一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷及其制備方法，由如下重量份數的組分構成：氧化鋁、氧化鍶、磷酸三鈣、鉬酸鈰、檸檬酸鈣、二氧化硅、硼化二鉬、四氟化錫、氧化鋅、碳化鉻份、磷酸鋯、沸石粉、五氧化二鈮、氨水、水。本發明制備的生物陶瓷材料具有良好的力學性能，測試結果顯示：抗彎強度達到534.9?588.6MPa，斷裂韌性為13.8?14.6 MPa·m1/2，改善了傳統的生物陶瓷材料的強度和韌性低等不足，此外，制備的生物陶瓷材料耐磨性好，生物相容性佳，在生物醫用材料領域具有良好的應用前景。
【專利說明】
一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于生物陶瓷材料領域，具體涉及一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷及其制備方法。【背景技術】
[0002]生物材料是對生物體進行治療和置換損壞的組織、器官或增進其功能的材料。隨著材料科學、生命科學與生物技術的發展，越來越多的生物材料得到廣泛應用。其中以生物陶瓷材料、聚合物及其復合材料應用最為廣泛。
[0003]生物陶瓷材料及其復合材料應用，在生物材料更新以及硬組織工程中占重要地位。生物陶瓷是指用作待定的生物或生理功能的一類陶瓷材料，直接作用于人體或與人體直接相關的生物、醫用、生物化學等陶瓷材料。作為生物陶瓷材料，需要如下條件:生物相容性、力學相容性、抗血栓、滅菌性及很好的物理、化學穩定性。
[0004]生物陶瓷的種類多且應用領域廣，但是現有的生物陶瓷材料的強度和韌性較低， 因此，需要對生物陶瓷材料的力學性能進行優化改善。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的現有技術問題的以上不足，提供一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷及其制備方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的:本發明公開了一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁25-60份、氧化鍶14-30份、磷酸三鈣10-26份、鉬酸鈰8-15份、檸檬酸鈣8-25份、二氧化硅12-21 份、硼化二鉬6-14份、四氟化錫3-7份、氧化鋅2-8份、碳化鉻5-11份、磷酸鋯8-15份、沸石粉 10-20份、五氧化二鈮7-14份、氨水5-13份、水80-120份。
[0007]優選的，所述的一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁37-60份、氧化鍶18-30份、磷酸三鈣15-26份、鉬酸鈰10-15份、檸檬酸鈣8-18份、二氧化硅 14-21份、硼化二鉬9-14份、四氟化錫3-6份、氧化鋅4-8份、碳化鉻5-9份、磷酸鋯10-15份、沸石粉14-20份、五氧化二鈮9-14份、氨水8-13份、水86-120份。
[0008]所述的一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁46份、 氧化鍶21份、磷酸三鈣19份、鉬酸鈰12份、檸檬酸鈣9份、二氧化硅18份、硼化二鉬10份、四氟化錫5份、氧化鋅6份、碳化鉻7份、磷酸鋯14份、沸石粉16份、五氧化二鈮12份、氨水9份、水95份。
[0009]本發明還提供所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，包括如下制備步驟:(1)將氧化鋁、氧化鎖、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和鉬酸鋪加入盛有水的三口燒瓶中，攪拌均勻后升溫至50-90°C，然后依次加入硼化二鉬、四氟化錫、氧化鋅、碳化鉻、磷酸鋯，攪拌30-60分鐘，再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二鈮，攪拌20-40分鐘，最后加入氨水，調整溶液 pH值至8-10，繼續攪拌1-3小時，得到混合液；(2)將上述混合液經過濾、洗滌后，置于鼓風干燥機中于50-80°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3 )將上述粉末在300-500°C下預燒2-5小時，然后自然冷卻至室溫，經研磨成粉末后壓制成型得到半成品試樣；(4)將上述半成品試樣進行真空燒結，燒結溫度為1100-1380°C，保溫1-5小時后隨爐冷卻至室溫，即得所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷。
[0010]優選的，所述步驟(1)中升溫至65°c，所述調整溶液pH至9-10。
[0011]所述步驟(3)中預燒溫度為380°C，預燒時間為3小時。[〇〇12]所述步驟(4)中燒結溫度為1260°C，保溫2小時。
[0013]由于采用了以上技術方案，本發明與現有技術相比具有如下有益效果:由本發明以氧化鋁為基礎，添加氧化鍶、鉬酸鈰、磷酸鋯、硼化二鉬和五氧化二鈮制備的生物陶瓷材料具有良好的力學性能，測試結果顯示:抗彎強度達到534.9-588.6MPa，斷裂韌性為13.8-14.6 MPa ? mV2,改善了傳統的生物陶瓷材料的強度和韌性低等不足，此外，制備的生物陶瓷材料耐磨性好，生物相容性佳，在生物醫用材料領域具有良好的應用前景。【具體實施方式】[〇〇14]下面結合具體實施例，對本發明作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明， 但不用來限制本發明的范圍。
[0015]實施例1本實施例所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁25份、氧化鍶14份、磷酸三鈣10份、鉬酸鈰8份、檸檬酸鈣8份、二氧化硅12份、硼化二鉬6份、四氟化錫 3份、氧化鋅2份、碳化鉻5份、磷酸鋯8份、沸石粉10份、五氧化二鈮7份、氨水5份、水80份。
[0016]本實施例所述所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，包括如下制備步驟:(1)將氧化鋁、氧化鎖、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和鉬酸鋪加入盛有水的三口燒瓶中，攪拌均勻后升溫至50°C，然后依次加入硼化二鉬、四氟化錫、氧化鋅、碳化鉻、磷酸鋯，攪拌30分鐘， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二鈮，攪拌20分鐘，最后加入氨水，調整溶液pH值至8,繼續攪拌1小時，得到混合液；(2)將上述混合液經過濾、洗滌后，置于鼓風干燥機中于50°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)將上述粉末在300°C下預燒2小時，然后自然冷卻至室溫，經研磨成粉末后壓制成型得到半成品試樣；(4)將上述半成品試樣進行真空燒結，燒結溫度為1100°C，保溫1小時后隨爐冷卻至室溫，即得所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷。
[0017]對制備的生物陶瓷進行測試，其測試結果為:密度為4.37g ? cnf3,抗彎強度為 534.9±10MPa，斷裂韌性為14.4MPa ? m1/2。[〇〇18] 實施例2本實施例所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁60份、氧化鍶30份、磷酸三鈣26份、鉬酸鈰15份、檸檬酸鈣25份、二氧化硅21份、硼化二鉬14份、四氟化錫7份、氧化鋅8份、碳化鉻11份、磷酸鋯15份、沸石粉20份、五氧化二鈮14份、氨水13份、水120 份。
[0019]本實施例所述所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，包括如下制備步驟:(1)將氧化鋁、氧化鎖、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和鉬酸鋪加入盛有水的三口燒瓶中，攪拌均勻后升溫至90°C，然后依次加入硼化二鉬、四氟化錫、氧化鋅、碳化鉻、磷酸鋯，攪拌60分鐘， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二鈮，攪拌40分鐘，最后加入氨水，調整溶液pH值至10，繼續攪拌3小時，得到混合液；(2)將上述混合液經過濾、洗滌后，置于鼓風干燥機中于80°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)將上述粉末在500°C下預燒5小時，然后自然冷卻至室溫，經研磨成粉末后壓制成型得到半成品試樣；(4)將上述半成品試樣進行真空燒結，燒結溫度為1380°C，保溫5小時后隨爐冷卻至室溫，即得所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷。
[0020]對制備的生物陶瓷進行測試，其測試結果為:密度為4.48g ? cnf3,抗彎強度為 582.6±13MPa，斷裂韌性為 13.8MPa ? m1/2。[〇〇21] 實施例3本實施例所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁42份、氧化鍶22份、磷酸三鈣18份、鉬酸鈰11份、檸檬酸鈣16份、二氧化硅16份、硼化二鉬10份、四氟化錫5份、氧化鋅5份、碳化鉻8份、磷酸鋯12份、沸石粉15份、五氧化二鈮10份、氨水9份、水 100 份。
[0022]本實施例所述所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，包括如下制備步驟:(1)將氧化鋁、氧化鎖、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和鉬酸鋪加入盛有水的三口燒瓶中，攪拌均勻后升溫至70°C，然后依次加入硼化二鉬、四氟化錫、氧化鋅、碳化鉻、磷酸鋯，攪拌45分鐘， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二鈮，攪拌30分鐘，最后加入氨水，調整溶液pH值至9,繼續攪拌2小時，得到混合液；(2)將上述混合液經過濾、洗滌后，置于鼓風干燥機中于65°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)將上述粉末在400°C下預燒3.5小時，然后自然冷卻至室溫，經研磨成粉末后壓制成型得到半成品試樣；(4)將上述半成品試樣進行真空燒結，燒結溫度為1240°C，保溫3小時后隨爐冷卻至室溫，即得所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷。
[0023]對制備的生物陶瓷進行測試，其測試結果為:密度為4.41g ? cnf3,抗彎強度為 563.5±llMPa，斷裂韌性為 14.3MPa ? m1/2。
[0024]實施例4本實施例所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁37份、氧化鍶18份、磷酸三鈣15份、鉬酸鈰8-15份、檸檬酸鈣18份、二氧化硅14份、硼化二鉬9份、四氟化錫6份、氧化鋅4份、碳化鉻9份、磷酸鋯10份、沸石粉14份、五氧化二鈮9份、氨水8份、水86份。
[0025]本實施例所述所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，包括如下制備步驟:(1)將氧化鋁、氧化鎖、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和鉬酸鋪加入盛有水的三口燒瓶中，攪拌均勻后升溫至60°C，然后依次加入硼化二鉬、四氟化錫、氧化鋅、碳化鉻、磷酸鋯，攪拌45分鐘， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二鈮，攪拌35分鐘，最后加入氨水，調整溶液pH值至9.8， 繼續攪拌3小時，得到混合液；(2)將上述混合液經過濾、洗滌后，置于鼓風干燥機中于70°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)將上述粉末在400°C下預燒3小時，然后自然冷卻至室溫，經研磨成粉末后壓制成型得到半成品試樣；(4)將上述半成品試樣進行真空燒結，燒結溫度為1200°C，保溫2小時后隨爐冷卻至室溫，即得所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷。
[0026]對制備的生物陶瓷進行測試，其測試結果為:密度為4.45g ? cnf3,抗彎強度為 596.1±10MPa，斷裂韌性為14.8MPa ? m1/2。[〇〇27] 實施例5本實施例所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁46份、氧化鍶21份、磷酸三鈣19份、鉬酸鈰12份、檸檬酸鈣9份、二氧化硅18份、硼化二鉬10份、四氟化錫5份、氧化鋅6份、碳化鉻7份、磷酸鋯14份、沸石粉16份、五氧化二鈮12份、氨水9份、水95份。
[0028]本實施例所述所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，包括如下制備步驟:(1)將氧化鋁、氧化鎖、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和鉬酸鋪加入盛有水的三口燒瓶中，攪拌均勻后升溫至60°C，然后依次加入硼化二鉬、四氟化錫、氧化鋅、碳化鉻、磷酸鋯，攪拌50分鐘， 再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二鈮，攪拌25分鐘，最后加入氨水，調整溶液pH值至10.4， 繼續攪拌2小時，得到混合液；(2)將上述混合液經過濾、洗滌后，置于鼓風干燥機中于65°C下干燥一夜后研磨制成粉末；(3)將上述粉末在350°C下預燒4小時，然后自然冷卻至室溫，經研磨成粉末后壓制成型得到半成品試樣；(4)將上述半成品試樣進行真空燒結，燒結溫度為1280°C，保溫2小時后隨爐冷卻至室溫，即得所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷。
[0029]對制備的生物陶瓷進行測試，其測試結果為:密度為4.52g ? cnf3,抗彎強度為 588.6±llMPa，斷裂韌性為 14.6MPa ? m1/2。
[0030]對比例1本對比例與實施例1的區別之處在于:不含氧化鍶、鉬酸鈰和磷酸鋯，其他組分和制備步驟參考實施例1制備生物陶瓷。
[0031]對制備的生物陶瓷進行測試，其測試結果為:密度為4.22g ? cnf3,抗彎強度為 483.5±llMPa，斷裂韌性為13.7MPa ? m1/2。[〇〇32] 對比例2本對比例與實施例1的區別之處在于:不含硼化二鉬和五氧化二鈮，其他組分和制備步驟參考實施例1制備生物陶瓷。[〇〇33]對制備的生物陶瓷進行測試，其測試結果為:密度為4.17g ? cnf3,抗彎強度為 496.2±12MPa，斷裂韌性為14.1MPa ? m1/2。
【主權項】
1.一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，其特征在于，由如下重量份數的組分構成:氧化鋁25-60份、氧化鍶14-30份、磷酸三鈣10-26份、鉬酸鈰8-15份、檸檬酸鈣8-25份、二氧化硅12-21 份、硼化二鉬6-14份、四氟化錫3-7份、氧化鋅2-8份、碳化鉻5-11份、磷酸鋯8-15份、沸石粉 10-20份、五氧化二鈮7-14份、氨水5-13份、水80-120份。2.根據權利要求1所述的一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，其特征在于，由如下重量份數 的組分構成:氧化鋁37-60份、氧化鍶18-30份、磷酸三鈣15-26份、鉬酸鈰10-15份、檸檬酸鈣 8_18份、二氧化娃14-21份、硼化二鉬9_14份、四氣化錫3_6份、氧化鋅4_8份、碳化絡5_9份、 磷酸鋯10-15份、沸石粉14-20份、五氧化二鈮9-14份、氨水8-13份、水86-120份。3.根據權利要求1所述的一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷，其特征在于，由如下重量份數 的組分構成:氧化鋁46份、氧化鍶21份、磷酸三鈣19份、鉬酸鈰12份、檸檬酸鈣9份、二氧化硅 18份、硼化二鉬10份、四氟化錫5份、氧化鋅6份、碳化鉻7份、磷酸鋯14份、沸石粉16份、五氧 化二銀12份、氨水9份、水95份。4.如權利要求1-3任一項所述的一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，其特征在 于，包括如下制備步驟:(1)將氧化鋁、氧化鎖、磷酸三1丐、梓檬酸1丐和鉬酸鋪加入盛有水的三口燒瓶中，攪拌均 勻后升溫至50-90°C，然后依次加入硼化二鉬、四氟化錫、氧化鋅、碳化鉻、磷酸鋯，攪拌30-60分鐘，再加入二氧化硅、沸石粉和五氧化二鈮，攪拌20-40分鐘，最后加入氨水，調整溶液 pH值至8-10，繼續攪拌1-3小時，得到混合液；(2)將上述混合液經過濾、洗滌后，置于鼓風干燥機中于50-80 °C下干燥一夜后研磨制 成粉末；(3)將上述粉末在300-500°C下預燒2-5小時，然后自然冷卻至室溫，經研磨成粉末后壓 制成型得到半成品試樣；(4)將上述半成品試樣進行真空燒結，燒結溫度為1100-1380°C，保溫1-5小時后隨爐冷 卻至室溫，即得所述氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷。5.根據權利要求4所述的一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，其特征在于，所述 步驟(1)中升溫至65°C，所述調整溶液pH至9-10。6.根據權利要求4所述的一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，其特征在于，所述 步驟(3)中預燒溫度為380°C，預燒時間為3小時。7.根據權利要求4所述的一種氧化鋁/氧化鍶生物陶瓷的制備方法，其特征在于，所述 步驟(4)中燒結溫度為1260°C，保溫2小時。
【文檔編號】C04B35/10GK105967662SQ201610295180
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】王澤陸
【申請人】王澤陸