CN217586545U - 一种水凝胶制样测试辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型发明了一种涉及水凝胶试样力学测试实验的制样测试辅助装置，包括一次性柱状哑铃型模具、辅助夹具；一次性柱状哑铃型模具为圆柱形一体化模具，分为夹持段、过渡段、标距段；其标距段两端分别带有环形可撕拉式开封条，且表面带有一个沿轴对称分布的纵向可撕拉式开封条；试样通过模具浇铸成型，将成型后带有可撕拉式开封条的标距段剥离，得到凝胶试样；辅助夹具分为上下弧形夹、调节螺栓；旋开调节螺栓，将凝胶试样的夹持段放置在内表面带有防滑橡胶垫的下弧形夹上，旋紧调节螺栓，即得到带有水凝胶试样的测试辅助夹具；本发明解决了水凝胶测试在夹持部分易发生变形或断裂的问题，为凝胶拉伸试验提供了一种简便适用的测试装置。

Description

一种水凝胶制样测试辅助装置

技术领域

本发明属于高分子材料测试装备领域，涉及水凝胶拉伸实验设备领域，特别涉及到一种水凝胶制样测试辅助装置。

背景技术

近年来，水凝胶的相关研究成为热门领域。水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解，作为一种高吸水高保水材料，水凝胶被广泛用于医药、生物、工程等领域；此外，通过对水凝胶的理化性质和生物学特性进行精确设计，可以使水凝胶具有生物相容性、生物粘附性、生物降解性、药物缓释性及可控的力学性能，能够在体外高度模拟天然细胞基质的环境，从而对细胞的生命活动和组织再生过程进行合理调控；在水凝胶相关力学性能测试中，由于水凝胶质地柔软、传统的试样夹具接触面积较小，易造成局部应力集中，导致水凝胶试样发生滑移或破坏，不能顺利进行相关的力学性能测试。

针对凝胶样品的力学性能测试问题，文献中报道了诸多方法，其中一种软组织拉伸测试用夹具（专利号：CN 207502287 U），将水凝胶冰冻在特制夹具上，解决了夹持过程凝胶试样易变形的问题，但由于凝胶本身含有大量的水，往往会导致中间拉伸部分出现局部冰冻现象，导致数据测量不准确；另外一种水凝胶拉伸测试的新型免夹持设备(专利号：CN111487130 A)，虽然能够解决水凝胶拉伸试样的夹持问题，但是免夹持夹具使用过程比较繁琐，并且水凝胶拉伸件制备比较复杂；还有一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具及其使用方法(专利号：CN 109187173 A)，该方法虽然很好地解决了夹持应力集中问题，但只适合低强度样品测试，高强度水凝胶容易因端部变细造成摩擦力变小，影响实验结果的准确性；适用的水凝胶模具和测试辅助夹具在水凝胶材料性能研究中起着非常重要的作用。

发明内容

为了克服水凝胶拉伸试验方法存在的不足，本实用新型设计了一种水凝胶制样测试辅助装置，该装置结构、组装、测量更简便。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是。

一种水凝胶制样测试辅助装置，包括柱状哑铃型模具、辅助夹具；所述的一次性柱状哑铃型模具表面带有可撕拉式开封条，分为夹持段、过渡段、标距段；一次性哑铃型模具夹持段与辅助夹具相匹配，将试样夹持段放置在辅助的弧形夹上，通过旋紧调节螺栓将其固定在辅助夹具上，再将辅助夹具固定在万能材料试验机上完成拉伸试验。

所述的柱状哑铃型模具一端开口，以标距段为中心，左右对称分布；夹持段、过渡段、标距段长度之比为2:1:6~2:2:5，夹持段、标距段直径之比为3:1~10:3，过渡段采用弧形过渡，弧度范围为25°~40°。

所述的一次性柱状哑铃型模具为标距段两端分别带有环形可撕拉式开封条，且表面带有一个沿轴对称分布的纵向可撕拉式开封条；可撕拉式开封条位于标距段的壁上，呈凹槽状，封条两侧的切割深度与标距段壁厚之比为0.9:1，凹槽宽度与标距段直径之比为1:35~1:30，整个内壁为完整的；纵向可撕拉式开封条一端稍长于标距段，带有突起，另一端的一侧与环形可撕拉式开封条相连。

所述的测试辅助夹具由两部分组成，包括调节螺栓、上下弧形夹；弧形夹弧度与模具相匹配，上下弧形夹各内衬一层防滑橡胶垫，将凝胶试样通过调节螺栓固定在辅助夹具上，配合万能材料试验机完成测试。

通过上述技术方案，本实用新型解决了水凝胶在拉伸试验过程中易变形或断裂的问题，结构简单，操作便捷。

本实用新型的有益效果为。

本实用新型采用弧形辅助夹具，增大了接触面积；且辅助夹具拆卸简单，便于清理。

本实用新型只去掉标距段的模具，更有利于夹具与样品直接的接触，增大接触面积，避免了在夹持边界的剪切力造成的测试偏差。

本实用新型采用辅助夹具对凝胶试样进行了初步固定，避免在测试过程中水凝胶试样发生位移，有利于实验数据的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的哑铃型模具的主视图。

图2为本实用新型的哑铃型模具的剖视图。

图3为本实用新型的可撕拉式开封条的局部放大图。

图4为本实用新型的水凝胶试样的主视图。

图5为本实用新型的辅助夹具示意图。

图6为本实用新型的辅助夹具试样夹持示意图。

图7为本实用新型应用实例1图。

图8为本实用新型应用实例2图。

图中：1哑铃型模具；2水凝胶试样；3调节螺栓；4压缩弹簧；5上弧形夹；6防滑橡胶垫；7下弧形夹；I夹持段；II过渡段；III标距段。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，以便能够更好的理解本发明的方案及优点，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1-5所示，一种水凝胶制样测试辅助装置。包括一次性柱状哑铃型模具1、辅助夹具；一次性柱状哑铃型模具1分为夹持段（I）、过渡段（II）、标距段（III），夹持段（I）与辅助夹具尺寸相匹配；辅助夹具由两部分组成，包括调节螺栓3、弧形夹；其弧度与模具尺寸相匹配，上下弧形夹各内衬一层防滑橡胶垫6；将水凝胶试样2夹持段（I）放置在弧形夹上，通过调节螺栓3控制上弧形夹5和下弧形夹7的开合，旋紧调节螺栓3，将其固定在辅助夹具上，将测试辅助夹具固定在万能材料试验机上，完成拉伸试验。

所述的一次性柱状哑铃型模具1一端开口，以标距段（III）为中心，左右对称分布；夹持段（I）、过渡段（II）、标距段（III）长度之比为2:1:6~2:2:5，夹持段（I）、标距段（III）直径之比为3:1~10:3，过渡段（II）采用弧形过渡，弧度范围为25°~40°。

所述的一次性柱状哑铃型模具1为标距段（III）两端分别带有环形可撕拉式开封条，且表面带有一个沿轴对称分布的纵向可撕拉式开封条，纵向可撕拉式开封条的一端稍长于标距段（III），且带有小突起，另一端的一侧与环形可撕拉式开封条链接；材质应选择吸水性小、化学稳定性好、具有一定强度的低温性能的聚乙烯塑料材质。

安装及工作工程：取一次性哑铃型模具1，在其开口端注入水凝胶，待水凝胶成型后，首先将纵向可撕拉式开封条带突起的一端拉开，另一端与环形可撕拉式开封条相连，并作为环形可撕拉式开封条的突起，最后再将两端的环形可撕拉式开封条拉开，即可剥离标距段（III），得到水凝胶试样2；剥离标距段（III）既可在一次性哑铃型模具1上进行剥离，也可在组装完成的水凝胶试样辅助夹具上进行剥离；旋开弧形辅助夹具的调节螺栓3，将成型的水凝胶试样的夹持段（I）放置在下弧形夹7上，通过旋紧调节螺栓3将弧形夹与模具紧固在一起，即得到带有辅助夹具的水凝胶试样2，必要时可在上下弧形夹外表面安装十字不锈钢喉箍，水凝胶试样辅助夹具组装完成。

应用实例1：万能材料试验机的夹具采用楔形自锁式夹具、对夹式夹具时，如图7所示，将水凝胶试样2与辅助夹具组装完成后，可直接将水凝胶试样辅助夹具固定在试验机的夹具上，启动万能材料试验机，设置好实验条件，开始进行拉伸试验并记录试验数据，试验完毕后，保存并进行数据分析，关闭万能材料机，取下辅助夹具并清理，试验结束。

应用实例2：万能材料试验机的夹具采用销钉式夹具时，如图8所示，将水凝胶试样2与辅助夹具组装完成后，再将销钉穿过水凝胶辅助夹具上的空隙，水凝胶测试试样安装完成，启动万能材料试验机，设置好实验条件，开始进行拉伸试验并记录试验数据，试验完毕后，保存并进行数据分析，关闭万能材料机，取下辅助夹具并清理，试验结束。

Claims (4)

1.一种水凝胶制样测试辅助装置，其特征在于，包括一次性柱状哑铃型模具、辅助夹具；一次性柱状哑铃型模具表面带有可撕拉式开封条，分为夹持段、过渡段、标距段；模具夹持段与辅助夹具相匹配，试样夹持段通过调节螺栓固定在辅助夹具上，将辅助夹具固定在万能材料试验机上完成拉伸试验。

2.根据权利要求1所述的一种水凝胶制样测试辅助装置，其特征在于，所述的一次性柱状哑铃型模具一端开口，以标距段为中心，左右对称分布；夹持段、过渡段、标距段长度之比为2:1:6~2:2:5，夹持段、标距段直径之比为3:1~10:3，过渡段采用弧形过渡，弧度范围为25°~40°。

3.根据权利要求1所述的一种水凝胶制样测试辅助装置，其特征在于，所述的一次性柱状哑铃型模具为标距段两端分别带有环形可撕拉式开封条，且表面带有一个沿轴对称分布的纵向可撕拉式开封条；可撕拉式开封条为凹槽状，两侧的切割深度与标距段壁厚之比为0.9:1，凹槽宽度与标距段直径之比为1:35~1:30。

4.根据权利要求1所述的一种水凝胶制样测试辅助装置，其特征在于，所述的辅助夹具包括调节螺栓、上下弧形夹，弧形夹弧度与一次性哑铃型模具夹持段相匹配，将凝胶试样通过调节螺栓固定在辅助夹具上，配合万能材料试验机完成测试。

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