一种镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法技术

技术编号:14175763 阅读:184 留言:0更新日期:2016-12-13 04:21
本发明专利技术涉及一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,通过四针ZnOW晶须的表面修饰,使其表面带上正电离子基团;并在镁合金表面制备多孔结构羟基磷灰石层,以这种表面带上正电离子基团的四针ZnOW晶须加入电沉积液,以这种复合电沉积液对镁合金表面多孔结构羟基磷灰石层进行复合电沉积,本发明专利技术的制备方法使四针ZnOW晶须弥散分布于羟基磷灰石层,形成羟基磷灰石的增强相,有效提高了羟基磷灰石层强度和韧性,且制备的镁合金羟基磷灰石/四针ZnOW晶须复合膜具有优良的抗菌、耐蚀和生物相容性。

Method for preparing novel magnesium alloy hydroxyapatite composite membrane

The invention relates to a preparation method of a new type of magnesium alloy hydroxyapatite composite membrane by surface modification, four pin ZnOW whisker, the surface of positively charged ionic groups; and preparation of porous hydroxyapatite layer on the surface of magnesium alloy, electrodeposition to join the four pin ZnOW whisker on the surface of the charged ion radical in this group, the composite electrodeposition on the surface of magnesium alloy porous hydroxyapatite layer of composite electrodeposition, the preparation method of the invention, the four pin ZnOW whisker dispersed on the hydroxyapatite layer, forming hydroxyapatite reinforced phase, effectively improve the strength and toughness of hydroxyl apatite, and magnesium alloy preparation of hydroxyapatite / four pin ZnOW whisker composite membrane has excellent antibacterial and corrosion resistance and biocompatibility.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用镁合金表面处理领域,特别是一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法
技术介绍
镁合金具有低密度、高比强度,其弹性模量和屈服强度与骨骼相近,是理想的人体骨骼植入医用材料。但是镁合金在生理环境下的耐蚀性较差,降解速度过快,成为人体骨骼植入医用材料应用的难题。羟基磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))具有较好的耐蚀性能,有优良的生物相容性,因而在镁合金表面制备羟基磷灰石层有利于抑制镁合金在生理环境中的降解,也有利于提高植入体的生物相容性。但是羟基磷灰石的强度低、韧性差限制其在人体承重和运动部份骨骼的应用,此外,羟基磷灰石优良的生物活性还会致使病菌黏附及繁殖生长。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供了一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,该制备方法包括四针ZnOW晶须表面修饰处理以及镁合金羟基磷灰石/四针ZnOW晶须复合膜的制备。按本专利技术描述方法制备的镁合金复合膜,由于其四针ZnOW晶须弥散分布于羟基磷灰石层,有效提高了羟基磷灰石层强度和韧性;此外,由于四针ZnOW晶须对黄色葡萄球菌、大肠杆菌和沙门氏菌等病菌有较强的杀灭作用,因而镁合金羟基磷灰石/四针ZnOW晶须复合膜具有优良的抗菌、耐蚀和生物相容性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,包含如下步骤:步骤[1]四针ZnOW晶须的表面修饰处理;步骤[2]镁合金多孔结构羟基磷灰石层的制备;步骤[3]经修饰处理的四针ZnOW晶须的复合电沉积。优选的,所述步骤[1]具体包括如下操作:a1.修饰液的配制:将浓度为分析纯的十二烷基三苯基溴化磷、十八烷基二甲基苄基氯化铵和癸基三甲基溴化铵加入去离子水中,形成修饰液;a2.四针ZnOW晶须的表面修饰:将5-20g四针ZnOW晶须加入1L的所述修饰液中,在室温下以超声波分散0.5-1小时以使四针ZnOW晶须充分分散,然后静置0.5-2小时,制得表面正离子基团修饰的四针ZnOW晶须。优选的,步骤a1中所述修饰液中十二烷基三苯基溴化磷浓度为0.5-4mmol/L,十八烷基二甲基苄基氯化铵浓度为1.5-9mmol/L,癸基三甲基溴化铵浓度为4-15mmol/L。优选的,所述步骤[2]具体包括如下操作:b1.镁合金磷钙基层的制备:将浓度为分析纯的乳酸钙、葡萄糖酸钙、硝酸钙和60%的磷酸加入去离子水中形成处理液;加热处理液至60-80℃,将镁合金浸入进行2-5分钟的化学转化处理,转化处理过程中进行充分的机械搅拌,获得镁合金磷钙基层;b2.镁合金多孔结构羟基磷灰石层的制备:将羟基磷灰石微米颗粒加入丙酮有机溶剂,使其重量百分比为20%-35%,在室温下以超声波分散10-30分钟形成稳定的羟基磷灰石微米颗粒丙酮分散体系。在去离子水中加入乳酸钙、葡萄糖酸钙和60%的磷酸,形成磷钙溶液;将配制的100-300mL磷钙溶液与1L羟基磷灰石微米颗粒丙酮分散体系充分混合后作为电沉积液,将表面获得磷钙基层的镁合金作为阴极,铂为阳极,电沉积温度为60-80℃,在恒电压值为5-20V的条件下电沉积10-40分钟,从而在镁合金表面获得多孔结构羟基磷灰石层。优选的,步骤b1中所述处理液中乳酸钙、葡萄糖酸钙、硝酸钙和60%的磷酸的浓度分别为85-230g/L、170-310g/L、10-45g/L和240-430mL/L;步骤b2中所述磷钙溶液中乳酸钙、葡萄糖酸钙和60%磷酸的浓度分别为25-140g/L、40-110g/L和30-70mL/L。优选的,所述步骤[3]具体包括如下操作:c1.四针ZnOW晶须复合电沉积液的配制:将浓度为分析纯的葡萄糖酸钙、氢氧化钙、60%磷酸和经表面修饰处理的四针ZnOW晶须加入去离子水中形成电沉积液;c2.四针ZnOW晶须的复合电沉积步骤:以表面已经生长多孔结构羟基磷灰石层的镁合金为阴极,铂为阳极;在电流密度范围为380-710mA/cm2的条件下进行恒电流电沉积,在60-80℃下电沉积30-60分钟,从而在镁合金表面形成了羟基磷灰石/四针ZnOW晶须复合膜。优选的,步骤c1中所述电沉积液中葡萄糖酸钙、氢氧化钙、60%的磷酸和经表面修饰处理的四针ZnOW晶须的浓度分别为10-30g/L、5-20g/L、10-45mL/L和160-310g/L。本专利技术的积极效果:根据本专利技术方法制备的镁合金抗菌耐蚀羟基磷灰石/四针ZnOW晶须复合膜,一方面充分发挥了四针ZnOW晶须对黄色葡萄球菌、大肠杆菌和沙门氏菌等病菌有较强杀灭作用的特点,另一方面还利用了四针ZnOW晶须超高强度的特性,使得四针ZnOW晶须作为增强相弥散分布于羟基磷灰石层。由于经修饰处理后的四针ZnOW晶须表面带有正电离子基团,四针ZnOW晶须间受到强烈的静电斥力,电沉积液里的四针ZnOW晶须分散性较好,在磷灰石层微孔区的强烈的负电场作用下,增强了对四针ZnOW晶须的异性静电吸引作用,从而使四针ZnOW晶须弥散分布于羟基磷灰石层,而且形成羟基磷灰石的增强相,有效提高了羟基磷灰石层强度和韧性。此外,由于四针ZnOW晶须对黄色葡萄球菌、大肠杆菌和沙门氏菌等病菌有较强的杀灭作用,且四针ZnOW晶须表面带有正电离子基团对其杀菌作用有显著增强功能,因而制备的镁合金羟基磷灰石/四针ZnOW晶须复合膜具有优良的抗菌、耐蚀和生物相容性。附图说明图1是本专利技术所述复合膜的制备流程示意图;图2是本专利技术所述复合膜的结构示意图;图3是本专利技术实施例1、实施例2及对比例的抑菌实验结果;图4是本专利技术实施例1、实施例2及对比例在5%NaCl溶液的腐蚀电位、腐蚀电流和磨损实验磨损量的实验结果。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明。参照图1和图2,本专利技术优选实施例提供一种一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,按下列步骤顺序进行:①修饰液的配制:将浓度为分析纯的十二烷基三苯基溴化磷、十八烷基二甲基苄基氯化铵和癸基三甲基溴化铵加入去离子水中,形成十二烷基三苯基溴化磷浓度为0.5mmol/L-4mmol/L、十八烷基二甲基苄基氯化铵浓度为1.5mmol/L-9mmol/L和癸基三甲基溴化铵浓度为4mmol/L-15mmol/L的修饰液。②四针ZnOW晶须的表面修饰:将5-20g四针ZnOW晶须加入1L上述修饰液中,在室温下以超声波分散0.5-1小时以使四针ZnOW晶须充分分散,然后静置0.5-2小时,制得表面正离子基团修饰的四针ZnOW晶须。③镁合金磷钙基层的制备:将浓度为分析纯的乳酸钙、葡萄糖酸钙、硝酸钙和60%的磷酸加入去离子水中形成乳酸钙、葡萄糖酸钙、硝酸钙和60%的磷酸浓度分别为85g/L-230g/L、170g/L-310g/L、10g/L-45g/L和240mL/L-430mL/L的处理液。加热处理液至60-80℃,将镁合金浸入处理液中进行2-5分钟的化学转化处理,转化处理过程中进行充分的机械搅拌,获得镁合金磷钙基层。④镁合金多孔结构羟基磷灰石层的制备:将羟基磷灰石微米颗粒加入丙酮有机溶剂,使其重量百分比为20%-35%,在室温下以超声波分散10-30分钟形成稳定的羟基磷灰石微米颗粒丙酮分散体系。在去离子水中加入乳酸钙、葡萄糖酸钙和6本文档来自技高网...
一种镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法

【技术保护点】
一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:步骤[1]四针ZnOW晶须的表面修饰处理;步骤[2]镁合金多孔结构羟基磷灰石层的制备;步骤[3]经修饰处理的四针ZnOW晶须的复合电沉积。

【技术特征摘要】
1.一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,其特征在于,包含如下步骤:步骤[1]四针ZnOW晶须的表面修饰处理;步骤[2]镁合金多孔结构羟基磷灰石层的制备;步骤[3]经修饰处理的四针ZnOW晶须的复合电沉积。2.根据权利要求1所述的一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,其特征在于:所述步骤[1]具体包括如下操作:a1.修饰液的配制:将浓度为分析纯的十二烷基三苯基溴化磷、十八烷基二甲基苄基氯化铵和癸基三甲基溴化铵加入去离子水中,形成修饰液;a2.四针ZnOW晶须的表面修饰:将5-20g四针ZnOW晶须加入1L的所述修饰液中,在室温下以超声波分散0.5-1小时以使四针ZnOW晶须充分分散,然后静置0.5-2小时,制得表面正离子基团修饰的四针ZnOW晶须。3.根据权利要求2所述的一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,其特征在于:步骤a1中所述修饰液中十二烷基三苯基溴化磷浓度为0.5-4mmol/L,十八烷基二甲基苄基氯化铵浓度为1.5-9mmol/L,癸基三甲基溴化铵浓度为4-15mmol/L。4.根据权利要求1所述的一种新型镁合金羟基磷灰石复合膜的制备方法,其特征在于:所述步骤[2]具体包括如下操作:b1.镁合金磷钙基层的制备:将浓度为分析纯的乳酸钙、葡萄糖酸钙、硝酸钙和60%的磷酸加入去离子水中形成处理液;加热处理液至60-80℃,将镁合金浸入进行2-5分钟的化学转化处理,转化处理过程中进行充分的机械搅拌,获得镁合金磷钙基层;b2.镁合金多孔结构羟基磷灰石层的制备:将羟基磷灰石微米颗粒加入丙酮有机溶剂,使其重量百分比为20%-35%,在室温下以超声波分散10-30分钟形成稳定的羟基磷灰石微米颗粒丙酮分散体系;在去离子水中加入乳酸钙、...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵明王学良陈睿王宇
申请(专利权)人:北方工业大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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