本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域，特別涉及一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷及該生物陶瓷的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著材料科技的發(fā)展，生物材料因其對(duì)機(jī)體組織進(jìn)行修復(fù)、替代與再生的特殊性能，已經(jīng)成為當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重要的研究方向之一。生物硬組織代用材料最早是使用體骨、動(dòng)物骨，后來(lái)發(fā)展到采用不銹鋼和塑料，由于不銹鋼存在溶析、腐蝕和疲勞問(wèn)題，塑料存在穩(wěn)定性差和強(qiáng)度低的問(wèn)題。因此造成生物材料發(fā)展的瓶頸，生物陶瓷的出現(xiàn)，改善了現(xiàn)有替代材料的不足，因其諸多優(yōu)勢(shì)，因此，生物陶瓷具有了廣闊的發(fā)展前景。
磷酸鈣陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要種類(lèi)，目前研究和應(yīng)用最多的是羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)。磷酸鈣陶瓷含有CaO和P2O5兩種成份，是構(gòu)成人體硬組織的重要無(wú)機(jī)物質(zhì)，植入人體后，其表面同人體組織可通過(guò)鍵的結(jié)合，達(dá)到完全親和。
其中，磷酸三鈣(TCP)中，目前廣泛應(yīng)用的生物降解陶瓷β-磷酸三鈣(簡(jiǎn)稱(chēng)β-TCP)，屬三方晶系，鈣磷原子比為1.5，是磷酸鈣的一種高溫相。β-TCP的最大優(yōu)勢(shì)就是生物相容性好，植入機(jī)體后與骨直接融合，無(wú)任何局部炎性反應(yīng)及全身毒副作用。
鈣磷比在決定體內(nèi)溶解性和吸收趨勢(shì)上起著重要作用，所以和HA相比TCP更易于在體內(nèi)溶解，其溶解度約比HA高10-20倍。常用的β-TCP植入體內(nèi)可逐漸降解，降解速率可因其表面構(gòu)造，結(jié)晶構(gòu)型，含孔率及植入動(dòng)物的不同而異，其強(qiáng)度常隨降解而減弱。
與其他陶瓷相比，β-TCP陶瓷更類(lèi)似于人骨和天然牙的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)在生物體內(nèi)，羥基磷灰石的溶解是無(wú)害的，并且依靠從體液中補(bǔ)充鈣和磷酸根離子等形成新骨，可在骨骼接合界面產(chǎn)生分解、吸收和析出等反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)牢固結(jié)合。
β-TCP陶瓷的缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度偏低，經(jīng)不起力的沖擊。將β-TCP與其他材料混合，制成雙相或多相陶瓷，是提高其力學(xué)強(qiáng)度的方法之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)上述不足，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案：一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分制備而成：
磷酸三鈣40-60份、氧化鋯20-40份、硅酸鈣5-15份、納米氧化鈦3-6份、麥飯石粉3-6份、偏磷酸鉀4-9份和納米氧化鎢2-5份。
作為優(yōu)選，各個(gè)組分的質(zhì)量份數(shù)為：磷酸三鈣45-58份、氧化鋯25-36份、硅酸鈣9-12份、納米氧化鈦4-5份、麥飯石粉4-5份、偏磷酸鉀6-8份和納米氧化鎢3-4份。
作為優(yōu)選，各個(gè)組分的質(zhì)量份數(shù)為：磷酸三鈣52份、氧化鋯32份、硅酸鈣10份、納米氧化鈦4份、麥飯石粉5份、偏磷酸鉀7份和納米氧化鎢3份。
一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷的制備方法，制備步驟如下：
（1）稱(chēng)量：準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體進(jìn)行冷壓成型；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1100℃-1350℃，壓力300-700MPa，時(shí)間2-8h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷。
作為優(yōu)選，步驟（4）中煅燒的溫度為1200℃。
作為優(yōu)選，步驟（4）中煅燒的壓力為580MPa。
有益效果：本發(fā)明提供的磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，是一種復(fù)合生物活性陶瓷，磷酸三鈣生物活性陶瓷具有十分理想的生物相容性，且可緩慢釋放鈣磷離子，但是其力學(xué)性能較不理想；氧化鋯生物陶瓷是生物惰性陶瓷，生物相容性較好，力學(xué)性能較好，但是并不具備生物活性，因此，兩兩種生物陶瓷材料結(jié)合在一起，制備雙相復(fù)合生物陶瓷，不僅繼承了磷酸三鈣優(yōu)良的生物活性，且提高了生物陶瓷的力學(xué)性能。
因此，本發(fā)明提供的磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷生物相容性較好，生物活性較高，同時(shí)具有良好的抗壓強(qiáng)度和斷裂韌性，是一種理想的骨骼修復(fù)替代材料。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解， 這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
實(shí)施例 1：
一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
磷酸三鈣40份、氧化鋯20份、硅酸鈣5份、納米氧化鈦3份、麥飯石粉3份、偏磷酸鉀4份和納米氧化鎢2份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱(chēng)量：準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1300℃，壓力400MPa，時(shí)間4h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度1020HV；壓縮強(qiáng)度1790MPa；抗彎強(qiáng)度780MPa；韌性16MPa·m1/2。
實(shí)施例 2：
一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
磷酸三鈣60份、氧化鋯40份、硅酸鈣15份、納米氧化鈦6份、麥飯石粉6份、偏磷酸鉀9份和納米氧化鎢5份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱(chēng)量：準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1300℃，壓力400MPa，時(shí)間7h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度1050HV；壓縮強(qiáng)度1820MPa；抗彎強(qiáng)度830MPa；韌性18MPa·m1/2。
實(shí)施例 3：
一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
磷酸三鈣45份、氧化鋯25份、硅酸鈣9份、納米氧化鈦4份、麥飯石粉4份、偏磷酸鉀6份和納米氧化鎢3份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱(chēng)量：準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1200℃，壓力580MPa，時(shí)間6h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度1030HV；壓縮強(qiáng)度1810MPa；抗彎強(qiáng)度790MPa；韌性16MPa·m1/2。
實(shí)施例4：
一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
磷酸三鈣58份、氧化鋯36份、硅酸鈣12份、納米氧化鈦5份、麥飯石粉5份、偏磷酸鉀8份和納米氧化鎢4份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱(chēng)量：準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1200℃，壓力580MPa，時(shí)間6h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度1040HV；壓縮強(qiáng)度1810MPa；抗彎強(qiáng)度800MPa；韌性17MPa·m1/2。
實(shí)施例5：
一種磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
磷酸三鈣52份、氧化鋯32份、硅酸鈣10份、納米氧化鈦4份、麥飯石粉5份、偏磷酸鉀7份和納米氧化鎢3份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱(chēng)量：準(zhǔn)確稱(chēng)取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1200℃，壓力580MPa，時(shí)間5h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鋯生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度1040HV；壓縮強(qiáng)度1820MPa；抗彎強(qiáng)度800MPa；韌性17MPa·m1/2。
對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。