專(zhuān)利名稱(chēng)：碳納米管增強(qiáng)含鎂羥基磷灰石骨水泥復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)含鎂羥基磷灰石骨水泥復(fù)合材料的制備方法，特別 涉及一種碳納米管增強(qiáng)含鎂羥基磷灰石骨水泥復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
羥基磷灰石是脊椎動(dòng)物骨骼和牙齒的重要組成部分，具有優(yōu)良的生物相 容性和生物活性，人體骨細(xì)胞可以在羥基磷灰石上直接形成化學(xué)結(jié)合，且結(jié) 合強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好，因此被廣泛用作骨替代和骨移植材料。但羥基磷灰石 本身強(qiáng)度低、脆性大，只能被應(yīng)用在牙槽脊增高、耳小骨替換以及頜面骨修 復(fù)等非承重材料方面，而難以應(yīng)用于承重骨方面，因此需要對(duì)羥基磷灰石進(jìn)
行增強(qiáng)增韌等改性研究。鎂是人體中的一種微量元素，健康成年人體內(nèi)約含
鎂20g 30g，占人體比重的0.05%。在目前的研究中，對(duì)于在羥基磷灰石中 添加鎂來(lái)改性羥基磷灰石性能的研究報(bào)道較少，在羥基磷灰石中添加硅、鋅 等改性羥基磷灰石的研究已見(jiàn)諸部分文獻(xiàn)。唐曉戀唐曉戀、肖秀峰、劉榕 芳，含硅羥基磷灰石的水熱合成與結(jié)構(gòu)表征，無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2005， 21 (10): 1500-1504等人以Ca(N03)2、 一)3 04和正硅酸乙酯為原料，在一定pH條 件下，采用水熱合成法制備出了納米含硅羥基磷灰石粉體。李明歐李明歐， 肖秀峰，劉榕芳，含鋅羥基磷灰石的水熱合成與結(jié)構(gòu)表征，硅酸鹽學(xué)報(bào)，2008， 36 (3) : 378-382等人以Ca(N03)2、 (NH^PO^n Zn(N03)2為反應(yīng)原料，采 用水熱合成法，在pH〉11的條件下，控制一定的反應(yīng)溫度、時(shí)間和熱處理溫 度，制備了含鋅羥基磷灰石，且含鋅羥基磷灰石粉體具有高結(jié)晶度以及合適 的化學(xué)計(jì)量比和晶型。碳納米管作為一種新型的準(zhǔn)一維功能材料，具有很大的長(zhǎng)徑比，這種獨(dú) 特的結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)良的力學(xué)性能，同時(shí)具有優(yōu)良的生物學(xué)性能，在復(fù)合 材料研究領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。孫康寧等人孫康寧，李?lèi)?ài)民，尹衍升，碳納
米管/羥基磷灰石復(fù)合材料的制備研究，中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)，2004， 23 (6): 573-578通過(guò)球磨工藝、超聲分散工藝以及超聲分散結(jié)合滴定三種工藝制備 了 CNTs/HAP復(fù)合粉體，經(jīng)lllMPa冷壓成型、160MPa冷等靜壓成型、600°C 真空熱處理后，發(fā)現(xiàn)加入碳納米管后CNTs/HAP復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和斷裂 韌性都有提高，但提高的幅度不同。當(dāng)碳納米管含量為2wt。/。時(shí)，復(fù)合材料的 彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值59.93MPa，斷裂韌性達(dá)到1.30MPa，m1/2。
這些方法雖然都能在不同程度上提高材料的力學(xué)性能，但還不能完全滿 足臨床手術(shù)操作的要求，有的制備方法還比較困難、不易操作，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的 碳納米管增強(qiáng)含鎂羥基磷灰石骨水泥復(fù)合材料的制備方法，所制備的復(fù)合材 料具有較高的抗折強(qiáng)度，能滿足臨床手術(shù)操作的要求。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
1):含鎂羥基磷灰石粉體的制備
a.將分析純的尿素、磷酸氫二氨、硝酸鈣、硝酸鎂分別配置成0.45mol/l 1.20mol/l、 0.15mol/l 0.60mol/l、 0.25mol/l 0.90mol/l、 0.25mol/l 0.90mol/l 的溶液，溶液分別標(biāo)記為A、 B、 C、 D;
b. 將溶液A、 B、 C以3:2:1 6:2:1的體積比充分混合，混合溶液標(biāo)記為
E;
c. 取100ml的溶液E向其中加入0.08ml 3.50ml的溶液D,在微波化學(xué) 反應(yīng)儀中以6(TC 22(TC下反應(yīng)lh 7h;d. 反應(yīng)結(jié)束后，溶液在微波化學(xué)反應(yīng)儀中自然冷卻得白色懸浮液；
e. 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 168h，懸浮液分為 上下兩層，上層為清液，下層仍為懸浮液；
￡濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清洗 2次，再用無(wú)水乙醇清洗3 5次，所得樣品標(biāo)記為F;
g. 將樣品F于4(TC 10(TC下烘干；
h. 將烘干后的樣品F放入氧化鋁坩鍋中在馬弗爐中于7(XrC 110(TC下 煅燒2h 6h，待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨3min 15min 后即得含鎂羥基磷灰石粉體；
i. 將鎂羥基磷灰石粉體放入燒杯中并加入其質(zhì)量百分比0.5% 2.5%的硅 烷偶聯(lián)劑KH550，接著滴入lml 5ml的無(wú)水乙醇作為溶劑，在超聲功率 80w 200w、室溫條件下，超聲分散15min 60min，所得樣品標(biāo)記為G;
2):碳納米管的表面處理和分散
a. 將質(zhì)量百分比為98%的濃硫酸和63%的濃硝酸按照2:1 6:1的體積比充 分混合，混合溶液標(biāo)記為M;
b. 將長(zhǎng)度為0.8jim 45(Vm、直徑為45nm 60nm的碳納米管于溶液M 中浸泡30min 180min，再用質(zhì)量濃度為30%過(guò)氧化氫預(yù)氧化處理30min 90min，在40。C 100。C下烘干；
c. 取處理過(guò)的碳納米管置于無(wú)水乙醇溶液中，其中碳納米管與無(wú)水乙醇 的體積比為90:1 180:1，然后再加入碳納米管質(zhì)量0.05% 5.0%的十二烷基 苯璜酸鈉分散劑于室溫下在微波化學(xué)反應(yīng)儀中以300rpm 800rpm進(jìn)行 15min 60min，待碳納米管分散完全后，再加入碳納米管質(zhì)量6-12倍的樣品 G和碳納米管質(zhì)量0.5% 2.5%的過(guò)硫酸鉀引發(fā)齊1」，在超聲功率60w 200w、 室溫條件下，超聲分散15min 60min后將其倒入燒杯，所得樣品標(biāo)記為H;
7d.將樣品H于4(TC 10(TC下干燥備用；
3) :復(fù)合粉體的制備
a. 將樣品H置于錐形瓶中，并在超聲功率60w 200w、室溫條件下，超 聲分散15min 35min，所得樣品標(biāo)記為K;
b. 將樣品K放入氧化鋁坩鍋，在氬氣保護(hù)氣氛下，于0.4MPa 0.5MPa 的真空高溫管式爐中自室溫以3°C 5°C/min的升溫速率升溫至75(TC 105(TC熱處理lh 4h，待爐體自然冷卻后，取出樣品；
4) :骨水泥復(fù)合材料的制備
a. 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0.1mol/l 0.4mo1/1和0.1mol/l 0.4mo1/1 的溶液，分別標(biāo)記為L(zhǎng),和L2;
b. 將L,和L2以體積比為l:9 4:6的比例充分混合，得混合溶液H,;
c. 取30ml 70ml溶液H,，向溶液中加入其質(zhì)量15% 35%的檸檬酸 鈉制得混合溶液H2;
d. 取5g 18g處理后的樣品K置于表面皿中，加入lml 10ml的溶液H2， 在室溫下用玻璃棒攪拌、調(diào)和3min 15min，待3min 18min后將其移入模 具中，在15MPa 40MPa的壓力下固化成型即得所需要的產(chǎn)品。
本發(fā)明采用微波化學(xué)反應(yīng)法可以制備出含鎂羥基磷灰石粉體，采用共混 法以及手動(dòng)壓力成型可以制備出碳納米管增強(qiáng)含鎂羥基磷灰石骨水泥復(fù)合材 料，所制備的復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度達(dá)到35.0MPa 165.5MPa，且碳納米管在 基體中分散均勻，碳納米管與基體界面結(jié)合良好，是極具應(yīng)用前景的生物醫(yī) 用材料。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:
1):含鎂羥基磷灰石粉體的制備a、 將分析純的尿素、磷酸氫二氨、硝酸鈣、硝酸鎂分別配置成0.45mol/l、 0.40mol/l、 0.90mol/l、 0.50mol/l的溶液，溶液分別標(biāo)記為A、 B、 C、 D;
b、 將溶液A、 B、 C以5:2:1的體積比混合均勻記為E;
c、 取100ml的E溶液向其中加入0.5ml的D溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀中 于IOO"C下反應(yīng)5h;
d、 反應(yīng)結(jié)束后，溶液在微波化學(xué)反應(yīng)儀中自然冷卻得白色懸浮液；
e、 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 168h，懸浮液分為 上下兩層，上層為清液，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清 洗2次，再用無(wú)水乙醇清洗3次，所得樣品標(biāo)記為F;
g、 將樣品F于4(TC下烘干；
h、 將烘干后的樣品F放入氧化鋁坩鍋中在馬弗爐屮于IOO(TC下煅燒3h， 待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨15min后即得含鎂羥基磷灰 石粉體；
i、 將鎂羥基磷灰石粉體放入燒杯中，向鎂羥基磷灰石粉體中加入其質(zhì)量 0.5°/。的硅垸偶聯(lián)劑KH550，接著滴入5ml的無(wú)水乙醇作為溶劑，在超聲功率 200w、室溫條件下，超聲分散15min，所得樣品標(biāo)記為G;
2):碳納米管的表面處理和分散
a. 將質(zhì)量百分比為98%的濃硫酸和63%的濃硝酸按照2:1的體積比充分 混合，混合溶液標(biāo)記為M;
b. 將長(zhǎng)度為0.8, 450拜、直徑為45nm 60nm的碳納米管于溶液M 中浸泡30min，再用質(zhì)量濃度為30。/。過(guò)氧化氫預(yù)氧化處理900min，在80。C下 烘干；
c. 取處理過(guò)的碳納米管置于無(wú)水乙醇溶液中，其中碳納米管與無(wú)水乙醇的體積比為90:1,然后再加入碳納米管質(zhì)量0.05%的十二烷基苯璜酸鈉分散 劑于室溫下在微波化學(xué)反應(yīng)儀中以500rpm進(jìn)行30min，待碳納米管分散完全 后，再加入碳納米管質(zhì)量12倍的樣品G和碳納米管質(zhì)量2.5%的過(guò)硫酸鉀引 發(fā)劑，在超聲功率100w、室溫條件下，超聲分散60min后將其倒入燒杯，所 得樣品標(biāo)記為H;
d.將樣品H于80。C下干燥備用；
3) :復(fù)合粉體的制備
a. 將樣品H置于錐形瓶中，并在超聲功率100w、室溫條件下，超聲分散 15min，所得樣品標(biāo)記為K;
b. 將樣品K放入氧化鋁坩鍋，在氬氣保護(hù)氣氛下，于0.4MPa的真空高 溫管式爐中自室溫以5。C/min的升溫速率升溫至85(TC熱處理3h，待爐體自 然冷卻后，取出樣品；
4) :骨水泥復(fù)合材料的制備
a. 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0.1mol/l和0.1mol/l的溶液，分別標(biāo)記為
b. 將Lt和L2以體積比為4: 6的比例充分混合，得混合溶液Hr，
c. 取50m 1溶液Hp向溶液H,中加入其質(zhì)量20%的檸檬酸鈉制得混合溶 液H2;
d. 取13g處理后的樣品K置于表面皿中，加入5ml的溶液H2，在室溫下 用玻璃棒攪拌、調(diào)和3min，待18min后將其移入模具中，在40MPa的壓力
下固化成型即得所需要的產(chǎn)品。 實(shí)施例2:
1):含鎂羥基磷灰石粉體的制備
a、將分析純的尿素、磷酸氫二氨、硝酸鈣、硝酸鎂分別配置成0.70mol/l、0.15mol/l、 0.60mol/l、 0.25mol/l的溶液，溶液分別標(biāo)記為A、 B、 C、 D;
b、 將溶液A、 B、 C以3:2:1的體積比混合均勻記為E;
c、 取100ml的E溶液向其中加入0.08ml的D溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀 中于160'C下反應(yīng)3h;
d. 反應(yīng)結(jié)束后，溶液在微波化學(xué)反應(yīng)儀中自然冷卻得白色懸浮液；
e. 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 168h，懸浮液分為 上下兩層，上層為清液，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清 洗2次，再用無(wú)水乙醇清洗4次，所得樣品標(biāo)記為F;
g、 將樣品F于6(TC下烘干；
h、 將烘干后的樣品F放入氧化鋁坩鍋中在馬弗爐中于70(TC下煅燒6h， 待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨10min后即得含鎂羥基磷灰 石粉體；
i、 將鎂羥基磷灰石粉體放入燒杯中，向鎂羥基磷灰石粉體中加入其質(zhì)量 1.2。/。的硅烷偶聯(lián)劑KH550，接著滴入3ml的無(wú)水乙醇作為溶劑，在超聲功率 150w、室溫條件下，超聲分散30min，所得樣品標(biāo)記為G;
2):碳納米管的表面處理和分散
a. 將質(zhì)量百分比為98%的濃硫酸和63%的濃硝酸按照5:1的體積比充分 混合，混合溶液標(biāo)記為M;
b. 將長(zhǎng)度為0.8(im 450^im、直徑為45nm 60nm的碳納米管于溶液M 中浸泡90min，再用質(zhì)量濃度為30%過(guò)氧化氫預(yù)氧化處理30min，在4(TC下 烘干；
c. 取處理過(guò)的碳納米管置于無(wú)水乙醇溶液中，其中碳納米管與無(wú)水乙醇 的體積比為120:1，然后再加入碳納米管質(zhì)量0.8%的十二烷基苯璜酸鈉分散劑于室溫下在微波化學(xué)反應(yīng)儀中以800rpm進(jìn)行15min，待碳納米管分散完全 后，再加入碳納米管質(zhì)量8倍的樣品G和碳納米管質(zhì)量1.8%的過(guò)硫酸鉀引發(fā) 劑，在超聲功率150w、室溫條件下，超聲分散45min后將其倒入燒杯，所得 樣品標(biāo)記為H;
d.將樣品H于4(TC下干燥備用；
3) :復(fù)合粉體的制備
a. 將樣品H置于錐形瓶中，并在超聲功率150w、室溫條件下，超聲分散 20min，所得樣品標(biāo)記為K。
b. 將樣品K放入氧化鋁坩鍋，在氬氣保護(hù)氣氛下，于0.5MPa的真空高 溫管式爐中自室溫以4°C/min的升溫速率升溫至105(TC熱處理lh，待爐體自 然冷卻后，取出樣品；
4) :骨水泥復(fù)合材料的制備
a. 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0.311101/1和0.311101/1的溶液，分別標(biāo)記為 L,和L2;
b. 將Li和L2以體積比為l:9的比例充分混合，得混合溶液ft;
c. 取70m 1溶液H，向溶液H,中加入其質(zhì)量35%的檸檬酸鈉制得混合溶 液H2;
d. 取5g處理后的樣品K置于表面皿中，加入8ml的溶液H2，在室溫下 用玻璃棒攪拌、調(diào)和8min，待13min后將其移入模具中，在32MPa的壓力 下固化成型即得所需要的產(chǎn)品。
實(shí)施例3:
l)-含鎂羥基磷灰石粉體的制備
a、將分析純的尿素、磷酸氫二氨、硝酸鈣、硝酸鎂分別配置成1.0mo1/1、 0.6mol/l、 0.25mol/l、 0.90mol/l的溶液，溶液分別標(biāo)記為A、 B、 C、 D;
12b、 將溶液A、 B、 C以6:2:1的體積比混合均勻記為E;
c、 取100ml的E溶液向其中加入3.50ml的D溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀 中于60。C下反應(yīng)7h;
d. 反應(yīng)結(jié)束后，溶液在微波化學(xué)反應(yīng)儀中自然冷卻得白色懸浮液；
e. 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 168h，懸浮液分為 上下兩層，上層為清液，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清 洗2次，再用無(wú)水乙醇清洗5次，所得樣品標(biāo)記為F;
g、 將樣品F于10(TC下烘干；
h、 將烘干后的樣品F放入氧化鋁柑鍋中在馬弗爐中于90(TC下煅燒5h， 待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨3min后即得含鎂羥基磷灰石 粉體；
i、 將鎂羥基磷灰石粉體放入燒杯中，向鎂羥基磷灰石粉體中加入其質(zhì)量 2.0。/。的硅烷偶聯(lián)劑KH550，接著滴入lml的無(wú)水乙醇作為溶劑，在超聲功率 100w、室溫條件下，超聲分散45min，所得樣品標(biāo)記為G;
2):碳納米管的表面處理和分散
a. 將質(zhì)量百分比為98%的濃硫酸和63%的濃硝酸按照3:1的體積比充分 混合，混合溶液標(biāo)記為M;
b. 將長(zhǎng)度為0.8(im 450拜、直徑為45nm 60nm的碳納米管于溶液M 中浸泡150min，再用質(zhì)量濃度為30。/。過(guò)氧化氫預(yù)氧化處理70min，在IOO'C 下烘干；
c. 取處理過(guò)的碳納米管置于無(wú)水乙醇溶液中，其中碳納米管與無(wú)水乙醇 的體積比為150:1，然后再加入碳納米管質(zhì)量3.0%的十二垸基苯璜酸鈉分散 劑于室溫下在微波化學(xué)反應(yīng)儀中以300rpm進(jìn)行60min，待碳納米管分散完全后，再加入碳納米管質(zhì)量6倍的樣品G和碳納米管質(zhì)量0.5%的過(guò)硫酸鉀引發(fā) 齊U，在超聲功率60w、室溫條件下，超聲分散15min后將其倒入燒杯，所得
樣品標(biāo)記為H;
d.將樣品H于IO(TC下干燥備用；
3) :復(fù)合粉體的制備
a. 將樣品H置于錐形瓶中，并在超聲功率60w、室溫條件下，超聲分散 30min，所得樣品標(biāo)記為K。
b. 將樣品K放入氧化鋁坩鍋，在氬氣保護(hù)氣氛下，于0.43MPa的真空高 溫管式爐中自室溫以3°C/min的升溫速率升溫至750'C熱處理4h，待爐體自 然冷卻后，取出樣品；
4) :骨水泥復(fù)合材料的制備
a. 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0.2mol/l和0.4mol/l的溶液，分別標(biāo)記為
L，L2;
b. 將Li和L2以體積比為l:6的比例充分混合，得混合溶液H^
c. 取30m 1溶液Hp向溶液&屮加入其質(zhì)量15%的檸檬酸鈉制得混合溶
液Hy
d. 取18g處理后的樣品K置于表面皿中，加入10ml的溶液H2，在室溫 下用玻璃棒攪拌、調(diào)和llmin，待9min后將其移入模具中，在25MPa的壓力 下固化成型即得所需要的產(chǎn)品。
實(shí)施例4:
1):含鎂羥基磷灰石粉體的制備
a、 將分析純的尿素、磷酸氫二氨、硝酸鈣、硝酸鎂分別配置成1.20mol/l、 0.30mol/l、 0.45mol/l、 0.70mol/l的溶液，溶液分別標(biāo)記為A、 B、 C、 D;
b、 將溶液A、 B、 C以4:2:1的體積比混合均勻記為E;c、取100ml的E溶液向其中加入2.5ml的D溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀中 于22(TC下反應(yīng)lh;
d. 反應(yīng)結(jié)束后，溶液在微波化學(xué)反應(yīng)儀中自然冷卻得白色懸浮液；
e. 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 168h，懸浮液分為 上下兩層，上層為清液，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清 洗2次，再用無(wú)水乙醇清洗5次，所得樣品標(biāo)記為F;
g、 將樣品F于8(TC下烘干；
h、 將烘干后的樣品F放入氧化鋁坩鍋中在馬弗爐中于110(TC下煅燒2h， 待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨7min后即得含鎂羥基磷灰石 粉體；
i、 將鎂羥基磷灰石粉體放入燒杯中，向鎂羥基磷灰石粉體中加入其質(zhì)量 2.5。/。的硅烷偶聯(lián)劑KH550，接著滴入4ml的無(wú)水乙醇作為溶劑，在超聲功率 80w、室溫條件下，超聲分散60min，所得樣品標(biāo)記為G;
2):碳納米管的表面處理和分散
a. 將質(zhì)量百分比為98%的濃硫酸和63%的濃硝酸按照6:1的體積比充分 混合，混合溶液標(biāo)記為M;
b. 將長(zhǎng)度為0.8, 450^n、直徑為45nm 60nm的碳納米管于溶液M 中浸泡180min，再用質(zhì)量濃度為30%過(guò)氧化氫預(yù)氧化處理50min，在6(TC下 烘干；
c. 取處理過(guò)的碳納米管置于無(wú)水乙醇溶液中，其中碳納米管與無(wú)水乙醇 的體積比為180:1，然后再加入碳納米管質(zhì)量5.0%的十二烷基苯璜酸鈉分散 劑于室溫下在微波化學(xué)反應(yīng)儀中以650rpm進(jìn)行45min，待碳納米管分散完全 后，再加入碳納米管質(zhì)量10倍的樣品G和碳納米管質(zhì)量1.5%的過(guò)硫酸鉀引發(fā)劑，在超聲功率200w、室溫條件下，超聲分散30min后將其倒入燒杯，所 得樣品標(biāo)記為H;
d.將樣品H于6(TC下干燥備用；
3) :復(fù)合粉體的制備
a. 將樣品H置于錐形瓶中，并在超聲功率200w、室溫條件下，超聲分散 35min，所得樣品標(biāo)記為K。
b. 將樣品K放入氧化鋁坩鍋，在氬氣保護(hù)氣氛下，于0.47MPa的真空高 溫管式爐中自室溫以4°C/min的升溫速率升溫至950。C熱處理2h，待爐體自 然冷卻后，取出樣品；
4) :骨水泥復(fù)合材料的制備
a. 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0.4mol/l和0.2mol/l的溶液，分別標(biāo)記為 L，L2;
b. 將U和L2以體積比為1:3的比例充分混合，得混合溶液H"
c. 取60m 1溶液H,，向溶液H,中加入其質(zhì)量30%的檸檬酸鈉制得混合溶
液H2;
d. 取9g處理后的樣品K置于表面皿中，加入lml的溶液H2，在室溫下 用玻璃棒攪拌、調(diào)和15min，待3min后將其移入模具中，在15MPa的壓力 下固化成型即得所需要的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1、碳納米管增強(qiáng)含鎂羥基磷灰石骨水泥復(fù)合材料的制備方法，其特征在于1)含鎂羥基磷灰石粉體的制備a.將分析純的尿素、磷酸氫二氨、硝酸鈣、硝酸鎂分別配置成0.45mol/l～1.20mol/l、0.15mol/l～0.60mol/l、0.25mol/l～0.90mol/l、0.25mol/l～0.90mol/l的溶液，溶液分別標(biāo)記為A、B、C、D；b.將溶液A、B、C以3∶2∶1～6∶2∶1的體積比充分混合，混合溶液標(biāo)記為E；c.取100ml的溶液E向其中加入0.08ml～3.50ml的溶液D，在微波化學(xué)反應(yīng)儀中以60℃～220℃下反應(yīng)1h～7h；d.反應(yīng)結(jié)束后，溶液在微波化學(xué)反應(yīng)儀中自然冷卻得白色懸浮液；e.將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h～168h，懸浮液分為上下兩層，上層為清液，下層仍為懸浮液；f.濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清洗2次，再用無(wú)水乙醇清洗3～5次，所得樣品標(biāo)記為F；g.將樣品F于40℃～100℃下烘干；h.將烘干后的樣品F放入氧化鋁坩鍋中在馬弗爐中于700℃～1100℃下煅燒2h～6h，待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨3min～15min后即得含鎂羥基磷灰石粉體；i.將鎂羥基磷灰石粉體放入燒杯中并加入其質(zhì)量百分比0.5％～2.5％的硅烷偶聯(lián)劑KH550，接著滴入1ml～5ml的無(wú)水乙醇作為溶劑，在超聲功率80w～200w、室溫條件下，超聲分散15min～60min，所得樣品標(biāo)記為G；2)碳納米管的表面處理和分散a.將質(zhì)量百分比為98％的濃硫酸和63％的濃硝酸按照2∶1～6∶1的體積比充分混合，混合溶液標(biāo)記為M；b.將長(zhǎng)度為0.8μm～450μm、直徑為45nm～60nm的碳納米管于溶液M中浸泡30min～180min，再用質(zhì)量濃度為30％過(guò)氧化氫預(yù)氧化處理30min～90min，在40℃～100℃下烘干；c.取處理過(guò)的碳納米管置于無(wú)水乙醇溶液中，其中碳納米管與無(wú)水乙醇的體積比為90∶1～180∶1，然后再加入碳納米管質(zhì)量0.05％～5.0％的十二烷基苯璜酸鈉分散劑于室溫下在微波化學(xué)反應(yīng)儀中以300rpm～800rpm進(jìn)行15min～60min，待碳納米管分散完全后，再加入碳納米管質(zhì)量6-12倍的樣品G和碳納米管質(zhì)量0.5％～2.5％的過(guò)硫酸鉀引發(fā)劑，在超聲功率60w～200w、室溫條件下，超聲分散15min～60min后將其倒入燒杯，所得樣品標(biāo)記為H；d.將樣品H于40℃～100℃下干燥備用；3)復(fù)合粉體的制備a.將樣品H置于錐形瓶中，并在超聲功率60w～200w、室溫條件下，超聲分散15min～35min，所得樣品標(biāo)記為K；b.將樣品K放入氧化鋁坩鍋，在氬氣保護(hù)氣氛下，于0.4MPa～0.5MPa的真空高溫管式爐中自室溫以3℃～5℃/min的升溫速率升溫至750℃～1050℃熱處理1h～4h，待爐體自然冷卻后，取出樣品；4)骨水泥復(fù)合材料的制備a.將丙烯酸和衣康酸分別配置成0.1mol/l～0.4mol/l和0.1mol/l～0.4mol/l的溶液，分別標(biāo)記為L(zhǎng)1和L2；b.將L1和L2以體積比為1∶9～4∶6的比例充分混合，得混合溶液H1；c.取30ml～70ml溶液H1，向溶液H1中加入其質(zhì)量15％～35％的檸檬酸鈉制得混合溶液H2；d.取5g～18g處理后的樣品K置于表面皿中，加入1ml～10ml的溶液H2，在室溫下用玻璃棒攪拌、調(diào)和3min～15min，待3min～18min后將其移入模具中，在15MPa～40MPa的壓力下固化成型即得所需要的產(chǎn)品。
全文摘要
碳納米管增強(qiáng)含鎂羥基磷灰石骨水泥復(fù)合材料的制備方法，將尿素、磷酸氫二氨和硝酸鈣溶液混合后再加入硝酸鎂溶液在微波化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后得白色懸浮液；濾去上層清液得F；將F放入氧化鋁坩鍋中在馬弗爐中煅燒后再在瑪瑙研缽中研磨得含鎂羥基磷灰石粉體；向其中加入硅烷偶聯(lián)劑KH550、無(wú)水乙醇超聲分散得G；將碳納米管置于無(wú)水乙醇中，后加入十二烷基苯璜酸鈉分散劑碳納米管分散完全后，向其中加入樣品G和過(guò)硫酸鉀，超聲分散得K，將丙烯酸和衣康酸混合，得混合溶液H₁并向溶液H₁中加入檸檬酸鈉制得混合溶液H₂；取樣品K置于表面皿中，加入溶液H₂后將其移入模具中，固化成型即得所需要的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)A61L27/00GK101491697SQ20091002136
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 李娟瑩, 殷立雄, 王文靜, 黃劍鋒 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)