專利名稱：磷酸八鈣前驅(qū)體制備β－磷酸三鈣新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)材料、骨組織工程及人體骨修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以氯化鈣、碳酸鈉和磷酸為原料，磷酸八鈣為前驅(qū)體，制備β-磷酸三鈣的新工藝。
背景技術(shù)：
磷酸鈣陶瓷是生物活性陶瓷中的一大類生物材料，目前應(yīng)用較多的是羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)。其中β-磷酸三鈣(β-TCP)與骨結(jié)合好，無排異反應(yīng)，與HA相比β-TCP更易于在體內(nèi)溶解，其溶解度約比HA高10～20倍，為新骨的形成提供較HA更豐富的Ca、P等有益元素；β-TCP降解后，逐步為新骨組織置換?？傮w來講，β-TCP具有良好的骨傳導(dǎo)性、生物相容性和生物降解性，這些特性都使β-TCP在硬組織修復(fù)及組織工程中得到廣泛應(yīng)用。
目前制備β-TCP的濕法工藝中，可溶性鈣鹽[如Ca(NO3)2]和磷酸鹽[如(NH4)2HPO4]反應(yīng)以及酸堿中和反應(yīng)[Ca(OH)2和H3PO4]是兩個傳統(tǒng)的方法，但它們都存在共同的缺點(diǎn)生成的沉淀即使長時間陳化(＞24h)，固液分離仍然困難，不適用于大規(guī)模的生產(chǎn)。本發(fā)明采用碳酸鈣(CaCO3)作為鈣源與磷酸反應(yīng)的方法制備磷酸三鈣。與其它方法相比，反應(yīng)所需時間短，固液能迅速分離，操作簡單，同時不引入雜質(zhì)，克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對人體骨缺損修復(fù)材料及組織工程支架材料研究及應(yīng)用中的問題，圍繞目前在硬組織修復(fù)中廣泛采用的β-磷酸三鈣工藝性能及使用性能，提供一種β-磷酸三鈣制備的新工藝。
目前制備β-TCP的濕法工藝中，可溶性鈣鹽[如Ca(NO3)2]和磷酸鹽[如(NH4)2HPO4]反應(yīng)以及酸堿中和反應(yīng)[Ca(OH)2和H3PO4]是兩個傳統(tǒng)的方法，但它們都存在共同的缺點(diǎn)生成的沉淀即使長時間陳化(＞24h)，固液分離困難，不適用于大規(guī)模的生產(chǎn)。
本發(fā)明采用碳酸鈣(CaCO3)作為鈣源與磷酸反應(yīng)的方法制備磷酸三鈣。本發(fā)明的β-磷酸三鈣制備的新工藝，其特征在于以氯化鈣、碳酸鈉和磷酸為原料，磷酸八鈣為前驅(qū)體，制備β-磷酸三鈣。該工藝包括三個主要工藝步驟(1)、高純碳酸鈣粉末的制備；(2)、磷酸八鈣前驅(qū)體制備；(3)、β-磷酸三鈣的制備。該新工藝的顯著特點(diǎn)是制備過程的前驅(qū)體為磷酸八鈣[Ca8H2(PO4)2·5H2O，OCP]而不是傳統(tǒng)工藝中的缺鈣型羥基磷灰石(HA)。由于磷酸八鈣與水分子之間無氫鍵結(jié)合，易于實現(xiàn)液固分離；同時反應(yīng)中未引入諸如NH4+、Cl-等雜質(zhì)，因此無需大量洗滌，這就從根本上解決了β-磷酸三鈣制備中需長時間陳化(大于24小時)和過濾困難的問題。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、該發(fā)明的工藝方法以氯化鈣和碳酸鈉為原料合成高純微米級碳酸鈣粉末，以碳酸鈣與磷酸反應(yīng)制取前驅(qū)體，由于微米級CaCO3粒徑小，比表面積大，與磷酸的接觸面較大，可強(qiáng)化反應(yīng)進(jìn)行。整個反應(yīng)可以較快的進(jìn)行到H3PO4被幾乎耗盡為止，使鈣和磷在液相的損失降低到最小程度。
2、由于反應(yīng)中生成大量的CO2氣體，它在反應(yīng)界面處釋放，加上超聲波的擾動作用，會阻止生成的磷酸八鈣前驅(qū)體包裹碳酸鈣漿料，有利于反應(yīng)的快速持續(xù)進(jìn)行，故可采取快速加料的方式，節(jié)省了大量時間。
3、生成的前驅(qū)體為磷酸八鈣[Ca8H2(PO4)6·5H2O，OCP]，與水分子之間無氫鍵結(jié)合，易于實現(xiàn)液固分離；同時反應(yīng)中未引入諸如NH4+、Cl-等雜質(zhì)，因此無需大量洗滌，且可通過醇洗消除硬團(tuán)聚。這就從根本上解決了β-磷酸三鈣制備中需長時間陳化(大于24小時)和過濾困難的問題。
4、該新工藝制備的β-磷酸三鈣粉末分散性好、顆粒均勻，顆粒粒徑(d50)為4～12μm。
實例1無水氯化鈣35％(重量百分比)及無水碳酸鈉65％(重量百分比)為原料，分別溶解于去離子水形成飽和溶液，在激烈攪拌下混和，攪拌至藍(lán)白色絮狀沉淀出現(xiàn)，經(jīng)過濾、水洗、無水乙醇洗滌、干燥后制成高純碳酸鈣。將高純碳酸鈣調(diào)和為漿料、磷酸按1∶5配制為溶液，按Ca/P比(摩爾比)為1.50配料，攪拌條件下混和；加料完畢后，超聲振蕩30分鐘，然后繼續(xù)攪拌反應(yīng)3個小時，經(jīng)過濾、水洗、無水乙醇洗滌、干燥后制得前驅(qū)體。前驅(qū)體在950℃下煅燒2小時制得β-磷酸三鈣粉末。
實例2無水氯化鈣40％(重量百分比)及無水碳酸鈉60％(重量百分比)為原料，分別溶解于去離子水形成飽和溶液，在激烈攪拌下混和，攪拌至藍(lán)白色絮狀沉淀出現(xiàn)，經(jīng)過濾、水洗、無水乙醇洗滌、干燥后制成高純碳酸鈣。將高純碳酸鈣調(diào)和為漿料、磷酸按1∶5配制為溶液，按Ca/P比(摩爾比)為1.50配料，攪拌條件下混和；加料完畢后，超聲振蕩45分鐘，然后繼續(xù)攪拌反應(yīng)2.5個小時，經(jīng)過濾、水洗、無水乙醇洗滌、干燥后制得前驅(qū)體。前驅(qū)體在1000℃下煅燒2小時制得β-磷酸三鈣粉末。
表1、前驅(qū)體及β-磷酸三鈣性能測試結(jié)果

權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種以無水氯化鈣[CaCl2]、無水碳酸鈉[Na2CO3]和磷酸[H3PO4]為原料，磷酸八鈣[Ca8H2(PO4)2·5H2O，OCP]為前驅(qū)體，制備β-磷酸三鈣的新工藝。
2.根據(jù)權(quán)利1所述，其特征在于β-磷酸三鈣制備新工藝包括高純碳酸鈣制取、磷酸八鈣前驅(qū)體制取、β-磷酸三鈣制備三個主要工藝步驟。
3.根據(jù)權(quán)利1所述，高純碳酸鈣以無水氯化鈣(30～45份)及無水碳酸鈉(55～70份)為原料，分別溶解于去離子水形成飽和溶液，在激烈攪拌下混和，攪拌至藍(lán)白色絮狀沉淀出現(xiàn)，經(jīng)過濾、水洗、無水乙醇洗滌、干燥后制成。磷酸八鈣前驅(qū)體以高純碳酸鈣和磷酸為原料，高純碳酸鈣調(diào)和為漿料、磷酸配制為溶液，按Ca/P比(摩爾比)為1.50配料，攪拌條件下混和；加料完畢后，超聲振蕩30分鐘，然后繼續(xù)攪拌反應(yīng)1-3個小時，經(jīng)過濾、水洗、無水乙醇洗滌、干燥后制得。磷酸八鈣前驅(qū)體在900～1100℃下煅燒2小時制得β-磷酸三鈣粉末。
4.根據(jù)權(quán)利1所述，其特征在于該新工藝的顯著特點(diǎn)是制備過程的前驅(qū)體為磷酸八鈣而不是傳統(tǒng)工藝中的缺鈣型羥基磷灰石(HA)。由于磷酸八鈣與水分子之間無氫鍵結(jié)合，易于實現(xiàn)液固分離；同時反應(yīng)中未引入諸如NH4+、Cl-等雜質(zhì)，因此無需洗滌，這就從根本上解決了β-磷酸三鈣制備中需長時間陳化(大于24小時)和過濾困難的問題。
5.根據(jù)權(quán)利1所述，其特征在于該新工藝制備的β-磷酸三鈣粉末分散性好、顆粒均勻，顆粒粒徑(d50)為4～12μm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種以氯化鈣、碳酸鈉和磷酸為原料，磷酸八鈣為前驅(qū)體，制備β－磷酸三鈣的新工藝。該工藝包括三個主要工藝步驟(1)高純碳酸鈣粉末的制備；(2)磷酸八鈣前驅(qū)體制備；(3)β－磷酸三鈣的制備。該新工藝的顯著特點(diǎn)是制備過程的前驅(qū)體為磷酸八鈣[Ca
文檔編號C01B25/00GK1699150SQ20051002114
公開日2005年11月23日 申請日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月23日
發(fā)明者尹光福, 周大利, 張云, 姚亞東, 楊為中, 王月華 申請人:四川大學(xué)