本發明涉及生物技術領域,尤其涉及一種耐腐蝕氧化鋯陶瓷及其制備方法。
背景技術:
氧化鋯陶瓷(Zirconia Bioceramics)是以氧化鋯為主要成分的生物惰性陶瓷,其顯著特征是具有高斷裂韌性、高斷裂強度和低彈性模量。氧化鋯具有極高的化學穩定性和熱穩定性(Tm=2953K),在生理環境中呈現惰性,具有很好的生物相容性。純氧化鋯具有三種同素異型體,在一定條件下可以發生晶型轉變(相變)。在承受外力作用時,其 t 相向 m 相轉變的過程需吸收較高的能量,使裂紋尖端應力松弛,增加裂紋擴散阻力而增韌,因而具有非常高的斷裂韌性。
氧化鋯陶瓷的生產要求制備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體,氧化鋯超細粉末的制備方法很多,氧化鋯的提純主要有氯化和熱分解法、堿金屬氧化分解法、石灰熔融法、等離子弧法、沉淀法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。粉體加工方法有共沉淀法、溶膠一凝膠法、蒸發法、超臨界合成法、微乳液法、水熱合成法網及氣相沉積法等。
相比金屬,氧化鋯陶瓷與內襯的摩擦因數更小,研究結果表明氧化鋯陶瓷與聚四氟乙烯間的磨損率比Co-Cr-Mo合金與聚四氟乙烯的磨損率低20倍,同時氧化鋯由于具有高強度、高韌性和高表面光潔度且無毒耐腐蝕,化學性能穩定的特點,被認為是制備高載荷條件下人工關節球頭的理想替代材料,是一種替代人骨的材料,但是在人體中,容易被腐蝕。
技術實現要素:
本發明針對現有技術的不足,提供一種耐腐蝕氧化鋯陶瓷及其制備方法,耐人體體液腐蝕性能強。
本發明采用以下技術方案:
耐腐蝕氧化鋯陶瓷,包括以下重量份計的原料:氧化鋯100~120份、高嶺土7~8份、氧化鎂10~15份、琥珀酸二辛酯磺酸鈉20~30份、羥基磷灰石10~20份、交聯劑10~20份、引發劑5~9份。
作為優選,羥基磷灰石的粒徑為20~90μm。
作為優選,交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺或二乙烯基苯或二異氰酸酯。
作為優選,引發劑為偶氮二異丁腈或過硫酸銨或過氧化苯甲酰。
上述耐腐蝕氧化鋯陶瓷的制備方法,包括以下步驟:將氧化鋯、高嶺土、氧化鎂、琥珀酸二辛酯磺酸鈉、羥基磷灰石、交聯劑、引發劑混合均勻,放在質量含量為10~12%銠的鉑金坩堝內,密封坩堝,保持溫度在1200~1300℃,反應2~3h,立刻轉到退火爐內在200~300℃熱處理4~5h,緩慢冷卻至室溫,即可。
作為優選,鉑金坩堝的銠質量含量為11%。
本發明的高嶺土、氧化鎂可以和氧化鋯形成低聚物,對氧化鋯表面潤濕,通過表面張力使顆粒靠緊并填充氣孔,促進燒結,提高陶瓷的硬度和耐腐蝕性能。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細介紹。
實施例1
耐腐蝕氧化鋯陶瓷,包括以下重量份計的原料:氧化鋯100份、高嶺土7份、氧化鎂10份、琥珀酸二辛酯磺酸鈉20份、羥基磷灰石10份、交聯劑10份、引發劑5份。
羥基磷灰石的粒徑為20μm。
交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺。
引發劑為偶氮二異丁腈。
上述耐腐蝕氧化鋯陶瓷的制備方法,包括以下步驟:將氧化鋯、高嶺土、氧化鎂、琥珀酸二辛酯磺酸鈉、羥基磷灰石、交聯劑、引發劑混合均勻,放在質量含量為10%銠的鉑金坩堝內,密封坩堝,保持溫度在1200℃,反應2h,立刻轉到退火爐內在200℃熱處理4h,緩慢冷卻至室溫,即可。
實施例2
耐腐蝕氧化鋯陶瓷,包括以下重量份計的原料:氧化鋯120份、高嶺土8份、氧化鎂15份、琥珀酸二辛酯磺酸鈉30份、羥基磷灰石20份、交聯劑20份、引發劑9份。
羥基磷灰石的粒徑為90μm。
交聯劑為二異氰酸酯。
引發劑為過氧化苯甲酰。
上述耐腐蝕氧化鋯陶瓷的制備方法,包括以下步驟:將氧化鋯、高嶺土、氧化鎂、琥珀酸二辛酯磺酸鈉、羥基磷灰石、交聯劑、引發劑混合均勻,放在質量含量為12%銠的鉑金坩堝內,密封坩堝,保持溫度在1300℃,反應2h,立刻轉到退火爐內在200℃熱處理4h,緩慢冷卻至室溫,即可。
實施例3
耐腐蝕氧化鋯陶瓷,包括以下重量份計的原料:氧化鋯110份、高嶺土7.5份、氧化鎂12份、琥珀酸二辛酯磺酸鈉25份、羥基磷灰石15份、交聯劑15份、引發劑7份。
羥基磷灰石的粒徑為50μm。
交聯劑為二乙烯基苯。
引發劑為過硫酸銨。
上述耐腐蝕氧化鋯陶瓷的制備方法,包括以下步驟:將氧化鋯、高嶺土、氧化鎂、琥珀酸二辛酯磺酸鈉、羥基磷灰石、交聯劑、引發劑混合均勻,放在質量含量為11%銠的鉑金坩堝內,密封坩堝,保持溫度在1250℃,反應2.5h,立刻轉到退火爐內在250℃熱處理4.5h,緩慢冷卻至室溫,即可。
實施例4
耐腐蝕氧化鋯陶瓷,包括以下重量份計的原料:氧化鋯108份、高嶺土7.8份、氧化鎂14份、琥珀酸二辛酯磺酸鈉28份、羥基磷灰石12份、交聯劑11份、引發劑8份。
羥基磷灰石的粒徑為30μm。
交聯劑為二乙烯基苯。
引發劑為過氧化苯甲酰。
上述耐腐蝕氧化鋯陶瓷的制備方法,包括以下步驟:將氧化鋯、高嶺土、氧化鎂、琥珀酸二辛酯磺酸鈉、羥基磷灰石、交聯劑、引發劑混合均勻,放在質量含量為11%銠的鉑金坩堝內,密封坩堝,保持溫度在1230℃,反應2.3h,立刻轉到退火爐內在230℃熱處理4.2h,緩慢冷卻至室溫,即可。
對比例1
與實施例1相同,不同在于,不加高嶺土和氧化鎂。
性能測試
對實施例1~4的陶瓷進行性能測試,結果見表1。
表1
結論:本發明的高嶺土、氧化鎂可以和氧化鋯形成低聚物,對氧化鋯表面潤濕,提高陶瓷的硬度,硬度達到2000以上,
將單一的氧化鋯陶瓷和本發明的陶瓷放在模擬體液中浸泡7天后,觀察陶瓷表面。單一的氧化鋯陶瓷表面被腐蝕,而本發明的陶瓷表面無變化,說明本發明具有良好的耐體液腐蝕性能。
以上公開的僅為本申請的其中幾個具體實施例,但本申請并非局限于此,任何本領域的技術人員能思之的變化,都應落在本申請的保護范圍內。