山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2020-11-23
多孔羥基磷灰石生物陶瓷的制備
羥基磷灰石(HA)是一種具有良好應(yīng)用前景的無機生物礦物材料,它是人體和動物骨骼的主要無機成分,因此具有良好的環(huán)境相容性和生物活性,在生物醫(yī)用材料、環(huán)境功能材料、濕敏半導(dǎo)體材料、催化劑載體以及抗菌功能材料等方面有著廣泛的應(yīng)用。
多孔羥基磷灰石是通過某種制作工藝,在制備羥基磷灰石生物陶瓷過程中使其內(nèi)部具有多孔的結(jié)構(gòu)。多孔結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石除具有一般陶瓷的優(yōu)良性能外,因具有大孔和微孔結(jié)構(gòu)而具有骨傳導(dǎo)性,植入人體后,將被體液溶解和組織吸收而導(dǎo)致解體,且多孔羥基磷灰石材料還具有一定的吸附能力,因此,該材料在眾多生物材料中脫穎而出,被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)方面,主要包括骨組織工程的修復(fù)及藥物釋放載體材料。
多孔羥基磷灰石生物陶瓷的制備
有機泡沫浸漬法
有機泡沫浸漬法是一種用泡沫塑料浸漬泥漿再經(jīng)高溫處理而制備多孔陶瓷的方法,其基本原理是利用可燃盡的多孔載體吸附陶瓷漿料,然后在高溫下將載體材料燃盡而形成孔隙結(jié)構(gòu),從而得到多孔陶瓷。
該法工藝簡單,成本較低,制得的多孔羥基磷灰石生物陶瓷孔隙率高,且氣孔相互貫通,孔徑可通過母體泡沫和漿料涂層厚度加以控制。但有機泡沫浸漬法也存在許多缺點:多孔體強度普遍偏低,離臨床應(yīng)用尚有很長一段距離;成型性差,在燒結(jié)過程中孔隙容易坍塌而導(dǎo)致粉化;受泡沫載體的限制,制品形狀單一。
添加造孔劑法
添加造孔劑法是發(fā)展最早、也是最常見的多孔羥基磷灰石生物陶瓷制備工藝。通過將HA粉料與造孔劑球磨混合、再經(jīng)模壓成型、加熱燒蝕或熔化分解產(chǎn)生氣體獲得多孔結(jié)構(gòu)。其基本原理是在制備陶瓷坯體時在其中加入造孔劑,在后期高溫處理時造孔劑被燃盡或者揮發(fā),這樣就在陶瓷中留下孔隙。
添加造孔劑法可以根據(jù)造孔劑的形狀大小不同制得孔徑不同、形狀各異的多孔羥基磷灰石生物陶瓷,但是該工藝由于前期的混料問題和造孔劑用量的多少和種類的選擇,一般制得的多孔陶瓷孔隙分布不夠均勻,孔徑大小不均一,孔隙之間的連通性差。
凝膠注模成型法
凝膠注模成型法該通過將HA粉料與分散劑混合形成穩(wěn)定的懸浮液,再加入有機單體,在一定條件下發(fā)生聚合反應(yīng)完成固化過程,得到的坯體強度高,收縮率低,是制備高機械性能、孔結(jié)構(gòu)可控的多孔羥基磷灰石生物陶瓷比較理想的一種方法。凝膠注模法夠快速生產(chǎn)大規(guī)格、高可靠性、復(fù)雜形狀的多孔陶瓷制品。
發(fā)泡法
發(fā)泡法是指將高溫下能分解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的化學(xué)物質(zhì)與羥基磷灰石粉體混合制成漿料,然后成型,在一定溫度下加熱處理發(fā)泡,最后燒結(jié)形成多孔陶瓷,這種方法要求成孔劑和發(fā)泡劑的殘留不會影響陶瓷的性能和組成,或者殘留物經(jīng)過簡單的水洗可以去除。
骨架復(fù)制法
骨架復(fù)制法的原理是利用骨骼或者類骨骼物質(zhì)的多孔結(jié)構(gòu),經(jīng)過除雜后混入羥基磷灰石,制得多孔羥基磷灰石生物陶瓷。骨架復(fù)制法包括復(fù)制法和水熱合成法,骨架復(fù)制法雖然制得的多孔羥基磷灰石生物陶瓷具有天然的骨相似結(jié)構(gòu),但是孔徑形狀單一,具有局限性,且制作工藝成本較高,制得的陶瓷力學(xué)性能差。
水熱熱壓法
水熱熱壓法是指將一定量的氫氧化鈣和磷酸氫銨置于高壓反應(yīng)釜中,在一定溫度和壓力下水熱熱壓發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生的NH3造成多孔羥基磷灰石的大孔。這種方法制得的多孔HA具有較高的抗壓強度、較高的氣孔率和較大的氣孔尺寸。
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