一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物材料領域，特別涉及一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷及該生物陶瓷的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著材料科技的發(fā)展，生物材料因其對機體組織進行修復、替代與再生的特殊性能，已經(jīng)成為當今生物醫(yī)學領域重要的研宄方向之一。生物硬組織代用材料最早是使用體骨、動物骨，后來發(fā)展到采用不銹鋼和塑料，由于不銹鋼存在溶析、腐蝕和疲勞問題，塑料存在穩(wěn)定性差和強度低的問題。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，因此，生物陶瓷具有了廣闊的發(fā)展前景。
[0003]磷酸鈣陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要種類，目前研宄和應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，是構成人體硬組織的重要無機物質(zhì)，植入人體后，其表面同人體組織可通過鍵的結合，達到完全親和。
[0004]其中，磷酸三鈣(TCP)中，目前廣泛應用的生物降解陶瓷磷酸三鈣(簡稱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)勢就是生物相容性好，植入機體后與骨直接融合，無任何局部炎性反應及全身毒副作用。
[0005]β -TCP陶瓷的缺點是機械強度偏低，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，是提高其力學強度的方法之一。
[0006]氧化鎂陶瓷是一種較為常見的陶瓷材料，具有一定的力學性能和化學穩(wěn)定性，其生物相容性能較為一般，單獨作為生物材料使用并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的技術問題:針對上述不足，克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷及其制備方法。
[0008]本發(fā)明的技術方案:一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成:
磷酸三鈣40-60份、氧化鎂20-40份、磷酸鎂6-16份、納米氧化鈦5_10份、白炭黑5_10份、碳化硅4-9份和氧化鈣4-9份。
[0009]作為優(yōu)選，各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣45-55份、氧化鎂25-35份、磷酸鎂8-14份、納米氧化鈦6-9份、白炭黑7-9份、碳化硅5-8份和氧化鈣6_8份。
[0010]作為優(yōu)選，各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣52份、氧化鎂32份、磷酸鎂12份、納米氧化鈦7份、白炭黑8份、碳化硅7份和氧化鈣7份。
[0011]一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷的制備方法，制備步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體進行冷壓成型； (4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1100°C_1400°C，壓力300-800MPa，時間 3_8h ；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷。
[0012]作為優(yōu)選，步驟(4)中煅燒的溫度為1250°C。
[0013]作為優(yōu)選，步驟(4)中煅燒的壓力為620MPa。
[0014]有益效果:本發(fā)明提供的磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，是一種復合生物活性陶瓷，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，但是其力學性能較不理想；氧化鎂陶瓷是一種較為常見的陶瓷材料，具有一定的力學性能和化學穩(wěn)定性，但其生物相容性能較為一般，本發(fā)明將兩種陶瓷材料復合在一起，形成一個穩(wěn)定的生物陶瓷材料，一方面是提高了氧化鎂陶瓷的生物相容性，另一方面是改善了磷酸三鈣生物活性陶瓷的力學性能。
[0015]因此，本發(fā)明提供的磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷生物相容性較好，生物活性較高，同時具有較好的力學性能，是一種理想的骨骼修復替代材料。
【具體實施方式】
[0016]為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。
[0017]實施例1:
一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣40份、氧化鎂20份、磷酸鎂6份、納米氧化鈦5份、白炭黑5份、碳化硅4份和氧化媽4份。
[0018]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1350°C，壓力700MPa，時間4h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷。
[0019]對得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度730HV ;壓縮強度1230MPa ;抗彎強度480MPa ;韌性15MPa.m1/2。
[0020]實施例2:
一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣60份、氧化鎂40份、磷酸鎂16份、納米氧化鈦10份、白炭黑10份、碳化硅9份和氧化鈣9份。
[0021]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1350°C，壓力700MPa，時間7h； (5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷。
[0022]對得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度770HV ;壓縮強度1290MPa ;抗彎強度510MPa ;韌性17MPa.m1/2。
[0023]實施例3:
一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣45份、氧化鎂25份、磷酸鎂8份、納米氧化鈦6份、白炭黑7份、碳化硅5份和氧化鈣6份。
[0024]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1250°C，壓力620MPa，時間6h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷。
[0025]對得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度740HV ;壓縮強度1250MPa ;抗彎強度490MPa ;韌性15MPa.m1/2。
[0026]實施例4:
一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣55份、氧化鎂35份、磷酸鎂14份、納米氧化鈦9份、白炭黑9份、碳化硅8份和氧化鈣8份。
[0027]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1250°C，壓力620MPa，時間6h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷。
[0028]對得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度760HV ;壓縮強度1270MPa ;抗彎強度500MPa ;韌性16MPa.m1/2。
[0029]實施例5:
一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
磷酸三鈣52份、氧化鎂32份、磷酸鎂12份、納米氧化鈦7份、白炭黑8份、碳化硅7份和氧化鈣7份。
[0030]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)冷壓成型:將混合粉體采用60T壓機進行壓制；
(4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1250°C，壓力620MPa，時間5h；
(5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷。
[0031]對得到的塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷進行檢測，檢測生物陶瓷的性能:硬度750HV ;壓縮強度1260MPa ;抗彎強度500MPa ;韌性16MPa.m1/2。
[0032]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，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，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，其特征在于，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成: 磷酸三鈣40-60份、氧化鎂20-40份、磷酸鎂6-16份、納米氧化鈦5_10份、白炭黑5_10份、碳化硅4-9份和氧化鈣4-9份。
2.根據(jù)權利要求1所述的磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，其特征在于:各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣45-55份、氧化鎂25-35份、磷酸鎂8_14份、納米氧化鈦6_9份、白炭黑7-9份、碳化硅5-8份和氧化鈣6-8份。
3.根據(jù)權利要求2所述的磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷，其特征在于:各個組分的質(zhì)量份數(shù)為:磷酸三鈣52份、氧化鎂32份、磷酸鎂12份、納米氧化鈦7份、白炭黑8份、碳化硅7份和氧化鈣7份。
4.一種根據(jù)權利要求1所述的磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷的制備方法，其特征在于，制備步驟如下: (1)稱量:準確稱取各個組分； (2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合； (3)冷壓成型:將混合粉體進行冷壓成型； (4)將成型后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1100°C_1400°C，壓力300-800MPa，時間 3_8h ； (5)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷。
5.根據(jù)權利要求4所述的磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(4)中煅燒的溫度為1250°C。
6.根據(jù)權利要求4所述的磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(4)中煅燒的壓力為620MPa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷及其制備方法，涉及生物材料領域，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分制備而成：磷酸三鈣40-60份、氧化鎂20-40份、磷酸鎂6-16份、納米氧化鈦5-10份、白炭黑5-10份、碳化硅4-9份和氧化鈣4-9份。一種磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷的制備方法，制備步驟如下：（1）稱量；（2）球磨；（3）冷壓成型；（4）高溫煅燒；（5）冷卻。本發(fā)明提供的磷酸三鈣/氧化鎂復合生物陶瓷生物相容性較好，生物活性較高，同時具有較好的力學性能，是一種理想的骨骼修復替代材料。
【IPC分類】C04B35-645, A61L27-10, C04B35-447, C04B35-04
【公開號】CN104829223
【申請?zhí)枴緾N201510146914
【發(fā)明人】郭玉芹, 劉樂峰, 邱東成
【申請人】蘇州維泰生物技術有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月31日