6), в резине ИР-68 при деформировании не происходит существенных струк-' турных изменений, а у ДСТ-30 и силастика (до Я<3) названные выше процессы компен­ сируются и светопропускание мало изменяется. У ФСМ-2 и силиконовых резин помутне­ ние выражено сильно. Оно начинается при деформациях, на 100—150% меньших, чем разрывные (см. рис. 2—б).

Оптические методы исследования структуры и дефектоскопии медицинских материа­ лов и изделий перспективны, поскольку они позволяют контролировать качество поверх­ ностей, выявлять наличие примесей, дефектов, усталостных повреждений и неоднород­ ностей структуры. Так, образцы из ДСТ-30, в отличие от других эластомеров, неодно­ родно деформировались, что проявлялось в искажении нанесенной на поверхность сетки. При диаметре светового пятна 3—4 мм разброс значений У//0 на соседних участках об­ разца с одинаковой толщиной достигал у ДСТ-30 10% (у силиконовых резин — до 1,5%). При деформациях около 50% в образце из ДСТ-30 появлялись хаотично распо­ ложенные области с различной интенсивностью помутнения. В подобных случаях целесо­ образно применять сканирующий пучок для поиска наиболее ослабленных областей в образцах или изделиях.

Как видно из представленных данных (см. табл. 1, рис. 3), армиро­ вание сетчатым полотном из лавсана заметно повышает упругие харак­ теристики силиконовой резины. В случае одноосного растяжения подат­ ливость и растяжимость минимальны в направлении нитей основы и максимальны в направлении малой диагонали ячейки трикотажа. При одноосном растяжении армированной резины обычно происходит потеря устойчивости в перпендикулярном сечении образца. Преимущества рас­ смотренных армированных резин в полной мере проявляются лишь при двухосном растяжении, когда нагружены обе системы нитей и модуль упругости сравнительно высок (см. табл. 1).

При двухосном гидростатическом растяжении выявлены три харак­ терных механизма разрушения армированных резин: разрушение ар­ мирующих нитей, расслоение материала и образование свища. Если раз­ рушалась арматура, то свойства резин на основе НК лишь незначительно

Рис. У. Зависимости а —% (а) и I/Io—h (б) при одноосном растяжении резин ИР-25 (У); ИР-68 (2); МДХ-4/4526 (3); 52-336/4 (4); ДСТ-30 (5); ФСМ-2 (6). ///<, — отношение светового потока, прошедшего через образец, к общему световому потоку. 7, 8 — харак­

теристики образцов, вырубленных из створки клапана аорты параллельно (7) и перпен­ дикулярно (8) ее свободному краю [16].

Данный пб сопрбтивлению усталости*

уступали характеристикам резины 52-336/4, указанным в табл. 1. Не­ большие различия связаны с разными упругими свойствами изотропных резин. При других механизмах разрушения разрывные характеристики снижались на 30—50%. Расслоение материала при малых давлениях связано, как правило, с односторонней пропиткой трикотажа резиной. Продавливание резины сквозь ячейку трикотажа с образованием свища обычно наблюдалось в образцах с тонким покрытием из резин на основе НК (толщина пленки 0,2—0,25 мм).

Рассмотрим схему (рис. 4), качественно объясняющую причины об­ разования свища. На ней показаны экспериментальная кривая 1, опре­ деляющая уровни давления, необходимые для продавливания изотроп­ ной резины ИР-25 через круглые отверстия различного размера, и гипо­ тетическая кривая 2, характеризующая прочность резин, армированных трикотажем с различной площадью ячейки. Как видно, площадь ячейки F должна быть меньше критического размера F*. В противном случае при гидростатическом нагружении резина будет продавлена сквозь ячейку и прочность материала не удастся полностью реализовать (хотя она может быть получена при других видах нагружения, например, при растяжении пуансоном). Величина F* зависит прежде всего от модуля упругости и толщины резины. В резине ИР-25, разрушавшейся с образо­ ванием свища, был использован трикотаж с площадью ячейки в исход­ ном состоянии 1,7 мм2, а перед образованием свища — около 3 мм2. Ре­ альные напряжения меньше разрывных, ‘ но действуют циклически и длительное время, поэтому F нужно выбирать так, чтобы резина мало продавливалась в ячейки.

Длительные испытания. Данные по сопротивлению усталости меди­ цинских эластомеров представлены в сводной табл. 2, а также в табл. 3,

Рис. 3. Зависимости G—X для армированной ( /—4) и изотропной (5) резины 52-336/4. Номера кривых (1 —4) соответствуют направлениям вырезки образцов, указанным на

рисунке.

Рис. 4. Схема, объясняющая разрушение армированной пленки с образованием свища.

зали ДСТ-30, ИР-68 и силастйк MDX-4/4526. Эти данные подтверждаются и результа­

тами усталостных испытаний гладких образцов. Гладкие образцы из резины ИР-68 мо­

гут долго работать после появления видимых усталостных трещин по краям образцов. В ДСТ-30, имеющем неоднородную структуру, трещины наблюдались по краям и в средней части образца. В резинах 52-336/4 и ФСМ-2 трещину обнаружить трудно, по­ скольку после появления она быстро прорастает через весь образец.

При двухосном циклическом растяжении мембран давлением жидкости также имеются различия в характере заключительной стадии разрушения. Образцы из ИР-25, ИР-68, MDX-4/4526 и ДСТ-30 разрушались с образованием свища! В каждом цикле при нарастании давления из раздуваемой мембраны вырывается струя жидкости, причем об­ разцы из перечисленных марок резин могут работать в таком режиме тысячи и даже десятки тысяч циклов. После снятия с испытаний такие образцы кажутся невредимыми. Лишь при двухосном растяжении в них обнаруживаются отверстия. При рассмотрении на свет двухосно растянутых исходных и утомленных образцов из непрозрачной резины ИР-25 в них обычно видно несколько ослабленных и почти прозрачных точек, в одной из которых и произойдет усталостное разрушение с образованием свища. В резинах 52-336/4 и ФСМ-2 свищ за несколько десятков циклов превращается в трещину, прохо­ дящую через всю незащемленную часть мембраны. Из сказанного следует, что специаль­ ные опыты на циклический раздир можно и не проводить. Достаточно наблюдать за со­ стоянием гладких образцов при усталостных испытаниях. Продолжительность работы образца после образования видимой трещины может служить количественной характе­ ристикой сопротивления раздиру.

Впротезах клапанов сердца вероятность образования свища должна быть сведена

кминимуму. Если свищ все же появится, то створка из резины с большим сопротивле­ нием раздиру будет функционировать некоторое время, которого, возможно, хватит для проведения повторной операции. Так что при прочих равных условиях предпочтительны материалы с большим сопротивлением раздиру.

Результаты испытаний на растяжение со сдвигом (см. табл. 2), имитирующих пове­

дение створки в зоне закрепления свободного края, показывают, что наибольшие дефор­ мации в таких условиях могут выдержать резины ИР-68, MDX-4/4526 и 52-336/4.

При разработке ИКС необходимо учитывать старение материалов под действием агрессивных элементов крови. На рис. 6 представлены по­ лученные в Институте сердечно-сосудистой хирургии АМН СССР данные об изменении механических характеристик и массы резиновых образцов после выдержки в сыворотке крови* при температуре 40° С. Статическая прочность резины ИР-25 в сыворотке уменьшается быстрее, чем проч­ ность силиконовой резины. В отношении разрывного удлинения наблю­ дается обратная картина. Масса образцов из силиконовой резины мало изменяется. Масса образцов из НК сначала уменьшается, что связано с вымыванием низкомолекулярных фракций, а затем возрастает в связи с набуханием. После длительной выдержки в сыворотке заметно изменя­ ются цвет образцов из ИР-25 и прозрачность резины 52-336/4, в поверх­ ностных слоях которой появляются крупные хаотически ориентирован­ ные надмолекулярные структуры. Это связано, вероятно, с проникнове­ нием в материал каких-то веществ из сыворотки крови.

Действие агрессивной среды сильнее проявляется при одновременном циклическом нагружений. Усталостные испытания на базе 1,5-Ю8 цик­ лов в рингеровском растворе показали, что при одинаковых напряже­ ниях предельные деформации получаются практически такими же, как и при испытаниях на воздухе (см. табл. 4). Но образцы, испытанные в растворе, в два-три раза менее прозрачны, имеют больше повреждений, особенно на поверхности, содержат сетчатые надмолекулярные струк­ туры. Резина ИР-68 в рингеровском растворе быстро изменяет цвет, рас­ трескивается и хуже, чем на воздухе, сопротивляется усталости (при а=0,28 МПа разрушение после 6* 107 циклов).

Растрескивание и диффузия в материал среды происходит и в проте­ зах, находящихся в организме, и приводит к изменению цвета резин, наблюдавшемуся многими исследователями. Приведенные данные пока­ зывают, что с агрессивным воздействием крови на имплантируемые ма­ териалы необходимо считаться. Силиконовая резина 52-336/4 более стойка к действию среды, чем резина на основе НК.

Заключение. Типичным видом нагружения деталей протезов из поли­ мерных пленочных материалов является двухосное растяжение. Механи­ ческие характеристики медицинских эластомеров при статическом и цик­ лическом двухосном растяжении ниже, чем при одноосном, и, опираясь