[發明專利]微波水熱法、微波燒結法聯合制備羥基磷灰石陶瓷的方法

在審

• 申請號: 202010070031.X
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111320470A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 王欣宇;陳正雄
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B35/447
• 分類號: C04B35/447;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/64;A61L27/12;A61L27/10;A61L27/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發明涉及一種微波水熱法、微波燒結法聯合制備羥基磷灰石陶瓷的方法。該方法首先將氯化鈣水溶液通過超聲噴霧的方法與磷酸氫二鈉水溶液混合，然后將混合液轉入微波反應釜中進行反應得到納米級羥基磷灰石粉體，最后將粉體壓制成坯體并微波燒結成型即可。采用本發明方法能夠在短時間內快速、大規模的制備分散性好、結晶度高的羥基磷灰石粉體，在燒結過程中不僅降低了燒結溫度縮短了燒結時間，而且有效地抑制了晶粒長大，制得的陶瓷強度更高性能更好。

技術領域

本發明涉及無機非金屬材料技術領域，具體涉及一種微波水熱法、微波燒結法聯合制備羥基磷灰石陶瓷的方法。

背景技術

羥基磷灰石是一種優良的生物醫用材料，其具有良好的生物相容性，是人體骨骼和牙齒的主要成分。20世紀70年代開始，人工合成的羥基磷灰石材料開始逐步應用到人體硬組織損傷修復領域，70年代末期羥基磷灰石作為齒根移植材料開始應用在牙科修復中，到了90年代研究者開始關注羥基磷灰石陶瓷的力學性能和骨誘導性。作為骨損傷修復材料，羥基磷灰石可以根據受損部位的嚴重程度和骨缺損部位的形狀制作成各種形式的骨修復材料，如納米顆粒、致密陶瓷、微球、多孔支架以及羥基磷灰石涂層等。

羥基磷灰石陶瓷具有優良的生物相容性和骨誘導性，可作為外科植入材料直接植入人體內，修復人體受損的髖關節和其他骨組織，但羥基磷灰石陶瓷的力學性能較差、抗彎強度不高，難以在承重的關節部位廣泛使用。

華南理工大學的徐玉彬(徐玉彬.滲透和包覆改性制備高生物活性羥基磷灰石陶瓷及其性能研究[D].廣州：華南理工大學，2018)通過滲透改性和包覆改性的方法，向羥基磷灰石陶瓷中摻入鋅離子和硅離子，提高了羥基磷灰石陶瓷的活性和降解性能，同時由鋅離子滲透的羥基磷灰石陶瓷的抗壓強度得到了明顯提升，但是這種羥基磷灰石陶瓷的燒結溫度高達1250℃持續燒結為2h，不僅能耗更大而且晶粒容易發生異常長大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種微波水熱法、微波燒結法聯合制備羥基磷灰石陶瓷的方法，該方法包括以下步驟：分別配制磷酸氫二鈉水溶液和氯化鈣水溶液，利用超聲噴霧法將氯化鈣水溶液噴入磷酸氫二鈉水溶液中實現混合，期間控制混合液的pH為堿性，混合完成后將反應液轉移至微波反應釜中進行反應，固液分離得到羥基磷灰石粉體；將羥基磷灰石粉體壓制成坯，再轉入微波燒結爐中燒結，最終得到羥基磷灰石陶瓷。

進一步的，磷酸氫二鈉水溶液、氯化鈣水溶液的濃度分別為0.1-0.4mol/L、0.5-1.0mol/L，保持兩者混合時Ca/P摩爾比為1.67。

進一步的，氯化鈣水溶液的噴射速度為8-12mL/min，超聲噴霧混合期間用濃度為5-15mol/L的氨水溶液調解溶液的pH為9.5-10.5。

進一步的，反應液在微波反應釜中的升溫速率為10-15℃/min，反應溫度為150-170℃，反應時間為30-50h。

進一步的，反應液在微波反應釜中反應完自然冷卻至室溫，接著靜置20-40min并棄去上清液，所得固體用去離子水反復洗滌多次，直至上清液為中性，再用醇溶劑(無水乙醇)洗滌多次，最后冷凍干燥得到羥基磷灰石粉體。

更進一步的，所述羥基磷灰石粉體的粒徑為50-80nm，純度為95％以上。

進一步的，羥基磷灰石粉體首先置于模具中以8-12MPa的壓力單向加壓5-10min得到粗坯，然后以180-220MPa的壓力冷等靜壓5-10min，最后打磨得到坯體。

進一步的，坯體轉移至微波燒結爐后以15-20℃的升溫速率從室溫升至1100-1150℃，保溫燒結20-30min即可。