纳米羟基磷灰石的制备及工艺研究

1、纳米超基磷灰石的制备及工艺研究纳米疑基磷灰行的制备及丁艺研究李建华*李卅普韩颖超闫玉华力涛（武汉理工人学生物中心）摘要采用水热合成法制备出疑基磷灰石，采用气流粉碎技术通过液悬浮超声分散沉淀技术制 备出了拜基磷灰石微粉（rnn级），并通过进一步对材料进行红外光谱和xpd及ft-ir等测 定手段対粉末进行了表征和分析。关键词：拜基磷灰石纳米生物医用材料液悬浮分散技术、引言軽基磷灰石cal0（p04）6（0h）2简称ha、是自然骨的结晶部分，约占骨重量的70-90%左 右，合成ha在组成成分上与自然骨组织钙盐一-致，在生物学特性方面，它也具有良好的 4物和容性和骨传导性。能为新骨的形成捉供纶理支架作

2、用与骨组织形成直接的骨性结合 1。将皿粉末以涂层或复介的方式引进聚合物中，可以改善材料的生物相容性2。所 以，疑基磷灰石是理想的骨织替代材料。由于纯的聚乳酸（pdlla）材料在普通x光下不 显影，而通过加入ha后对以提高材料对x光的阻拒能力，便于页生观察。另外，纯的聚 乳酸摸量较低，在降解中很显得柔软，材料的综合力学强度考虑，pdlla/ha复合材料比 纯的聚乳酸材料更适合作为内固定材料使用。这就是我们制备坯基磷灰石的口的。高质量的纳米iia粉末是制备高性能疑基磷灰石生物陶瓷人工骨的理想原料3。制备疑 棊磷灰石粉料的方法有：溶液反变法，水热分解法，热压烧结方法等4而任何制备工艺 最初得到的产物

3、只是-种无定形的物质，通常不貝备疑基磷灰石的晶体结构，称z为无定 形磷酸钙（简称acp）,分子方式calo-x （hp04） x （p04） 6x （oh） 2-xo在传统方法中将无定 形干燥物研磨筛分后进行品*李建华，武汉人，女，工程师，从事生物材料研制工作。 email: lijhl9571261化处理，冇时还要加高压来控制微观结构和化学组成，才得到结晶度较好的致密的iia5木文将阐述采用水热分解合成法合成疑基磷灰石的两体物的方法。并进一步用气流磨粉 碎，再进行液悬浮超声技术进行分散等工艺处理过程。这种纳米微粉己被运用到聚乳酸/ 疑基磷灰石的复合材料的技术加工工艺z屮。二、实验:1. 水热

4、合成法制备ha所用主要原料为上海产的callpod 2h20 (分析纯)和5c03 (分析纯)。将两种试剂按 一定比例加入并搅拌掺合充分。按料：水二1： 2的比例倒入球磨罐屮进行球磨2小时后収 出，将湿料倒出，放入烧杯中，进行加热反应。其反应式如下：6cahp4 2h20 4caco3 ca!0(p04)6 (oh)2 4c0314h402. 气流磨粉碎将反应完全后的物料进行沉淀，滤出水后，再放入烘箱内烘干。再将烘干的料进行烧 结。经高温炉内1200°c2小时保温，再进行碾碎过筛，即为初始物料。将烧结后的ha粗 料进行气流粉碎机。气流粉碎机根据物料的自磨原理在高速气流的作川下，物料通

5、过木身 颗粒z间的撞击，气流对物体的剪切作用，以及物料与其部件的冲击使物料粉碎。固粉碎 腔内细度不同的颗粒在作回转运动的气流屮持有不同离心力，故能同时进行分级：粗粒因 受较人的离心力和较小的空气阻力，而处于粉碎腔的周边，不过被粉碎细粒则自然移向粉 碎腔中部经过锥形部料管出料。处理后的ha微粉为150nnt400nm。三、疑基磷灰石的表征和分析1. 红外光谱分析将经气流粉碎微粉作红外光谱分析，如图1所示。2图 1 ha 的红外光谱(ft-ir spectra of mll-ha particles)3 ha试样的红外光谱图ha冇两个阳离子基因即p04四面体阳离子在0h3基团，图中p04的吸收谱线

6、562、602、963、1050和1089cm 1都出现了, 0h基团的谱线时出现在631、3570cm 1处，证明的制备的晶体是ha晶体62. xrd图分析将气流磨处理后的ha进行xrd分析，当粉末烧至700°c1300°c时其主品相为ha,但 含有少量的c&2p202和50。由图(3) -nj看岀700°c900°c撥烧的粉末为纯相ha。由此 得出结论，700°c900°c是适宜的锻烧粉末温度的tem照片。3图2 900°c时锻烧粉末的xrd图谱试样xrd图谱的d值与jcpds编制的pdf卡片的d值吻合7,据此可

7、以进一步确定粉末为hao另外，烧结温度对能否获得纳米iia粉末是非常重耍的。通过对iia粉末进行不同温度的锻烧，当粉末在75ctc时，能获得纳米iia粉末。当粉末锻烧温度达到900°c时，iia的品格迅速长大。3. tem分析及粒度分布分析将气流磨处理的iia粉末进行液悬浮超声分散，分散介质为无水乙醇。将ha粉料与无水乙醇按1： 50 (g:ml)放入烧杯中进行边搅拌边超声处理，放置10分钟，20分钟，30分钟不等时间的沉淀，分别吸岀液悬浮的料，均得到不同粒径的ha微粉。随着时间的沉淀，当液悬浮达到一周时，所获取的粉末粒径范围达到50nin230nmz面。采用无水乙醇为分散剂，放大6

8、0k倍，粉末颗粒的形貌如图(4)所示。由图可以看岀，ha晶粒、呈六方型，平均粒径为85nm,分布比较 均匀，没有大的颗粒。将收集到的iia微粉进行tem观察，粉末颗粒的形貌，如图(3)所示。4图3 iia的粒径分布曲线另外，烧结温度对能否获得纳米iia粉末是非常重耍的。通过对iia粉末进行不同温度的 锻烧，当粉末在750°c时，能获得纳米iia粉末。当粉末熾烧温度达到900°c时，m的晶 格迅速长人。如图4所示。为以上两种锻烧温度。(a) 5(b)图4不同温度锻烧ha粉末的tem照片，q) 750°c, (b) 900°c.四、结论通过水热合成制备出的號

9、基磷灰石，初始料后，经燉烧、粉碎、过筛和气流磨处理，再 进行液悬浮，超声分散、沉淀，可得到一定的ha微粉。通过xrd和红外光谱及tem对hap 进行了表征。结杲表明所得到的ha颗粒纯度较高，粒径均匀，平均粒径为280nmo通过实 验对比分析发现，温度对获得纳米iia粉末有一定的影响，当锻烧温度为750°c时，具效果 最好。此方法简单易行，方便，不需太复杂的设备，为科研及生产提供了较佳的制备方 法。参考文献1 p. ylinen, j. mater. sic: mater. in medici, 1994:522-528.2 c. c. p. m. verheyen, j, r. de

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