[发明专利]一种微米级球形羟基磷灰石的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料领域，具体地说是涉及一种球形羟基磷灰石的制备方法。

背景技术

羟基磷灰石是一种无机物，在自然界和生物体内广泛存在，具有很好的生物相容性，作为生物医用材料，近年来在人工骨和人造牙齿方面的应用有很大进展。羟基磷灰石具有良好的表面化学性质，作为层析分离介质分离生物大分子方面也有很长的发展历史和广泛的应用前景。Tiselius等人在1956年首先把片状的羟基磷灰石应用于蛋白质的色谱分离。由于球形颗粒具有机械强度高、填充均匀、填充度高、孔分布均匀等色谱分离所需要的优点，现在商品化的羟基磷灰石色谱柱均以球形颗粒为主。

目前，制备球形羟基磷灰石的方法主要有二次造粒成型和直接化学合成方法。其中二次成型的方法包括喷雾干燥和喷雾热解方法，这种方法需要精密的仪器，以及会消耗大量的有机溶剂，造成成本高、能耗高，不利于工业生产。

直接化学合成方法主要是采用共沉淀法，这种方法得到的产物存在球形颗粒的球形度不好、粒径分布宽的缺点。在文献1：日本化学会志(2001，No.9)中，公开了一种共沉淀法合成球形羟基磷灰石，通过两步法以CaCO₃和(NH₄)₂HPO₄为原料，得到了形貌如图1所示的、粒径在1μm左右、表面极其粗糙、球形度很差的羟基磷灰石颗粒。在文献2：Inorganic Materials(Japanese)，Vol.3，Jan.(1996)：30-38中，公开了一种共沉淀法，其为在搅拌状态下将Ca(NO₃)₂.4H₂O溶液和KOH溶液同时滴加到H₃PO₄溶液中，在50-80℃下首先生成CaHPO₄的球形团聚物，保持溶液的pH值为7.0，搅拌48小时后，CaHPO₄转变为羟基磷灰石，这种方法得到的羟基磷灰石的形貌如图2所示，其中一部分是类似于球形的颗粒，粒径分布范围很大，还有一部分为非球形颗粒。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术制备球形羟基磷灰石时，或是成本高、能耗高，或是产物球形颗粒的球形度不好、粒径分布宽的缺点，从而提供一种原料低廉、设备简单且易于操作、得到的产物球形颗粒的粒径分布较小、球形度好、粒径大小可控的微米级球形羟基磷灰石的制备方法。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明提供的球形羟基磷灰石的制备方法，包括如下的步骤：

1)将NH₄OH加入0.5-0.556mol/L的钙盐水溶液中，直至溶液的pH值为10～11.50；

所述的钙盐为Ca(NO₃)₂、CaCl₂、或Ca(CH₃COO)₂；

2)将NH₄OH加入0.240-0.267mol/L的磷酸盐水溶液中，直至溶液的pH值为10～11；

所述的磷酸盐为(NH₄)₂HPO₄、KH₂PO₄、K₂HPO₄、或Na₂HPO₄；

3)边搅拌，边将步骤1)制得的钙盐溶液以0.5-6ml/min的速度滴加到步骤2)制得的磷酸盐溶液中；

所加入的钙离子和磷酸根离子的摩尔比为1.67∶1；

4)将步骤3)所得到的混合液在60-100℃下搅拌12小时-10天；

5)将步骤4)所得到的反应液过滤，洗涤并干燥滤饼，然后在200-800℃煅烧1-3小时，得到微米级球形羟基磷灰石。

本发明通过控制离子浓度、体系pH值、滴加速度以及滴加顺序等反应参数来制备粒径可控的微米级球形羟基磷灰石颗粒。得到的球形羟基磷灰石颗粒粒径在4-5μm或是8-12μm，如图3-图6所示，而且球形度好、粒径分布较小、尺寸大小可控。当羟基磷灰石作为色谱分离介质时，粒径大小、形貌和粒径分布都会影响色谱的分离效率，本发明所得到的4-5μm、8-12μm的球形羟基磷灰石的粒径大小非常符合色谱分离介质的需求。

与现有技术相比，本发明的优益之处在于：