[发明专利]碳纳米管增强含镁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镁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镁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。镁是人体中的一种微量元素，健康成年人体内约含 镁20g～30g，占人体比重的0.05％。在目前的研究中，对于在羟基磷灰石中 添加镁来改性羟基磷灰石性能的研究报道较少，在羟基磷灰石中添加硅、锌 等改性羟基磷灰石的研究已见诸部分文献。唐晓恋【唐晓恋、肖秀峰、刘榕 芳，含硅羟基磷灰石的水热合成与结构表征，无机化学学报，2005，21(10)： 1500-1504】等人以Ca(NO₃)₂、(NH₄)₃PO₄和正硅酸乙酯为原料，在一定pH条 件下，采用水热合成法制备出了纳米含硅羟基磷灰石粉体。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 碳纳米管增强含镁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)：含镁羟基磷灰石粉体的制备

a.将分析纯的尿素、磷酸氢二氨、硝酸钙、硝酸镁分别配置成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，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；