[发明专利]碳纳米管增强含锌羟基磷灰石骨水泥复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强含锌羟基磷灰石骨水泥复合材料的制备方法，特别涉及一种碳纳米管增强含锌羟基磷灰石骨水泥复合材料的制备方法。 

背景技术

羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿的重要组成部分，具有优良的生物相容性和生物活性，人体骨细胞可以在羟基磷灰石上直接形成化学结合，且结合强度高、稳定性好，因此被广泛用作骨替代和骨移植材料。但羟基磷灰石本身强度低、脆性大，只能被应用在牙槽脊增高、耳小骨替换以及颌面骨修复等非承重材料方面，而难以应用于承重骨方面，因此需要对羟基磷灰石进行增强增韧等改性研究。锌是自然骨中羟基磷灰石中含有的一种微量元素，在骨骼中约占0.0126％～0.0127％【Beattie JH，Alison A，Trace element nutrition and bone metabolism，Nutr Rev，1992，5：167-188】，可以刺激动物骨的发育和骨的矿化【Yamaguchi M，Oishi H，Suketa Y，Stimulatory effect of zinc on bone formation in tissue culture，Biochem Pharmacol，1987，36(22)：4007-4012】。李明欧【李明欧，肖秀峰，刘榕芳，含锌羟基磷灰石的水热合成与结构表征，硅酸盐学报，2008，36(3)：378-382】等人以Ca(NO₃)₂、(NH₄)₃PO₄和Zn(NO₃)₂为反应原料，采用水热合成法，在pH＞11的条件下，控制一定的反应温度、时间和热处理温度，制备了含锌羟基磷灰石，且含锌羟基磷灰石粉体具有高结晶度以及合适的化学计量比和晶型。 

碳纳米管作为一种新型的准一维功能材料，具有很大的长径比，这种独特的结构，使其具有优良的力学性能，同时具有优良的生物学性能，在复合 材料研究领域应用前景广泛。孙康宁等人【孙康宁，李爱民，尹衍升，碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的制备研究，中国生物医学工程学报，2004，23(6)：573-578】通过球磨工艺、超声分散工艺以及超声分散结合滴定三种工艺制备了CNTs/HAP复合粉体，经111MPa冷压成型、160MPa冷等静压成型、600℃真空热处理后，发现加入碳纳米管后CNTs/HAP复合材料的弯曲强度和断裂韧性都有提高，但提高的幅度不同。当碳纳米管含量为2wt％时，复合材料的弯曲强度达到最大值59.93MPa，断裂韧性达到1.30MPa·m^1/2。 

这些方法虽然都能在不同程度上提高材料的力学性能，但还不能完全满足临床手术操作的要求，有的制备方法还比较困难、不易操作，成本较高。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种制备工艺简单、成本低廉的碳纳米管增强含锌羟基磷灰石骨水泥复合材料的制备方法，所制备的复合材料具有较高的抗折强度，能满足临床手术操作的要求。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为： 

1)：含锌羟基磷灰石粉体的制备 

a.将分析纯的尿素、磷酸氢二铵、硝酸钙、硝酸锌分别配置成0.45mol/l～1.20mol/l、0.15mol/l～0.60mol/l、0.25mol/l～0.90mol/l、0.25mol/l～0.90mol/l的溶液，溶液分别标记为A、B、C、D； 

b.将溶液A、B、C以3∶2∶1～6∶2∶1的体积比充分混合，混合溶液标记为E； 

c.取100ml的溶液E向其中加入0.08ml～3.50ml的溶液D后在微波化学反应仪中以60℃～220℃下反应1h～7h； 

d.反应结束后，溶液在微波化学反应仪中自然冷却得白色悬浮液； 

e.将白色悬浮液倒入烧杯中，于室温下敞口静置24h～168h，悬浮液分为上下两层，上层为清液，下层仍为悬浮液。 

f.滤去上层清液，将下层悬浮液在循环水真空泵中抽滤后先用蒸馏水清洗2次，再用无水乙醇清洗3～5次，所得样品标记为F； 

g.将样品F于40℃～100℃下烘干； 

h.将烘干后的样品F放入氧化铝坩锅中在马弗炉中于700℃～1100℃下煅烧2h～6h，待炉体自然冷却后取出样品，在玛瑙研钵中研磨3min～15min后即得含锌羟基磷灰石粉体；