多孔羟基磷灰石陶瓷的制备课题研究.doc

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1、多孔羟基磷灰石陶瓷的制备摘要:羟基磷灰石常用作医用生物陶瓷材料。本文对羟基磷灰石及其复合生物陶瓷材料的各种制备方法进行了概述和评论，重点介绍了羟基磷灰石制备方法的新进展，并对未来的发展前景进行了分析。关键词:多孔羟基磷灰石;制备;HAP粉体;HAP陶瓷PreparationofPorousHydroxyapatiteAbstractKeywords:poroushydroxyapatite;preparation；HAPpowder;HAPceramic　　1引言近20年来无机生物医用材料的研究及其应用十分活跃，其中备受注目的是羟基磷灰石(hydroxy

2、apatite)活性陶瓷材料的研究和临床应用。多孔羟基磷灰石生物陶瓷分子式为Ca10(PO4)6(OH)2(简称HA),微溶于水,呈弱碱性,易溶于酸而难溶于碱;可以与含羧基(—COOH)的有机酸等反应;其相互连通的孔隙有利于组织液的微循环,并为羟基磷灰石深部的新生骨提供营养,促进纤维组织和新生骨的结合和生长,是一种性能优异的硬骨组织替代材料。羟基磷灰石的物理-化学组成和人体骨的无机组成非常相似且晶体结构也相似,植入人体后具有良好的生物活性和生物相容性,对人体无毒副作用,被认为是最具有代表性的表面活性生物陶瓷。虽然羟基磷灰石生物陶瓷材料的生物活性好，但力学

3、性能尚有不足，限制了它在人体承力部位的应用。单一的羟基磷灰石往往难以满足医学要求，为此，人们采用不同工艺方法，开发了多种经基磷灰石复合材料。羟基磷灰石陶瓷材料的制备大体上分为HA粉体的制备、HA陶瓷的制备、HA涂层的制备以及HA复合材料的制备。目前HA的合成方法主要有干式法(固相反应)、湿式法(化学沉淀法和水解法)和水热法，其它的还有溶胶一凝胶法、电化学沉积法、激光熔覆法、超声波合成法和微波合成法等。这些方法中有的是较成熟的典型合成方法，有的是尚未推广应用或在尝试的新制备技术。实用上可根据制备HA的种类选择合适的方法。本文对羟基磷灰石及其复合材料的制备方

4、法进行了评述，尤其侧重于新方法及其前景的展望。2HA粉体的制备2.1湿式法湿式法包括化学沉淀法和水解法.是最为广泛使用的方法，其中化学沉淀法是比较典型的合成方法，可用于大量制造HA粉体。这种水溶液反应方法的优点主要是容易获得微粒羟基磷灰石。这种方法通过控制在一定的pH值和温度条件下，使溶液中发生化学反应生成HA沉淀，沉淀物在400~600℃甚至更高的温度下缎烧，可获得符合计量比的HA。要得到结晶完好的HA，烧结温度应达到900~1200℃。为了得到符合化学计量比、单一相的HA，常采用稀溶液慢慢滴加。在湿式法中，溶液的pH值和温度对沉淀物的组成、结构及晶粒

5、大小等均有较大影响，控制实验条件尤为重要，为避免湿式法中的缎烧和研磨，也有人通过改进实验条件直接合成HA粉体。湿式法一般采用硝酸钙或醋酸钙溶液与磷酸盐溶液等作原料，通过改变实验条件制备出不同特性的HA粉体。2.2溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法是近些年才发展起来的新方法，已引起了广泛的关注。同传统的固相合成法及固相烧结法等方法相比:溶胶一凝胶法的合成及烧结温度较低;可以在分子水平上混合钙磷的前驱体，使溶胶具有高度的化学均匀性，在显著的范围内改善了HA的化学均一性。溶胶一凝胶法可得到无定形、纳米尺寸和Ca/P比接近1.67的HA粉体，这些粉体具有粒度小、粒径分布范

6、围窄和烧结活性高的特点。溶胶一凝胶法又可以通过蒸发及再结晶等方法纯化原料，从而可保证产品的高化学纯度及结晶度。这种方法的缺点是化学过程复杂、需采取措施避免团聚以及液体溶剂对环境的污染溶胶一凝胶法制备HA是以适当的前驱体配成溶胶，再转变为凝胶，得到干胶后在高温下烧结得粉体。2.3水热法水热法是高温条件下在水溶液中制备HA结晶沉淀的方法。这种方法通常以磷酸氢钙等为原料，在水溶液体系，温度为20。~40。℃的高压釜中制备HA。这种方法得到的晶体颗粒大且纯度高，Ca/P比接近化学计量值。用水热均相沉淀法制备纳米针状经基磷灰石，即以硝酸钙和磷酸氢铁为基本原料，由氨

7、水提供OH一，pH>8，在高压釜中150℃下陈化20h，能得到结晶良好的径基磷灰石。水热合成法是在特别的密闭反应容器(高压釜)中，以水溶液作为反应介质，通过加热反应容器，在高温高压环境下使难溶解或不溶解的物质溶解、发生反应并且重结晶。与溶胶一凝胶法和化学沉淀法相比，水热法的优点主要体现在:条件较易控制，反应时间较短，省略了缎烧步骤和研磨步骤，粉末纯度高，晶体缺陷密度低;合成温度相对较低;反应条件适中，设备较简单，耗电低。但水热法对设备的耐蚀性要求较高，废液需要处理，而且反应原料和添加剂、介质的pH值、温度和压力、反应时间和陈化时间等对产物的生成和性质有较

8、大的影响。2.4超声波合成法超声波在水介质中引起气穴现象.使微泡在水中形成、生长