一种双相磷酸钙陶瓷材料及其制备方法与流程

本发明涉及生物医用陶瓷领域，具体地说，是一种双相磷酸钙陶瓷材料的制备方法。

背景技术

组织和器官的衰竭、损伤是临床医学面临的最主要问题之一。全世界每年因为各种原因造成的骨折和骨缺损伤患人数达几千万。在我国，伤患人数也在快速增加，根据民政部门报告，骨缺损患者近300万。传统的骨修复材料已经满足不了当代临床医学的要求，越来越多的研究者发现含有羟基磷灰石和β-磷酸钙的双相磷酸钙陶瓷材料的降解速率可以促进新生骨的形成。

国内外学者采用湿法、化学沉淀法等工业合成的方法来制备双相磷酸钙，这些传统的制备方法得到的产物中会引入新的杂质，制备过程复杂，成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种价格低廉，过程简单的双相磷酸钙陶瓷材料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种双相磷酸钙陶瓷材料，其特征在于，其制备步骤包括：以带鱼为原料，经煮沸，去除有机质，将所得的鱼骨干燥，煅烧，将煅烧后的鱼骨浸泡在na4p2o7·10h2o溶液中，取出，干燥，研磨，得到含有羟基磷灰石和β-磷酸钙的双相磷酸钙材料。

优选地，所述的双相磷酸钙材料的粒径为300-500nm。

本发明还提供了上述的双相磷酸钙陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、煮沸：将带鱼煮沸，去除带鱼脊椎骨表面上的有机物及油渍；

b、干燥：将步骤a所得的鱼骨，然后置于干燥箱中干燥；

c、烧结：将步骤b干燥后的鱼骨放置在马弗炉中煅烧；

d、浸泡：将步骤c煅烧后的鱼骨浸泡在na4p2o7·10h2o溶液中，然后取出，放入干燥箱中进行干燥；

e、研磨：将步骤d干燥后的鱼骨样品置于研钵中，研磨成粉体。

优选地，所述的步骤b中干燥箱程序控温在65-75℃，干燥时长为15-20分钟。

优选地，所述的步骤c中马弗炉程序控温在850-950℃，升温速率为4-6℃/min，保温时间为1-2小时。

优选地，所述的步骤d中na4p2o7·10h2o溶液的浓度为0.02mol/l-0.1mol/l。

最优选地，所述的步骤d中na4p2o7·10h2o溶液的浓度为0.06mol/l。

优选地，所述的步骤d中的浸泡过程在干燥箱中进行，温度设为65-75℃，干燥20-30小时。

优选地，所述的双相磷酸钙材料含有圆形的β-磷酸钙颗粒以及短棒状的羟基磷灰石晶须。

本发明所使用的原料为带鱼骨，原料的获取极为方便，通过煮沸去除有机物及油渍，然后干燥，再将干燥后的带鱼骨置于马弗炉中高温煅烧，把煅烧后的鱼骨样品浸泡在不同浓度的na4p2o7·10h2o溶液中，放入干燥箱中干燥，最后用研钵将煅烧后的鱼骨磨成粉体用来表征产物中是否含有羟基磷灰石和β-磷酸钙混合物的双相磷酸钙陶瓷材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明使用na4p2o7·10h2o溶液浸泡鱼骨来提取双相磷酸钙陶瓷材料，这种制备方法价格低廉，过程简单，提取出的产物较纯，仅通过调节浸泡液浓度便可控制双相磷酸钙陶瓷材料的组分比。

本发明原材料来源丰富，在各大水产品市场均可获得，制备成本低，制备出的双相磷酸钙没有较多杂质，通过调节浸泡液浓度就可控制双相磷酸钙陶瓷材料的组分比。此发明使用的原材料天然环保，制备出的双相磷酸钙较为纯净。

附图说明

图1为900℃下煅烧的带鱼骨图片。

图2为带鱼骨在700℃、800℃和900℃煅烧后的x射线衍射图(na4p2o7·10h2o溶液浓度为0.06mol/l)。

图3为900℃煅烧后的带鱼骨浸泡在不同浓度下的na4p2o7·10h2o溶液中的x射线衍射图。

图4为900℃煅烧温度下带鱼骨的红外图谱。

图5为带鱼骨在900℃下的微观结构照片。

具体实施方式

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。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，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。

实施例1

一种双相磷酸钙陶瓷材料的制备方法，具体步骤为：

原料：带鱼鱼骨，产地：主要分布于西太平洋和印度洋，在中国的黄海、东海、渤海一直到南海都有分布。

煮沸：将带鱼置于沸水中约三个小时，重复此操作3-4次，彻底去除附着在带鱼脊椎骨表面的有机物质以及油渍。

干燥：接下来将处理过的鱼骨放置在恒温干燥箱中，温度调到70摄氏度，干燥15-20分钟，以去除鱼骨上残留的水分。

烧结：干燥完成后，把鱼骨放在马弗炉中煅烧，然后开始设置程序，程序控温在900℃，升温速率是5℃/min，保温时间是1-2小时，气体氛围是空气。

浸泡：将煅烧后的鱼骨样品浸泡在浓度分别为0.02mol/l、0.04mol/l、0.06mol/l、0.08mol/l、0.1mol/l的na4p2o7·10h2o溶液中12小时，然后取出并放入干燥箱中干燥，温度设为70℃，干燥24小时；

研磨：将浸泡并干燥后的鱼骨样品置于研钵中，研磨成粉体，即为含有羟基磷灰石和β-磷酸钙的双相磷酸钙材料。

实施例2

一种双相磷酸钙陶瓷材料的制备方法，类似于实施例1，区别在于：煅烧步骤中，温度为700℃和800℃。

实施例3：煅烧产物中的成分分析

为了了解鱼骨样品的成分组成，采用x射线衍射(xrd)和傅里叶变换红外光谱(ftir)对实施例1和实施例2中的煅烧产物进行分析。

从xrd图中可以看出，煅烧后的带鱼骨样品中含有羟基磷灰石和β-磷酸钙相，而且随着温度的升高，羟基磷灰石的衍射峰降低，β-磷酸钙的衍射峰反而升高，这也意味着β-磷酸钙的相对含量是逐渐增加的，如图2所示。从这里可以得出结论，温度是影响双相磷酸钙中羟基磷灰石和β-磷酸钙组分比的重要因素之一。

在相同温度(900℃)下，煅烧后的鱼骨样品浸泡在不同浓度中，得出的结果也是有差别的。从0.04mol/l到0.08mol/l这个范围内，可以看出在浸泡液浓度为0.06mol/l的时候，β-磷酸钙的衍射峰强度相对羟基磷灰石的峰强明显更为突出，如图3所示。因此，在五个浓度中，浸泡液浓度为0.06mol/l的时候效果最佳。

采用傅里叶变换红外光谱对实施例1中煅烧产物进行成分分析的方法如下：使用agilentcary670光谱仪在4000-400cm^-1范围内以1cm^-1的分辨率在吸光度模式下进行，将样品与无水溴化钾以1:50的比例混合并压成圆形薄片进行分析。从红外图谱中可以发现浸泡液浓度在0.04-0.08mol/l的时候出现了明显的β-磷酸钙的特征峰，这也是从xrd图中只分析这三个浓度的原因，如图4所示。

实施例4:煅烧产物的微观结构及形貌分析

实施例1所得带鱼骨煅烧后呈纯白色，如图1所示。使用扫描电镜可以观察到圆形的β-磷酸钙颗粒以及少许短棒状的羟基磷灰石晶须，颗粒尺寸在300-500nm之间，如图5所示。

图5代表浸泡液浓度为0.04、0.06、0.08mol/l下的微观照片。a和c图中的β-磷酸钙颗粒较小，排列比较紧凑，容易发生团聚现象，而b图中晶体颗粒之间的界限比较清晰，方便流体通过孔隙传输。

以上已对本发明的实施例结合附图进行了说明，本领域技术人员在不违背本发明创造精神的前提下可以对本发明进行修改或改动，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。