專利名稱：高溫穩(wěn)定β-磷酸三鈣的溶膠-凝膠法制備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及β-磷酸三鈣生物陶瓷材料的制備方法，屬于可降解生物醫(yī)用材料的 制備技術領域。
背景技術：
β-磷酸三鈣(β-TCP)是一種生物降解和生物吸收型磷酸鈣生物活性陶瓷材 料，具有良好的生物相容性和骨誘導能力，當其植入人體后。能在體內(nèi)降解，降解下來的Ca、 P進入活體循環(huán)系統(tǒng)形成新生骨，因此它是理想的生物硬組織替代材料，是研制新一代具有 高誘導成骨能力的復合人工骨或雜化人工骨的基礎，是目前生物醫(yī)學工程和材料科學工作 者研究的重點領域之一。但是由于β -TCP相向α相的轉(zhuǎn)變溫度在1120°C 1160°C，低于燒結溫度，導致傳 統(tǒng)燒結方法難以制備出高強度的β-TCP基生物陶瓷。而且α-TCP密度為2. 77 g/cm3，而 β-TCP為3. 07 g/cm3，當燒結溫度升高，磷酸三鈣(TCP)由β相變?yōu)棣料鄷r，體積增大， 會使陶瓷發(fā)生膨脹，產(chǎn)生裂紋，從而降低其力學性能。因此提高β相到α相相變溫度是非 常必要的。Dickens, Schroeder等研究了 Mg離子在提高β-TCP的穩(wěn)定性中的作用。Mg離 子進入β -TCP替代Ca離子的位置，形成化合物Mg3(PO4)2或者Ca3^xMgx(PO4)2,這些化合物 能夠在高溫下穩(wěn)定β-TCP結構。但是Mg離子的前驅(qū)物，如MgCl2,Mg(OH)2或者MgCO3,會 形成其他一些穩(wěn)定相，如Caltl (PO4) 6 (Cl) 2或者殘存很難除去的MgO。這些物相的存在會影響 TCP的機械性能和生物學性能。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術的以上缺點，本發(fā)明的目的是是提供一種高溫穩(wěn)定β-TCP的制備 方法。使之能克服現(xiàn)有技術的以上缺點，且工藝簡單，操作簡便。本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。高溫穩(wěn)定β -磷酸三鈣的溶膠_凝膠法制備，包括如下的工藝步驟
(1)混合漿料的制備配制五氧化二磷的醇溶液P2O5溶解在無水乙醇和乙二醇組成 的混合溶劑中，配制濃度為0. 08、. 33 mol/L的溶液，乙醇和乙二醇的體積比為8 1 ；所述 五氧化二磷的醇溶液攪拌1小時后，邊攪拌邊加入HA粉，得到混合漿料。(2)坯體制備(1)混合漿料連續(xù)攪拌16小時，然后加熱攪拌使多余溶劑揮發(fā)；所 得漿料放入烘箱在100° C干燥48小時，然后將干燥的混合料打成細粉，在壓力35兆帕下 壓制成型坯體。(3)壓制好的坯體在120(Γ1300 下進行燒結，得到高溫穩(wěn)定的β -磷酸三鈣制品。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的方法具有以下的優(yōu)點
1、將β-磷酸三鈣向α相的轉(zhuǎn)變溫度提高到1300° C，解決了磷酸三鈣相轉(zhuǎn)變溫度高于傳統(tǒng)燒結溫度的問題，使得β "TCP基生物陶瓷的燒結不再受溫度限制。2、以五氧化二磷和乙醇為原料，避免了使用Mg穩(wěn)定β-TCP結構時所產(chǎn)生的 Caltl (PO4)6(Cl)2、MgO等相，從而避免了這些物相的存在對β -TCP基生物陶瓷機械性能和生 物學性能的不利影響；
3、制備工藝簡潔，設備簡單，操作簡便，所用原料價格低廉；
4、通過調(diào)節(jié)所用羥基磷灰石(HA)粉和五氧化二磷的量，可以根據(jù)需要得到不同成分的 β-TCP基生物陶瓷如純的β-TCP生物陶瓷或各種不同比例的β-TCP/HA復合生物陶瓷； 由于前期混合在液相中進行，因此所制備的樣品的相成分比較均勻。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。圖2為實施實例1所制備的樣品在1200 衍射圖譜。圖3為實施實例2所制備的樣品在1200
衍射圖譜。圖4為實施實例3所制備的樣品在1200
衍射圖譜。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。下面通過實施例對本發(fā)明進行具 體的描述。有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步的說明，不能理解為 對本發(fā)明的范圍限制。實施例1:
(1)配制濃度為0. 33 mol/L的五氧化二磷的醇溶液。稱取2. 15g五氧化二磷(P2O5)溶 解在40ml無水乙醇和5ml乙二醇組成的混合溶劑中，得到五氧化二磷的醇溶液。(2)將上述溶液攪拌1小時后，邊攪拌邊加入20g羥基磷灰石HA粉，最后得到P2O5 與HA的質(zhì)量比為10.75: 100的混合漿料。(3)混合漿料連續(xù)攪拌16小時后，放入攪拌加熱套加熱攪拌使多余溶劑揮發(fā)；
(4)將步驟(3)所得漿料放入烘箱在100°C干燥48小時，然后將干燥的混合料用打 粉機打成細粉，在壓力35兆帕下壓制成型；
(5)將步驟(4)中壓制好的坯體分別在不同溫度(1200°C、1250° C、1300° C)進行燒 結，得到高溫穩(wěn)定的β -磷酸三鈣制品(含磷12%)。圖2即為所制備的樣品在不同溫度燒結的X射線衍射圖譜，表征結果顯示 1200° C、1250° C和1300° C燒結的樣品其晶相都為β-TCP相，沒有產(chǎn)生α-TCP相。 實施例2
(1)配制濃度為0. 27 mol/L的五氧化二磷的醇溶液。稱取1. 79g五氧化二磷(P205) 溶解在40ml無水乙醇和5ml乙二醇組成的混合溶劑中，得到五氧化二磷的醇溶液。
(2)將上述溶液攪拌1小時后，邊攪拌邊加入20g羥基磷灰石(HA)粉，最后得到
C、1250° C和1300° C燒結的X射線 C、1250° C和1300° C燒結的X射線 C、1250° C和1300° C燒結的X射線P2O5與HA的質(zhì)量比為8. 95: 100的混合漿料。(3)混合漿料連續(xù)攪拌16小時后，放入攪拌加熱套加熱攪拌使多余溶劑揮發(fā)；
(4)將步驟(3)所得漿料放入烘箱在100°C干燥48小時，然后將干燥的混合料用打 粉機打成細粉，在壓力35兆帕下壓制成型；
(5)將步驟(4)中壓制好的坯體分別在不同溫度(1200°C、1250° C、1300° C)進行燒 結，得到高溫穩(wěn)定的β-磷酸三鈣制品(含磷10%)。圖3即為所制備的樣品在不同溫度燒結的X射線衍射圖譜，表征結果顯示 1200° C、1250° C和1300° C燒結的樣品其晶相都為β-TCP相，沒有產(chǎn)生α-TCP相。實施例3
(1)配制濃度為0.08 mol/L的五氧化二磷的醇溶液。稱取0. 54g五氧化二磷(P205) 溶解在40ml無水乙醇和5ml乙二醇組成的混合溶劑中，得到五氧化二磷的醇溶液。(2)將上述溶液攪拌1小時后，邊攪拌邊加入20g羥基磷灰石(HA)粉，最后得到 P2O5與HA的質(zhì)量比為2. 7: 100的混合漿料。(3)混合漿料連續(xù)攪拌16小時后，放入攪拌加熱套加熱攪拌使多余溶劑揮發(fā)；
(4)將步驟(3)所得漿料放入烘箱在100°C干燥48小時，然后將干燥的混合料用打 粉機打成細粉，在壓力35兆帕下壓制成型；
(5)將步驟(4)中壓制好的坯體分別在不同溫度(1200°C、1250° C、1300° C)進行燒 結，得到高溫穩(wěn)定的β -磷酸三鈣制品(含磷3%)。圖4即為所制備的樣品在不同溫度燒結的X射線衍射圖譜，表征結果顯示 1200° C、1250° C和1300° C燒結的樣品其晶相都為HA和β-TCP兩相，沒有出現(xiàn)α-TCP相。
權利要求
高溫穩(wěn)定β 磷酸三鈣的溶膠 凝膠法制備，包括如下的工藝步驟(1) 混合漿料的制備配制五氧化二磷的醇溶液 P2O5溶解在無水乙醇和乙二醇組成的混合溶劑中，配制濃度為0.08~0.33 mol/L的溶液，乙醇和乙二醇的體積比為81；所述五氧化二磷的醇溶液攪拌1小時后，邊攪拌邊加入HA粉，得到混合漿料；(2)坯體制備(1)混合漿料連續(xù)攪拌16小時，然后加熱攪拌使多余溶劑揮發(fā)；所得漿料放入烘箱在100°C干燥48小時，然后將干燥的混合料打成細粉，在壓力35兆帕下壓制成型坯體；(3)壓制好的坯體在1200~1300℃下進行燒結，得到高溫穩(wěn)定的β 磷酸三鈣制品。
2.根據(jù)權利要求1所述之高溫穩(wěn)定磷酸三鈣的溶膠-凝膠法制備，其特征在于，所 述燒結工藝以2°C /min的速度升溫到600°C保溫2小時，然后以5°C /min的速度升溫到 燒結溫度保溫一定時間，最后爐冷。
3.根據(jù)權利要求1所述之高溫穩(wěn)定磷酸三鈣的溶膠-凝膠法制備，其特征在于，通 過調(diào)節(jié)所用羥基磷灰石粉和五氧化二磷的量，得到不同比例的β -TCP基生物陶瓷，包括純 的β-TCP生物陶瓷或各種不同比例的β-TCP/HA復合生物陶瓷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫穩(wěn)定β-磷酸三鈣的溶膠-凝膠法制備，包括混合漿料的制備、坯體制備和燒結三個主要工藝步驟配制濃度為0.08~0.33mol/LP2O5的醇溶液，攪拌1小時后，邊攪拌邊加入HA粉，得到混合漿料；所得漿料放入烘箱在100°C干燥48小時，然后將干燥的混合料打成細粉，在壓力35兆帕下壓制成型坯體；壓制好的坯體在1200~1300℃下進行燒結，得到高溫穩(wěn)定的β-磷酸三鈣制品。本發(fā)明制備工藝簡單，操作簡便。羥基磷灰石粉添加到五氧化二磷的醇溶液中，使其干燥后燒結，原位生成β-TCP，將β-磷酸三鈣向α相的轉(zhuǎn)變溫度提高到1300℃。
文檔編號C01B25/32GK101993053SQ20101053734
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權日2010年11月10日
發(fā)明者馮波, 盧曉英, 周邵兵, 屈樹新, 段彩虹, 汪建新, 翁杰, 魯雄 申請人:西南交通大學