[發明專利]一種復合陶瓷材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201611244913.3
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106830899B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 曹蓓蓓
• 申請（專利權）人: 上海麥涵知識產權服務有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/48;C04B35/626;C04B35/628;C04B35/622;C04B35/634;C04B38/06;A61L27/56;A61L27/50;A61L27/10;A61L27/30;A61L27/32
• 代理公司: 佛山卓就專利代理事務所(普通合伙) 44490
• 代理人: 趙勇

本發明屬于陶瓷材料制備領域，具體涉及一種復合陶瓷材料及其制備方法與應用。本發明以聚乙烯吡咯烷酮和三嵌段聚醚P123作為模板劑，將其與鋯酸丁酯、氯化鋁形成骨架的前驅體混合，前驅體在酸性條件下水解并沉積在模板劑聚集體的周圍，從而形成一種有序的介觀結構，通過煅燒除去模板劑，得到具有介孔結構的納米氧化鋁?氧化鋯復合材料；然后在pH為8～11的條件下，采用氫氧化鈣和磷酸作為反應物，在納米氧化鋁?氧化鋯復合材料表面形成納米羥基磷灰石晶核，得到表面包覆羥基磷灰石的納米氧化鋁?氧化鋯復合材料，該復合材料進一步冷壓成型、燒結，得到復合陶瓷材料。本發明制得的復合陶瓷材料是一種非常理想的骨骼替代修復材料。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料制備領域，具體涉及一種復合陶瓷材料及其制備方法與應用。

背景技術

生物陶瓷是指用作特定的生物或生理功能的一類陶瓷材料，即直接用于人體或與人體直接相關的生物、醫用、生物化學等的陶瓷材料。作為生物陶瓷材料，需具備如下條件：生物相容性、力學相容性、與生物組織有優異的親和性、抗血栓、滅菌性并具有很好的物理、化學穩定性。生物陶瓷材料分為生物惰性陶瓷材料和生物活性陶瓷材料。

生物惰性陶瓷主要是指化學性能穩定、生物相溶性好的陶瓷材料。如氧化鋁、氧化鋯以及醫用碳素材料等。這類陶瓷材料的結構都比較穩定，分子中的鍵合力較強，而且都具有較高的強度、耐磨性及化學穩定性。氧化鋁陶瓷是應用最為廣泛的生物惰性陶瓷之一。氧化鋁陶瓷植入人體后表面生成極薄的纖維膜，界面無化學反應，多用于全臀復位修復術及股骨和髖骨部連接。但其彎曲強度和韌性較低，在使用過程中容易產生脆性斷裂。此外高純超細α-Al₂O₃粉體加工成型困難，不易燒結。上述因素制約著氧化鋁生物陶瓷材料在人工髖關節領域的應用，因此在保證氧化鋁純度的前提下，能否有效促進氧化鋁材料燒結、提高氧化鋁陶瓷的斷裂韌性和彎曲強度決定該材料能否成功并大規模應用的關鍵。

生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羥基，還可做成多孔性，生物組織可長入并同其表面發生牢固的鍵合；生物吸收性陶瓷的特點是能部分吸收或者全部吸收，在生物體內能誘發新生骨的生長。生物活性陶瓷具有骨傳導性，它作為一個支架，成骨在其表面進行；它還可作為多種物質的外殼或填充骨缺損。生物活性陶瓷有生物活性玻璃、羥基磷灰石陶瓷、磷酸三鈣陶瓷等幾種。

羥基磷灰石(hydroxyapatite，簡稱HA或HAP)組成與天然磷灰石礦物相近，是脊椎動物骨和齒的主要無機成分，結構亦非常接近，呈片狀微晶狀態。它作為骨代替物被用于骨移植。HA有良好的生物相容性，植入體內不僅安全，無毒，還能傳導骨生長。HA能使骨細胞附著在其表面，隨著新骨的生長，這個連接地帶逐漸萎縮，并且HA通過晶體外層成為骨的一部分，新骨可以從HA植入體與原骨結合處沿著植入體表面或內部貫通性孔隙攀附生長。但是HA機械強度較差，不耐磨，只限用于不承受大載荷部位。

如果將兩種生物惰性陶瓷材料和生物活性陶瓷材料結合在一起，做到優勢互補，得到的復合生物陶瓷將具備較好的使用前景。

發明內容

為了克服現有技術的不足與缺點，本發明的首要目的在于提供一種復合陶瓷材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述制備方法制備得到的復合陶瓷材料。

本發明的再一目的在于提供上述復合陶瓷材料的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種復合陶瓷材料的制備方法，包含如下步驟：

(1)將鋯酸丁酯和氯化鋁加入到濃鹽酸中，攪拌均勻，得到透明澄清的復合前驅體溶液；將模板劑聚乙烯吡咯烷酮和模板劑三嵌段聚醚P123溶于無水乙醇，得到復合模板劑溶液；