可切削钙磷酸盐生物活性微晶玻璃的研究

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1、可切削钙磷酸盐生物活性微晶玻璃的研究摘要本论文全面介绍了生物玻璃的组成体系，生物材料生物活性的评价，特别是可切削微晶玻璃的组成体系，微观结构，可切削性与微观结构的关系，以及常用的制备方法，并总结得出不含硅的钙磷酸盐微晶玻璃因其组成与人体硬组织中无机相成分相似，以及可通过适当的制备方法制备出具有可切削性的微晶玻璃，能够成为可切削性微晶玻璃的一个重要分支。以无机盐碳酸钙(CaC03)、二氧化钛(Yi02)、无水碳酸钠(Na2C03)和85％的磷酸(H3P04(85％))等为原料，采用熔融法制备得到Ca／P=-I(摩尔比)的钙磷酸盐玻璃薄片，将玻

2、璃薄片粉碎成玻璃粉末后用烧结法制备得到了微晶玻璃烧结体，其中Ca／P=0．8的微晶玻璃烧结体的综合性能最佳，其抗弯强度可达llTMPa，断裂韧性为1．93MPa．mm，钻孔速度为0．18mill／8。用差热分析仪(D1’A)，傅立叶转换红外光谱仪(F1rIR)以及温度梯度炉系统研究了钙磷酸盐玻璃的结构及析晶动力学，玻璃的结构是由含有偏磷酸基团[P03】。，焦磷酸基团[PzO，】}和正磷酸基Ng'04]3。的长短不一的链状结构所构成的，玻璃组成中磷含量越高玻璃结构中P．O．P链的长度越长，当Ti02的含量较高时，钛以钛氧四面体[Ti04]的形

3、式与磷氧四面体[V041发生共顶连接，促进玻璃网络结构的形成。根据DTA测试结果，运用Kissinger公式计算得到Ca／P---0．8的玻璃的析晶活化能为280．8士6．0KJ／mol和239．44-3．3KJ／mol，玻璃的析晶方式为表面析晶。用X．射线衍射仪(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)，万用力学试验机，维氏硬度仪，以及钻床系统研究了微晶玻璃烧结体的晶相，显微形貌，力学性能以及可切削性，研究发现由于玻璃的析晶倾向大，所以烧结温度对微晶玻璃中析出晶相的种类无影响，但烧结温度对各晶相的相对含量有影响，烧结温度越高越利于微晶玻璃中生成

4、较多量的13-Ca2P207，适当提高烧结温度和保温时间利于f)-Ca2P207晶体发育成板片状结构，从而使微晶玻璃烧结体具有较好的可切削性，对Ca／P=0．8的微晶玻璃烧结体，烧结温度为900℃，保温时间为2h时，其综合性能最好。以烧结收缩率为指标，对Ca／P=0．8的玻璃的烧结行为进行研究，判定烧结机理为粘性流动传质机理。用扫描电子显微镜(SEM)以及傅立叶转换红外光谱仪(FTIR)研究了微晶玻璃烧结体的生物活性。在模拟体液(SBF)中浸泡21天后，FTIR图谱中出现了磷灰石的特征峰，在SEM图上也看出有球状的磷灰石沉积，从而说明材料具

5、有良好的生物活性。关键字：烧结法，微晶玻璃，钙磷酸盐，可切削性，生物活性n；F§STUDYoNMACHINABLEBIOACTIVECALCIUMPHoSPHATEGLASSCERAMICABSTRACTInthisthesis，acomprehensiveintroductionofthebioglass，especiallythemachinableglassceramichasbeengivenincludingthematerialsystem，themicrostructure，themachinablepropertywitht

6、hematerial’Smicrostructureandthepreparationmethods．Itshowsthatthecalciumphosphateglassceramichasahighpotentialinuseasbiomaterialsbecausetheirchemicalcompositionisclosetothatofnaturalbone．Usingthemetalsaltscalciumcarbonate(CaCOs)，titaniumdioxide(Ti02)，sodiumcarbonate(Na2C03

7、)andphosphorousacid(H3P04)asmaterial，thetIliIlglasshadbeenpreparedbythemeltmethod．Aftersintering，theglassceramicwaspreparedwitlltheCa／P=1(molratio)．TheglassceramicwithCa／P=0．8(molratio)hadthebestcombinationproperty．ThebendstrengthWasl17MPa．ThefracturetoughnessWas1．93MPa．m1

8、璧andthedrillingvelocityWas0．18mm／s．Aftersoakinginstimulatedbodyfluidfor21days，theapatiteW