[发明专利]一种低温煅烧制备α-磷酸三钙的方法

说明书

本发明公开了一种低温煅烧制备α‑磷酸三钙的方法。本发明所述方法采用α‑环糊精为模板，以Ca(NO₃)₂.4H₂O和(NH₄)₂HPO₄为原料，控制溶液的静置时间，用氨水调节pH，采用化学沉淀法得到无定形磷酸三钙前驱体，特定方式干燥后，然后将该前驱体在600‑650℃下保温煅烧2‑4小时，随炉冷却后得到α‑磷酸三钙。本发明所述方法工艺简单，耗能少，成本低；经过对其凝固性能及凝固后力学性能检测，发现本发明制备的α‑磷酸三钙性能优于现有技术制备的α‑磷酸三钙。

技术领域

本发明涉及骨水泥生物材料及其制备技术领域，具体涉及一种低温煅烧制备α-磷酸三钙的方法。

背景技术

随着材料科学的发展，生物陶瓷材料由于具有对机体组织进行修复、替代与再生的特殊功能，已成为当今生物医学工程学中的重要组成部分。由于磷酸盐骨水泥(CPC)具有良好的生物相容性和生物活性、植入人体后反应温和、基本不放热,而且在手术过程中能根据缺损部位随意塑型等优点，近年来引起了各国研究者的广泛关注。人们相继研制了一系列磷酸钙骨水泥产品以适应不同部位人体硬组织修复的需要。

常用于生物材料领域的磷酸钙主要有羟基磷灰石(HA)、α-磷酸三钙(α-TCP)、β-磷酸三钙(β-TCP)等三种晶相。其中，α-磷酸三钙与水混合可以快速凝固，具有优异的生物活性、生物相容性和无细胞毒性等特点，可以作为骨水泥用于骨缺损的治疗。

α-磷酸三钙是磷酸三钙的高温相，目前，制备α-磷酸三钙的方法主要有两种：一是相转变法，主要是将提前制备的磷酸三钙的低温相β-磷酸三钙或无定形磷酸三钙前驱体加热到1200℃以上，待前驱体转变为α-磷酸三钙后，通过急冷淬火，在室温下得到α-磷酸三钙；二是固相反应法，主要是将钙磷比为1.5的钙盐和磷酸盐混合均匀，然后将其加热到1200℃以上，使其发生固相反应生成α-磷酸三钙，同样通过急冷淬火，在室温下得到α-磷酸三钙。上述的两种方法中，均是高温煅烧、急冷淬火工艺，因此，该方法耗能高，成本高，工艺复杂。

实现α-磷酸三钙的低温化制备，是诸多学者研究的课题。现有技术中公开了利用无定型磷酸钙热处理晶化的方法可以在较低温度(800℃)下获得含α-TCP晶相的晶态磷酸钙，其中李延报等公开了一种利用无定型磷酸钙为先驱体低温(800℃)制备α-磷酸三钙的方法，其方法包括：分别配制磷酸氢铵溶液和硝酸钙溶液，并在钙源溶液中添加β-环糊精形成Ca-β-CD溶液，室温下将磷酸氢铵溶液逐滴滴加到Ca-β-CD溶液，滴加氨水使反应体系的pH值保持在10左右，初始Ca、P物质的量比为1.50，磷酸氢铵溶液滴加完后悬浊液继续反应30min，将磷酸钙沉积物用去离子水和乙醇反复过滤、洗涤，室温下干燥后获得磷酸钙沉积物先驱体，将磷酸钙沉积物先驱体放入马弗炉内800℃下热处理3h后随炉冷却，获得纯的α-TCP。针对该方法，发明人进行了多次试验，发现该方法重复性不高，且对温度控制条件要求较为苛刻，否则极易引入其他晶相。

此外，传统方法制备α-磷酸三钙其与水混合发生凝结，其初凝时间在1个小时以上，而终凝时间更是长达几个小时；凝结后，抗折强度在5MPa左右，抗压强度在10-20MPa之间。因此，传统方法制备α-磷酸三钙凝固时间长，力学性能差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，发明人针对李延报等的方法进行重复再试验，发现通过控制基本条件的基础上，可以在更低温度条件下制备得到纯的α-磷酸三钙，由此提出了本发明。本发明的主要目的在于提供一种低温(600-650℃)煅烧制备α-磷酸三钙的方法，该方法在控制工艺点的基础上，可重复性好，且实现更低温下制备获得200-300nm短棒状α-磷酸三钙，且极大的提高了其凝结性能。

为实现上述目的，具体的，本发明涉及以下技术方案：