一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷及其制备方法，由如下重量份数的组分构成：氧化铝、氧化锶、磷酸三钙、钼酸铈、柠檬酸钙、二氧化硅、硼化二钼、四氟化锡、氧化锌、碳化铬份、磷酸锆、沸石粉、五氧化二铌、氨水、水。本发明制备的生物陶瓷材料具有良好的力学性能，测试结果显示：抗弯强度达到534.9?588.6MPa，断裂韧性为13.8?14.6 MPa·m1/2，改善了传统的生物陶瓷材料的强度和韧性低等不足，此外，制备的生物陶瓷材料耐磨性好，生物相容性佳，在生物医用材料领域具有良好的应用前景。
【专利说明】
一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于生物陶瓷材料领域，具体涉及一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷及其制备方法。【背景技术】
[0002]生物材料是对生物体进行治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。随着材料科学、生命科学与生物技术的发展，越来越多的生物材料得到广泛应用。其中以生物陶瓷材料、聚合物及其复合材料应用最为广泛。
[0003]生物陶瓷材料及其复合材料应用，在生物材料更新以及硬组织工程中占重要地位。生物陶瓷是指用作待定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，直接作用于人体或与人体直接相关的生物、医用、生物化学等陶瓷材料。作为生物陶瓷材料，需要如下条件:生物相容性、力学相容性、抗血栓、灭菌性及很好的物理、化学稳定性。
[0004]生物陶瓷的种类多且应用领域广，但是现有的生物陶瓷材料的强度和韧性较低， 因此，需要对生物陶瓷材料的力学性能进行优化改善。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的现有技术问题的以上不足，提供一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷及其制备方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:本发明公开了一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷，由如下重量份数的组分构成:氧化铝25-60份、氧化锶14-30份、磷酸三钙10-26份、钼酸铈8-15份、柠檬酸钙8-25份、二氧化硅12-21 份、硼化二钼6-14份、四氟化锡3-7份、氧化锌2-8份、碳化铬5-11份、磷酸锆8-15份、沸石粉 10-20份、五氧化二铌7-14份、氨水5-13份、水80-120份。
[0007]优选的，所述的一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷，由如下重量份数的组分构成:氧化铝37-60份、氧化锶18-30份、磷酸三钙15-26份、钼酸铈10-15份、柠檬酸钙8-18份、二氧化硅 14-21份、硼化二钼9-14份、四氟化锡3-6份、氧化锌4-8份、碳化铬5-9份、磷酸锆10-15份、沸石粉14-20份、五氧化二铌9-14份、氨水8-13份、水86-120份。
[0008]所述的一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷，由如下重量份数的组分构成:氧化铝46份、 氧化锶21份、磷酸三钙19份、钼酸铈12份、柠檬酸钙9份、二氧化硅18份、硼化二钼10份、四氟化锡5份、氧化锌6份、碳化铬7份、磷酸锆14份、沸石粉16份、五氧化二铌12份、氨水9份、水95份。
[0009]本发明还提供所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，包括如下制备步骤:(1)将氧化铝、氧化锁、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和钼酸铺加入盛有水的三口烧瓶中，搅拌均匀后升温至50-90°C，然后依次加入硼化二钼、四氟化锡、氧化锌、碳化铬、磷酸锆，搅拌30-60分钟，再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二铌，搅拌20-40分钟，最后加入氨水，调整溶液 pH值至8-10，继续搅拌1-3小时，得到混合液；(2)将上述混合液经过滤、洗涤后，置于鼓风干燥机中于50-80°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3 )将上述粉末在300-500°C下预烧2-5小时，然后自然冷却至室温，经研磨成粉末后压制成型得到半成品试样；(4)将上述半成品试样进行真空烧结，烧结温度为1100-1380°C，保温1-5小时后随炉冷却至室温，即得所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷。
[0010]优选的，所述步骤(1)中升温至65°c，所述调整溶液pH至9-10。
[0011]所述步骤(3)中预烧温度为380°C，预烧时间为3小时。[〇〇12]所述步骤(4)中烧结温度为1260°C，保温2小时。
[0013]由于采用了以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果:由本发明以氧化铝为基础，添加氧化锶、钼酸铈、磷酸锆、硼化二钼和五氧化二铌制备的生物陶瓷材料具有良好的力学性能，测试结果显示:抗弯强度达到534.9-588.6MPa，断裂韧性为13.8-14.6 MPa ? mV2,改善了传统的生物陶瓷材料的强度和韧性低等不足，此外，制备的生物陶瓷材料耐磨性好，生物相容性佳，在生物医用材料领域具有良好的应用前景。【具体实施方式】[〇〇14]下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。
[0015]实施例1本实施例所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷，由如下重量份数的组分构成:氧化铝25份、氧化锶14份、磷酸三钙10份、钼酸铈8份、柠檬酸钙8份、二氧化硅12份、硼化二钼6份、四氟化锡 3份、氧化锌2份、碳化铬5份、磷酸锆8份、沸石粉10份、五氧化二铌7份、氨水5份、水80份。
[0016]本实施例所述所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，包括如下制备步骤:(1)将氧化铝、氧化锁、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和钼酸铺加入盛有水的三口烧瓶中，搅拌均匀后升温至50°C，然后依次加入硼化二钼、四氟化锡、氧化锌、碳化铬、磷酸锆，搅拌30分钟， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二铌，搅拌20分钟，最后加入氨水，调整溶液pH值至8,继续搅拌1小时，得到混合液；(2)将上述混合液经过滤、洗涤后，置于鼓风干燥机中于50°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)将上述粉末在300°C下预烧2小时，然后自然冷却至室温，经研磨成粉末后压制成型得到半成品试样；(4)将上述半成品试样进行真空烧结，烧结温度为1100°C，保温1小时后随炉冷却至室温，即得所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷。
[0017]对制备的生物陶瓷进行测试，其测试结果为:密度为4.37g ? cnf3,抗弯强度为 534.9±10MPa，断裂韧性为14.4MPa ? m1/2。[〇〇18] 实施例2本实施例所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷，由如下重量份数的组分构成:氧化铝60份、氧化锶30份、磷酸三钙26份、钼酸铈15份、柠檬酸钙25份、二氧化硅21份、硼化二钼14份、四氟化锡7份、氧化锌8份、碳化铬11份、磷酸锆15份、沸石粉20份、五氧化二铌14份、氨水13份、水120 份。
[0019]本实施例所述所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，包括如下制备步骤:(1)将氧化铝、氧化锁、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和钼酸铺加入盛有水的三口烧瓶中，搅拌均匀后升温至90°C，然后依次加入硼化二钼、四氟化锡、氧化锌、碳化铬、磷酸锆，搅拌60分钟， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二铌，搅拌40分钟，最后加入氨水，调整溶液pH值至10，继续搅拌3小时，得到混合液；(2)将上述混合液经过滤、洗涤后，置于鼓风干燥机中于80°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)将上述粉末在500°C下预烧5小时，然后自然冷却至室温，经研磨成粉末后压制成型得到半成品试样；(4)将上述半成品试样进行真空烧结，烧结温度为1380°C，保温5小时后随炉冷却至室温，即得所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷。
[0020]对制备的生物陶瓷进行测试，其测试结果为:密度为4.48g ? cnf3,抗弯强度为 582.6±13MPa，断裂韧性为 13.8MPa ? m1/2。[〇〇21] 实施例3本实施例所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷，由如下重量份数的组分构成:氧化铝42份、氧化锶22份、磷酸三钙18份、钼酸铈11份、柠檬酸钙16份、二氧化硅16份、硼化二钼10份、四氟化锡5份、氧化锌5份、碳化铬8份、磷酸锆12份、沸石粉15份、五氧化二铌10份、氨水9份、水 100 份。
[0022]本实施例所述所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，包括如下制备步骤:(1)将氧化铝、氧化锁、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和钼酸铺加入盛有水的三口烧瓶中，搅拌均匀后升温至70°C，然后依次加入硼化二钼、四氟化锡、氧化锌、碳化铬、磷酸锆，搅拌45分钟， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二铌，搅拌30分钟，最后加入氨水，调整溶液pH值至9,继续搅拌2小时，得到混合液；(2)将上述混合液经过滤、洗涤后，置于鼓风干燥机中于65°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)将上述粉末在400°C下预烧3.5小时，然后自然冷却至室温，经研磨成粉末后压制成型得到半成品试样；(4)将上述半成品试样进行真空烧结，烧结温度为1240°C，保温3小时后随炉冷却至室温，即得所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷。
[0023]对制备的生物陶瓷进行测试，其测试结果为:密度为4.41g ? cnf3,抗弯强度为 563.5±llMPa，断裂韧性为 14.3MPa ? m1/2。
[0024]实施例4本实施例所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷，由如下重量份数的组分构成:氧化铝37份、氧化锶18份、磷酸三钙15份、钼酸铈8-15份、柠檬酸钙18份、二氧化硅14份、硼化二钼9份、四氟化锡6份、氧化锌4份、碳化铬9份、磷酸锆10份、沸石粉14份、五氧化二铌9份、氨水8份、水86份。
[0025]本实施例所述所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，包括如下制备步骤:(1)将氧化铝、氧化锁、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和钼酸铺加入盛有水的三口烧瓶中，搅拌均匀后升温至60°C，然后依次加入硼化二钼、四氟化锡、氧化锌、碳化铬、磷酸锆，搅拌45分钟， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二铌，搅拌35分钟，最后加入氨水，调整溶液pH值至9.8， 继续搅拌3小时，得到混合液；(2)将上述混合液经过滤、洗涤后，置于鼓风干燥机中于70°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)将上述粉末在400°C下预烧3小时，然后自然冷却至室温，经研磨成粉末后压制成型得到半成品试样；(4)将上述半成品试样进行真空烧结，烧结温度为1200°C，保温2小时后随炉冷却至室温，即得所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷。
[0026]对制备的生物陶瓷进行测试，其测试结果为:密度为4.45g ? cnf3,抗弯强度为 596.1±10MPa，断裂韧性为14.8MPa ? m1/2。[〇〇27] 实施例5本实施例所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷，由如下重量份数的组分构成:氧化铝46份、氧化锶21份、磷酸三钙19份、钼酸铈12份、柠檬酸钙9份、二氧化硅18份、硼化二钼10份、四氟化锡5份、氧化锌6份、碳化铬7份、磷酸锆14份、沸石粉16份、五氧化二铌12份、氨水9份、水95份。
[0028]本实施例所述所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，包括如下制备步骤:(1)将氧化铝、氧化锁、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和钼酸铺加入盛有水的三口烧瓶中，搅拌均匀后升温至60°C，然后依次加入硼化二钼、四氟化锡、氧化锌、碳化铬、磷酸锆，搅拌50分钟， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二铌，搅拌25分钟，最后加入氨水，调整溶液pH值至10.4， 继续搅拌2小时，得到混合液；(2)将上述混合液经过滤、洗涤后，置于鼓风干燥机中于65°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)将上述粉末在350°C下预烧4小时，然后自然冷却至室温，经研磨成粉末后压制成型得到半成品试样；(4)将上述半成品试样进行真空烧结，烧结温度为1280°C，保温2小时后随炉冷却至室温，即得所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷。
[0029]对制备的生物陶瓷进行测试，其测试结果为:密度为4.52g ? cnf3,抗弯强度为 588.6±llMPa，断裂韧性为 14.6MPa ? m1/2。
[0030]对比例1本对比例与实施例1的区别之处在于:不含氧化锶、钼酸铈和磷酸锆，其他组分和制备步骤参考实施例1制备生物陶瓷。
[0031]对制备的生物陶瓷进行测试，其测试结果为:密度为4.22g ? cnf3,抗弯强度为 483.5±llMPa，断裂韧性为13.7MPa ? m1/2。[〇〇32] 对比例2本对比例与实施例1的区别之处在于:不含硼化二钼和五氧化二铌，其他组分和制备步骤参考实施例1制备生物陶瓷。[〇〇33]对制备的生物陶瓷进行测试，其测试结果为:密度为4.17g ? cnf3,抗弯强度为 496.2±12MPa，断裂韧性为14.1MPa ? m1/2。
【主权项】
1.一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷，其特征在于，由如下重量份数的组分构成:氧化铝25-60份、氧化锶14-30份、磷酸三钙10-26份、钼酸铈8-15份、柠檬酸钙8-25份、二氧化硅12-21 份、硼化二钼6-14份、四氟化锡3-7份、氧化锌2-8份、碳化铬5-11份、磷酸锆8-15份、沸石粉 10-20份、五氧化二铌7-14份、氨水5-13份、水80-120份。2.根据权利要求1所述的一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷，其特征在于，由如下重量份数 的组分构成:氧化铝37-60份、氧化锶18-30份、磷酸三钙15-26份、钼酸铈10-15份、柠檬酸钙 8_18份、二氧化娃14-21份、硼化二钼9_14份、四氣化锡3_6份、氧化锌4_8份、碳化络5_9份、 磷酸锆10-15份、沸石粉14-20份、五氧化二铌9-14份、氨水8-13份、水86-120份。3.根据权利要求1所述的一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷，其特征在于，由如下重量份数 的组分构成:氧化铝46份、氧化锶21份、磷酸三钙19份、钼酸铈12份、柠檬酸钙9份、二氧化硅 18份、硼化二钼10份、四氟化锡5份、氧化锌6份、碳化铬7份、磷酸锆14份、沸石粉16份、五氧 化二银12份、氨水9份、水95份。4.如权利要求1-3任一项所述的一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，其特征在 于，包括如下制备步骤:(1)将氧化铝、氧化锁、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和钼酸铺加入盛有水的三口烧瓶中，搅拌均 匀后升温至50-90°C，然后依次加入硼化二钼、四氟化锡、氧化锌、碳化铬、磷酸锆，搅拌30-60分钟，再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二铌，搅拌20-40分钟，最后加入氨水，调整溶液 pH值至8-10，继续搅拌1-3小时，得到混合液；(2)将上述混合液经过滤、洗涤后，置于鼓风干燥机中于50-80 °C下干燥一夜后研磨制 成粉末；(3)将上述粉末在300-500°C下预烧2-5小时，然后自然冷却至室温，经研磨成粉末后压 制成型得到半成品试样；(4)将上述半成品试样进行真空烧结，烧结温度为1100-1380°C，保温1-5小时后随炉冷 却至室温，即得所述氧化铝/氧化锶生物陶瓷。5.根据权利要求4所述的一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，其特征在于，所述 步骤(1)中升温至65°C，所述调整溶液pH至9-10。6.根据权利要求4所述的一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，其特征在于，所述 步骤(3)中预烧温度为380°C，预烧时间为3小时。7.根据权利要求4所述的一种氧化铝/氧化锶生物陶瓷的制备方法，其特征在于，所述 步骤(4)中烧结温度为1260°C，保温2小时。
【文档编号】C04B35/10GK105967662SQ201610295180
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】王泽陆
【申请人】王泽陆