本发明专利技术公开了一种应用于骨植入材料的钛/磷酸三钙复合材料，具有连续网络结构，复合材料中的磷酸三钙的质量占复合材料质量的10wt％～50wt％，所述磷酸三钙为α-TCP或α-TCP与β-TCP的混合物，所述α-TCP与β-TCP的质量比为1～9:1。本发明专利技术的制备方法包括以下步骤：1)溶液配制；2)制备磷酸三钙；3)将钛和磷酸三钙混合、球磨后采用放电等离子烧结法制成钛/磷酸三钙复合材料。本发明专利技术的钛/磷酸三钙复合材料，具有金属与陶瓷的连续网络结构，既具有优良的力学性能、强度和弹性模量接近人体骨，同时又具有优异的生物活性、可降解性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型复合材料及其制备方法，尤其涉及一种应用于骨植入材料的 钛/磷酸三钙复合材料及其制备方法。
技术介绍
钛及钛合金具有较好的力学性能、韧性、生物相容性和耐蚀性等，被广泛应用于承 重部位的骨植入体材料。但钛及钛合金作为生物材料却存在两大问题，一是力学性能不 匹配，弹性模量远高于人体骨，导致主要的应力由植入骨承受和传导，宿主骨由于"应力屏 蔽"，缺少足够的应力刺激，导致出现骨溶解现象，这也是假体松动的重要原因之一；二是钛 及钛合金不具备生物活性，与人体骨之间无法形成化学键合，钛假体和人体骨组织之间易 形成纤维包囊，或仅在有限的界面与骨组织直接接触，远期临床结果可能导致假体松动。为 了提高钛及钛合金的生物活性，可对材料进行表面改性，如化学侵蚀，或在金属基体上涂覆 生物活性涂层（如羟基磷灰石（HA)，高分子，磷酸氢钙等）、复合涂层和梯度涂层等。但是 由于陶瓷与金属的界面问题和涂层技术所涉及的一系列复杂问题，涂层与基体的结合强度 低，容易剥落，而导致移植失败。 另一种提高钛及钛合金生物活性的方法是将钛或钛合金与具有生物活性的材料 制备成复合材料，如 Ti/HA (Arif in A, et. Al.，Materials&Design. 2014, 55:165-175.)， Ti/45S5 生物玻璃（Jurczyk K.，et.Al.，Materials&Design. 2011，32:2554-2560.)等。 Ti/45S5生物玻璃虽然具有优良的生物活性和强度，但是其弹性模量（llOGPa)却远高于 人体骨（7-25GPa)。Ti/HA复合材料的研宄报道较多，这主要是因为HA与人体骨组织的 无机成分类似，具有优越的生物活性。Ti/HA材料植入动物体内后能与宿主骨之间形成化 学骨键合界面（Ning C.，Acta Biomaterialia. 2008, 4:1944-1952.)。粉末冶金法制备 Ti/HA复合材料也存在问题，研宄表明，烧结温度在800°C以上，HA开始分解，生成CaO和 水蒸气；Ti会与HA中的自由羟基（-OH)发生反应生成Ti0 2;HA进一步与1102反应生成 Ca3(P04)2(TCP)、CaTi0 3、CaTi205、Ti-P化合物等，甚至在复合材料中检测不到Ti和HA相 (Anawati, Corrosion Science. 2013, 70:212-220.);分解产物和反应产物中，CaO和 1102的 生成应当被避免，因为CaO在体液环境中会转变成Ca(0H)2，从而导致材料力学性能的下降 和材料的分解，而110 2则会抑制钛粉末的烧结（Gemelli E.，Materials Science and Eng ineering:C. 2012, 32:1011-1015.)。理想的骨植入材料是应该在没有瞬时力学性能损失的 情况下逐渐被新骨替换，所以需要材料具有可降解性或可吸收性。HA是磷酸钙化合物中最 稳定的相（37°C时的溶解度为 0.000096mg LiMCarrodeguas RG，et.al.，Acta Biomateri alia. 2011，7:3536-3546.)，因此上述钛基复合材料虽然生物活性提高了，但是不具有降解 性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有优良的力学性 能、生物活性、可降解性的、在生物医用骨植入材料中的应用的钛/磷酸三钙复合材料及其 制备方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为： -种应用于骨植入材料的钛/磷酸三钙复合材料，具有连续网络结构，复合材 料中的磷酸三妈的质量占复合材料质量的l〇wt%~50wt%，所述磷酸三妈为a -TCP或 a -TCP与0 -TCP的混合物，所述a -TCP与0 -TCP的质量比为1~9:1。 作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种上述复合材料的制备方法，包括以下 步骤： 1)溶液配制：按钙磷元素的摩尔比为1. 5,将可溶性钙盐配制成Ca2+浓度为 0? 15~0? 45mol/L的钙盐溶液，磷酸盐配制成P0/1农度为0? 1~0? 3mol/L的磷酸盐溶液； 2)制备a -TCP :将步骤1)中的钙盐溶液以1~4mL/min的滴加速度滴加到磷酸 盐溶液中，控制溶液的pH值为6~8,并磁力搅拌2~4h，离心或抽滤分离后得到沉淀；然 后将得到的沉淀在60~80°C下干燥12~24h，然后将干燥后的沉淀研磨后放入高温炉中， 在1100~1350°C下煅烧2~4小时，急冷，得到a -TCP粉末； 3)烧结：将步骤2)制备的a -TCP粉末与含钛粉末混合、球磨后，利用放电等离子 烧结法制成所述钛/磷酸三钙复合材料。 作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种上述复合材料的制备方法，包括以下 步骤： 1)溶液配制：按钙磷元素的摩尔比为1.5,将可溶性钙盐配制成Ca2+浓度为 0? 15~0? 45mol/L的钙盐溶液，磷酸盐配制成P0/1农度为0? 1~0? 3mol/L的磷酸盐溶液； 2)制备a -TCP :将步骤1)中的钙盐溶液以1~4mL/min的滴加速度滴加到磷酸 盐溶液中，控制溶液的pH值为6~8,并磁力搅拌2~4h，离心或抽滤分离后得到沉淀；将 得到的沉淀在60~80°C下干燥12~24h，然后将干燥后的沉淀研磨后放入高温炉中，在 1100~1350°C下煅烧2~4小时，急冷，得到a -TCP粉末； 制备0 -TCP:将步骤1)中的钙盐溶液以1~4mL/min的滴加速度滴加到磷酸盐溶 液中，控制溶液的pH值为9~12,并磁力搅拌2~4h，离心或抽滤分离后得到沉淀；将得到 的沉淀在60~80°C下干燥12~24h，然后将干燥后的沉淀研磨后放入高温炉中，在800~ 1000°C下煅烧2~4小时，随炉冷却，得到0 -TCP粉末； 3)烧结：将步骤2)制备的a-TCP粉末、0-TCP粉末与含钛粉末混合、球磨后，利 用放电等离子烧结法制成所述钛/磷酸三钙复合材料。 上述的制备方法，优选的，所述步骤1)中，可溶性钙盐为Ca(N03)2*4H20;所述磷酸 盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、焦磷酸、 焦磷酸钠和三聚磷酸钠中的一种或几种。 上述的制备方法，优选的，所述步骤2)中，溶液的pH值是通过添加pH值调节剂控 制的，所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、尿素、氨水和二甲基甲酰胺中的一种或几种。 上述的制备方法，优选的，所述步骤2)中，离心的速率为6000~lOOOOrpm;抽滤 采用的微滤膜孔径大小为〇. 22~0. 45ym。 上述的制备方法，优选的，所述步骤3)中，为了防止粉末粘壁、团聚，混合的过程 中加入硬脂酸锌；球磨的时间为4~12h，球磨的转速为150~300r/min。 上述的制备方法，优选的，所述步骤3)中，含钛粉末为钛粉或者氢化钛粉；所述 a -TCP粉末与钛粉的质量比为1~9:1。 上述的制备方法，优选的，所述步骤3)中，含钛粉末为钛粉或者氢化钛粉；所述 a -TCP粉末与0 -TCP粉末的总质量与钛粉的质量比为1~9:1，其中a -TCP粉末与0 -TC本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用于骨植入材料的钛/磷酸三钙复合材料，其特征在于，所述复合材料具有连续网络结构，复合材料中的磷酸三钙的质量占复合材料质量的10wt％～50wt％，所述磷酸三钙为α‑TCP或α‑TCP与β‑TCP的混合物，所述α‑TCP与β‑TCP的质量比为1～9:1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谭彦妮，刘咏，夏智斌，汤菡纯，周睿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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