一种具有高效凝血功能的介孔二氧化硅颗粒的高效制备方法与流程

本发明属于医用生物材料学领域，具体地说，是一种具有高效凝血功能的介孔二氧化硅颗粒的高效制备方法。

背景技术：

介孔二氧化硅颗粒，由于具有高比表面积和孔隙率而赋予颗粒优秀的吸附性能，同时二氧化硅良好的生物相容性使得介孔二氧化硅颗粒成为止血材料的优选。但常规制备二氧化硅颗粒都首先利用模板剂制得有序介孔纳米二氧化硅粉末，然后将纳米粉末作为原料，配合制粒助剂制备介孔二氧化硅颗粒，生产成本高同时生产环境受到了极大的污染。

不使用模板剂，溶胶形成凝胶的速度很慢，反应时间长达120-170小时左右，所以常规方法首先都使用模板剂，以便溶胶快速形成凝胶，凝胶过程只需要3小时，同时在二氧化硅表面形成有序的介孔结构；但有机模板剂的价格很高，使得产业化的成本提高，而且烧结会不完全，有机物的残留会降低材料的生物相容性；其次常规方法从硅源到二氧化硅颗粒，都有一个中间产物纳米二氧化硅粉末：从硅源制得纳米二氧化硅凝胶，凝胶干燥得到二氧化硅干凝胶，再将干凝胶研磨成纳米二氧化硅粉末，然后将纳米二氧化硅粉末和制粒助剂混合制粒，粉末自身以及和制粒助剂的混合对操作环境污染严重。

因此，本领域尚需提供一种对环境友好的介孔二氧化硅颗粒的制备方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种对环境友好的具有止血功能的介孔二氧化硅颗粒的高效制备方法。

本发明的第一方面，提供一种具有高效凝血功能的介孔二氧化硅颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

a)将正硅酸乙酯溶解在盐酸水溶液或氨水溶液中，溶液经过溶胶化再凝胶化形成湿凝胶；

b)将所述湿凝胶与成型剂加入到造粒机，得到坯粒；

c)将所述坯粒进行干燥得到所述介孔二氧化硅颗粒。

在另一优选例中，将正硅酸乙酯溶解在盐酸水溶液，反应结束得到湿凝胶。

在另一优选例中，将正硅酸乙酯溶解在氨水溶液，反应结束加入盐酸水溶液得到湿凝胶。

在另一优选例中，将正硅酸乙酯溶解在盐酸水溶液，反应结束加入氨水溶液得到湿凝胶。

在另一优选例中，所述盐酸水溶液的浓度为1-10vol％。

在另一优选例中，所述盐酸水溶液的pH为0.5-6，较佳为1-4。

在另一优选例中，所述氨水溶液的浓度为1-10vol％。

在另一优选例中，所述氨水溶液的pH为7-13，较佳为10-12。

在另一优选例中，所述步骤a)中控制温度为20-80℃，较佳为30-60℃。

在另一优选例中，所述步骤a)中，在80-500转/分钟较佳100-200转/分钟搅拌2-15小时，溶液经过溶胶化再凝胶化形成湿凝胶。

在另一优选例中，所述方法还包括将步骤a’)，将步骤a)制备的湿凝胶在50-80℃烘箱中烘2-10小时，使所述湿凝胶的持水量为200％-1000％，优选为200％-800％，然后再进行步骤b)。

在另一优选例中，所述成型剂为氧化纤维素、氧化再生纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、醋酸纤维素、纤维素、硅藻土中的一种或两种以上的组合。

在另一优选例中，按照干凝胶与成型剂重量比为10：1-10：8，较佳10:2-10:6将湿凝胶与成型剂加入到造粒机。

在另一优选例中，所述湿凝胶与所述成型剂加入到造粒机(也称制粒机)中，控制搅拌速度500-3000转/分，搅拌后的湿软料经过条状成型(转数为500-1000转/分)，切割(转数为500-3500转/分)及滚圆工序得到二氧化硅坯粒。

在另一优选例中，所述步骤c)中，将所述坯粒在马弗炉中煅烧得到介孔二氧化硅颗粒。如在300-800℃煅烧0.5-3小时。

在另一优选例中，所述步骤c)中，将所述坯粒在烘箱烘干得到介孔二氧化硅颗粒。如在40-70℃烘干2-7小时。

在另一优选例中，所述步骤c)中，将所述坯粒在冷冻干燥机冻干得到介孔二氧化硅颗粒。如冻干2-10小时。

本发明的方法，优化改进了常规介孔二氧化硅颗粒制备的工艺路线，生产成本降低，生产环境优化。首先去除常规方法需要的模板剂，使得原料成本大大降低；其次去除干凝胶到粉碎至粉末再制粒的过程，直接用湿凝胶进行制粒，消除了制粒前期的污染性粉尘；第三从湿凝胶到制粒的优化工艺，不需要经过干凝胶阶段，产品的制备周期明显缩短，提高了设备的利用率同时降低了时间成本。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1为介孔二氧化硅颗粒的SEM图片。

图2为介孔二氧化硅颗粒的SEM图片。

具体实施方式

本申请的发明人经过广泛而深入地研究，首次研发出一种新型高效的介孔二氧化硅颗粒的制备方法，本发明的方法不需要借助模板剂，大大降低了产品原料成本；且在硅源水解聚合后，将凝胶状态的物料直接投入造粒机进行二氧化硅颗粒的制备，无需经过干粉加入造粒机之后的干混和湿混步骤，消除了粉尘对操作环境的污染；此外，由于物料从凝胶状态直接进入造粒机，不需要经过干凝胶阶段，产品的制备周期明显缩短，提高了设备的利用率同时降低了时间成本。在此基础上，完成了本发明。

制备方法

本发明公开了一种新型的具有止血功能的介孔二氧化硅颗粒的高效制备工艺路线。

具体制备工序包括湿凝胶的制备和颗粒成型以及干燥步骤。

凝胶制备：将正硅酸乙酯溶解在1-10％盐酸/氨水水溶液中，体系pH值为1-12，控制温度在30-60℃，100-200转/分钟搅拌2-15小时，溶液经过溶胶化再凝胶化形成凝胶，将凝胶在50-80℃烘箱中烘2-10小时，控制凝胶的持水量在200-800％。

颗粒成型：根据湿凝胶的持水量，确定成型剂用量，将湿凝胶和成型剂加入到造粒机；控制搅拌速度500-3000转/分，搅拌后的湿软料经过条状成型，切割及滚圆工序得到二氧化硅坯粒。

干燥：将湿坯粒在马弗炉中煅烧/烘箱烘干/冷冻干燥机冻干，得到介孔二氧化硅颗粒。

在本发明一优选实施方式中，本发明的制备方法包括以下步骤：

将正硅酸乙酯溶解在1-10％盐酸/氨水水溶液中，控制温度在30-60℃，100-200转/分钟搅拌2-15小时，溶液经过溶胶化再凝胶化形成凝胶；

将凝胶状产物直接加入到造粒机中，加入20-100％(助剂二氧化硅的比例)的造粒助剂搅拌；

湿软料经过条状成型，切割及滚圆工序得到二氧化硅坯粒；

将湿坯粒在马弗炉中300-500℃下煅烧0-3小时，或在烘箱40-70℃烘3-7小时，或在冷冻干燥机冻干2-10小时，得到介孔二氧化硅颗粒。

本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以被任何提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。

本发明的有益之处在于：

(1)原料成本低，生产成本降低60％；

(2)消除现有方法中粉尘对操作环境的污染，生产过程中无粉尘，净化了生产环境；

(3)产品的制备周期明显缩短，单批生产周期缩短48小时，缩短67％，提高了设备的利用率同时降低了时间成本。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

实施例1：

配置3％的盐酸水溶液280mL，搅拌至澄清，pH值为2-4，逐滴加入18.37mL正硅酸乙酯TEOS，60℃，与200转/分钟搅拌2h，反应结束后加入30mL氨水继续搅拌1min，过滤收集样品，得到初态湿凝胶；将初态湿凝胶置于50℃烘箱中加热1小时，使得湿凝胶的含水量为400％左右。

将湿凝胶和醋酸纤维素(按照重量比：凝胶(干)/成型剂＝10：4)加入制粒机中，2000转/分搅拌30min，调节控制制条浆800转/分钟和切粒刀的转速3000转/分，得到二氧化硅湿颗粒；将二氧化硅湿颗粒经600℃高温焙烧3小时，得到二氧化硅颗粒。

二氧化硅颗粒的SEM图如图1所示，孔径范围6-9nm，为介孔二氧化硅颗粒。

实施例2：

配置5％的氨水水溶液250mL，pH值为10-12，逐滴加入16mL TEOS，30℃，与150转/分钟搅拌3h，反应结束后加入50mL盐酸继续搅拌2min，过滤收集样品，得到初始湿凝胶；将初始湿凝胶置于微波实验炉中加热20min，得到含水量为600％左右的湿凝胶。

将湿凝胶和硅藻土(按照重量比：凝胶(干)/硅藻土＝10：6)加入制粒机中，1000转/分搅拌60min，调节控制制条浆500转/分钟和切粒刀1500转/分，得到二氧化硅湿颗粒；将二氧化硅湿颗粒烘箱60℃烘3小时，得到二氧化硅颗粒。

经检测，孔径范围8-11nm，为介孔二氧化硅颗粒。

实施例3：

配置300mL盐酸水溶液中，搅拌至澄清，pH值为1-3，逐滴加入20mL TEOS，30℃，与100转/分钟搅拌15h，过滤收集样品，得到湿凝胶；

将湿凝胶和纤维素(按照重量比：凝胶(干)/纤维素＝10：2)加入制粒机中，2500转/分搅拌20min，调节控制制条浆600转/分钟和切粒刀的转速2000转/分钟，得到二氧化硅湿颗粒；将二氧化硅湿颗粒冻干4小时，得到二氧化硅颗粒。

二氧化硅颗粒的SEM图如图2所示，孔径范围3-5nm，为介孔二氧化硅颗粒。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。