[发明专利]一种合成羟基磷灰石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸盐的制备技术，具体地是一种以生物原材料为来源、水热合成羟基磷灰石的方法。

背景技术

羟基磷灰石[Hydroxyapatite，HA][Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂]，属于磷酸盐系无机非金属材料。它的化学成分和晶体结构与脊椎动物的骨骼和牙齿的矿物成分非常接近，植入人体后通过表面发生的生物化学反应与活体组织形成有机结合，具有较好的生物相容性和亲和性，是一种理想的活性生物陶瓷材料。一般可作为活性生物陶瓷、金属基或玻璃基生物材料涂层及生物复合材料的基体或增强体；由于羟基磷灰石又具有较强的吸收化学物质的能力，因此可以吸收废水中的毒性阳离子，还可以用来作为催化剂载体、药物缓释载体等。

目前，公知的合成羟基磷灰石的方法大致分为两类。一类是化学合成法，如固态反应法、溶胶-凝胶法、湿式粉体法、热压烧结法、液相沉淀法等。但是这些化学合成的羟基磷灰石缺少孔隙结构，无论用于临床应用或者其他领域都受到一定限制。另一类是以生物原料为来源、通过水热离子交换法合成羟基磷灰石。70年代Roy首先采用珊瑚为原料，通过水热合成的珊瑚羟基磷灰石不仅具有良好的生物活性，而且还保留了珊瑚的原始孔隙结构。到目前为止，许多国内外学者分别采用珊瑚、乌贼骨、海胆、鲍鱼壳、贻贝珍珠层、牡蛎页理层等生物原材料为原料，均成功合成了羟基磷灰石、并且保留了原始孔隙结构。但是通过总结发现，生物原材料的矿物相(海胆除外)均为碳酸钙文石，并且这些反应条件都比较苛刻，如高温(100℃～260℃)、高压(通常为十几个大气压)、反应时间长(一般数小时~几个月)、有的合成还会产生许多副产物等。另一方面，珊瑚为国家重点保护自然资源，数量有限；海胆、乌贼骨等虽为再生资源，然而获取成本高；鲍鱼壳为多层板片结构，层与层之间排列紧密，外界离子很难进入其内部进行离子交换，故很难完全转化成HA。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种原料来源丰富，在常压下反应速度快、反应温度低的羟基磷灰石的合成方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案概述如下：

一种合成羟基磷灰石的方法，是采用水热交换合成法，以牡蛎白垩层为原料，

在常压、水浴加热的条件下与磷酸氢二铵水溶液进行水热合成反应，得到羟基磷灰石产物，具体制备步骤如下：

1).将干燥的白垩层与磷酸氢二铵以摩尔比1∶0.76的量投入反应器中，加水使磷酸氢二铵完全溶解，在反应器上装回流冷凝器；

2).在常压下，将反应器静置于60℃～95℃的恒温水槽中加热，进行水热合成反应；

3).加热反应24h～96h后，取出反应器中的产物；

4).用水洗涤产物，除去未反应的磷酸氢二铵，在80℃下使产物干燥。

上述的合成羟基磷灰石的方法，合成反应的优选工艺条件为：在常压下，反应温度75℃～95℃，反应时间24h～48h；最佳工艺条件是：在常压下，反应温度90℃，反应时间48h。

与现有技术比较，本发明有以下优点：

1).本发明方法所得产物保留原始牡蛎白垩层的微结构；

2).本发明方法反应速度快，15分钟就出现产物，48个小时就基本完全转化为产物羟基磷灰石(含有少量磷酸三钙)。

3).本发明方法所需反应温度低，水浴加热90℃即可；

4).本发明方法是常压下反应；

5).本发明方法所用原料牡蛎白垩层资源丰富，取之不尽用之不竭，完全可以满足合成羟基磷灰石的研究和应用。

附图说明

图1是原始牡蛎白垩层与产物羟基磷灰石的SEM图。a)牡蛎白垩层表面图像b)牡蛎白垩层表面放大图像，c)羟基磷灰石表面d)羟基磷灰石表面放大图。

图2是白垩层与磷酸氢二铵水溶液在室温30℃反应120h的红外光谱图。

图3是白垩层与磷酸氢二铵水溶液在60℃条件下反应48h所得产物的红外光谱图。

图4是白垩层与磷酸氢二铵水溶液在60℃条件下反应48h所得产物的XRD谱图。

图5是白垩层与磷酸氢二铵水溶液在75℃水浴加热条件下反应24h的红外光谱图。

图6是白垩层与磷酸氢二铵水溶液在75℃水浴加热条件下反应.48h的XRD粉末衍射图。

图7是本发明方法.反应不同时间段产物的红外光谱图。

图8是本发明方法.反应不同时间段产物的XRD粉末衍射图。

图9是本发明方法在90℃条件下，白垩层与磷酸氢二铵以不同质量配比反应2h所得产物的红外谱图。