本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域，特別涉及一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷及該生物陶瓷的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著材料科技的發(fā)展，生物材料因其對(duì)機(jī)體組織進(jìn)行修復(fù)、替代與再生的特殊性能，已經(jīng)成為當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重要的研究方向之一。生物硬組織代用材料最早是使用體骨、動(dòng)物骨，后來發(fā)展到采用不銹鋼和塑料，由于不銹鋼存在溶析、腐蝕和疲勞問題，塑料存在穩(wěn)定性差和強(qiáng)度低的問題。因此造成生物材料發(fā)展的瓶頸，生物陶瓷的出現(xiàn)，改善了現(xiàn)有替代材料的不足，因其諸多優(yōu)勢(shì)，因此，生物陶瓷具有了廣闊的發(fā)展前景。
磷酸鈣陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要種類，目前研究和應(yīng)用最多的是羥基磷灰石(HA)和磷酸三鈣(TCP)。磷酸鈣陶瓷含有CaO和P2O5兩種成份，是構(gòu)成人體硬組織的重要無機(jī)物質(zhì)，植入人體后，其表面同人體組織可通過鍵的結(jié)合，達(dá)到完全親和。其中，HA在組成和結(jié)構(gòu)上與人骨和牙齒非常相似，HA能使骨細(xì)胞附著在其表面, 隨著新骨的生長，這個(gè)連接地帶逐漸萎縮，并且HA通過晶體外層成為骨的一部分, 新骨可以從HA 植入體與原骨結(jié)合處沿著植入體表面或內(nèi)部貫通性孔隙攀附生長。HA生物活性陶瓷是典型生物活性陶瓷，植入體內(nèi)后能與組織在界面上形成化學(xué)鍵性結(jié)合,具有較高的力學(xué)性能，在人體生理環(huán)境中可溶解性較低。
目前，人們對(duì)鈦酸鈉的研究相對(duì)較少，鈦酸鈉也是具備一定生物活性的物質(zhì)之一，其在陶瓷領(lǐng)域已經(jīng)有所發(fā)展，已有研究表明，鈦酸鈉對(duì)羥基磷灰石的生物活性具有促進(jìn)作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問題：針對(duì)上述不足，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案：一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，由以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分制備而成：
羥基磷灰石30-50份、鈦酸鈉20-40份、納米氧化鈦5-10份、氧化鋯3-7份、氮化硼2-6份、氧化鋁5-10份和納米氧化鋅2-5份。
作為優(yōu)選，各個(gè)組分的質(zhì)量份數(shù)為：羥基磷灰石35-45份、鈦酸鈉25-36份、納米氧化鈦6-9份、氧化鋯4-6份、氮化硼3-5份、氧化鋁6-8份和納米氧化鋅3-4份。
作為優(yōu)選，各個(gè)組分的質(zhì)量份數(shù)為：羥基磷灰石42份、鈦酸鈉34份、納米氧化鈦8份、氧化鋯5份、氮化硼4份、氧化鋁7份和納米氧化鋅3份。
一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷的制備方法，制備步驟如下：
（1）稱量：準(zhǔn)確稱取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體進(jìn)行冷壓成型；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1000℃-1400℃，壓力300-800MPa，時(shí)間3-10h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷。
作為優(yōu)選，步驟（4）中煅燒的溫度為1150℃。
作為優(yōu)選，步驟（4）中煅燒的壓力為600MPa。
有益效果：本發(fā)明提供的羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，是利用鈦酸鈉對(duì)羥基磷灰石生物活性的促進(jìn)作用，進(jìn)一步提高羥基磷灰石的生物性能。鈦酸鈉和羥基磷灰石經(jīng)高溫煅燒之后，鈦酸鈉形態(tài)發(fā)生變化，在鈦酸鈉層之中含有鈣離子，含有鈣離子的鈦酸鈉層對(duì)羥基磷灰石的沉積具有更高的誘惑力，在人體內(nèi)更加促進(jìn)羥基磷灰石的形成。
因此，本發(fā)明提供的羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷具有較好的生物活性，是一種理想的骨骼修復(fù)替代材料。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解， 這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
實(shí)施例 1：
一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
羥基磷灰石50份、鈦酸鈉40份、納米氧化鈦10份、氧化鋯7份、氮化硼6份、氧化鋁10份和納米氧化鋅5份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱量：準(zhǔn)確稱取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1300℃，壓力700MPa，時(shí)間4h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度840HV；壓縮強(qiáng)度1100MPa；抗彎強(qiáng)度420MPa；韌性16MPa·m1/2。
實(shí)施例 2：
一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
羥基磷灰石30份、鈦酸鈉20份、納米氧化鈦5份、氧化鋯3份、氮化硼2份、氧化鋁5份和納米氧化鋅2份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱量：準(zhǔn)確稱取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1300℃，壓力700MPa，時(shí)間7h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度810HV；壓縮強(qiáng)度1060MPa；抗彎強(qiáng)度400MPa；韌性14MPa·m1/2。
實(shí)施例 3：
一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
羥基磷灰石35份、鈦酸鈉25份、納米氧化鈦6份、氧化鋯4份、氮化硼3份、氧化鋁6份和納米氧化鋅3份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱量：準(zhǔn)確稱取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1150℃，壓力600MPa，時(shí)間6h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度810HV；壓縮強(qiáng)度1060MPa；抗彎強(qiáng)度400MPa；韌性14MPa·m1/2。
實(shí)施例4：
一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
羥基磷灰石45份、鈦酸鈉36份、納米氧化鈦9份、氧化鋯6份、氮化硼5份、氧化鋁8份和納米氧化鋅4份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱量：準(zhǔn)確稱取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1150℃，壓力600MPa，時(shí)間6h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度820HV；壓縮強(qiáng)度1080MPa；抗彎強(qiáng)度410MPa；韌性16MPa·m1/2。
實(shí)施例5：
一種羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個(gè)組分：
羥基磷灰石42份、鈦酸鈉34份、納米氧化鈦8份、氧化鋯5份、氮化硼4份、氧化鋁7份和納米氧化鋅3份。
根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷，步驟如下：
（1）稱量：準(zhǔn)確稱取各個(gè)組分；
（2）球磨：將各個(gè)組分混合在一起，放入球磨機(jī)進(jìn)行研磨混合；
（3）冷壓成型：將混合粉體采用60T壓機(jī)進(jìn)行壓制；
（4）粉體成型后放入模具中，進(jìn)行高溫煅燒，溫度為1150℃，壓力600MPa，時(shí)間5h；
（5）煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷。
對(duì)得到的塊狀羥基磷灰石/鈦酸鈉復(fù)合生物陶瓷進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)生物陶瓷的性能：硬度820HV；壓縮強(qiáng)度1080MPa；抗彎強(qiáng)度420MPa；韌性16MPa·m1/2。
對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。