[发明专利]高温稳定β-磷酸三钙的溶胶-凝胶法制备

说明书

技术领域

本发明涉及β-磷酸三钙生物陶瓷材料的制备方法，属于可降解生物医用材料的制备技术领域。

背景技术

β-磷酸三钙(β-TCP) 是一种生物降解和生物吸收型磷酸钙生物活性陶瓷材料，具有良好的生物相容性和骨诱导能力，当其植入人体后。能在体内降解，降解下来的Ca、P进入活体循环系统形成新生骨，因此它是理想的生物硬组织替代材料，是研制新一代具有高诱导成骨能力的复合人工骨或杂化人工骨的基础，是目前生物医学工程和材料科学工作者研究的重点领域之一。

但是由于β-TCP相向α相的转变温度在1120℃~1160℃，低于烧结温度，导致传统烧结方法难以制备出高强度的β-TCP基生物陶瓷。而且α-TCP密度为2.77 g/cm³，而β-TCP为3.07 g/cm³，当烧结温度升高，磷酸三钙（TCP）由β相变为α 相时，体积增大，会使陶瓷发生膨胀，产生裂纹，从而降低其力学性能。因此提高β相到α相相变温度是非常必要的。

Dickens，Schroeder 等研究了 Mg 离子在提高β-TCP的稳定性中的作用。Mg离子进入β-TCP替代Ca离子的位置，形成化合物Mg₃(PO₄)₂或者Ca_3-xMg_x(PO₄)₂，这些化合物能够在高温下稳定β-TCP结构。但是Mg离子的前驱物，如MgCl₂，Mg(OH)₂ 或者 MgCO₃, 会形成其他一些稳定相，如Ca₁₀(PO₄)₆(Cl)₂或者残存很难除去的MgO。这些物相的存在会影响TCP的机械性能和生物学性能。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是是提供一种高温稳定β-TCP的制备方法。使之能克服现有技术的以上缺点，且工艺简单，操作简便。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

高温稳定β-磷酸三钙的溶胶-凝胶法制备，包括如下的工艺步骤：

(1) 混合浆料的制备：配制五氧化二磷的醇溶液： P₂O₅溶解在无水乙醇和乙二醇组成的混合溶剂中，配制浓度为0.08~0.33 mol/L的溶液，乙醇和乙二醇的体积比为8：1；所述五氧化二磷的醇溶液搅拌1小时后，边搅拌边加入HA粉，得到混合浆料。

（2）坯体制备：（1）混合浆料连续搅拌16小时，然后加热搅拌使多余溶剂挥发；所得浆料放入烘箱在100°C干燥48小时，然后将干燥的混合料打成细粉，在压力35兆帕下压制成型坯体。

（3）压制好的坯体在1200~1300℃下进行烧结，得到高温稳定的β-磷酸三钙制品。

与现有技术相比，本发明的方法具有以下的优点：

1、将β-磷酸三钙向α相的转变温度提高到1300°C，解决了磷酸三钙相转变温度高于传统烧结温度的问题，使得β-TCP基生物陶瓷的烧结不再受温度限制。

2、以五氧化二磷和乙醇为原料，避免了使用Mg稳定β-TCP结构时所产生的Ca₁₀(PO₄)₆(Cl)₂、MgO等相，从而避免了这些物相的存在对β-TCP基生物陶瓷机械性能和生物学性能的不利影响；

3、制备工艺简洁，设备简单，操作简便，所用原料价格低廉；

4、通过调节所用羟基磷灰石（HA）粉和五氧化二磷的量，可以根据需要得到不同成分的β-TCP基生物陶瓷：如纯的β-TCP生物陶瓷或各种不同比例的β-TCP/HA复合生物陶瓷；由于前期混合在液相中进行，因此所制备的样品的相成分比较均匀。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为实施实例1所制备的样品在1200°C、1250°C和1300°C烧结的X射线衍射图谱。

图3为实施实例2所制备的样品在1200°C、1250°C和1300°C烧结的X射线衍射图谱。

图4为实施实例3所制备的样品在1200°C、1250°C和1300°C烧结的X射线衍射图谱。

具体实施方式