一种抗压强度和断裂韧性较好的生物陶瓷制造技术

本发明专利技术公开了一种抗压强度和断裂韧性较好的生物陶瓷，涉及生物材料领域，由以下质量份数的各个组分制备而成：磷酸三钙40‑60份、氧化锆20‑40份、硅酸钙5‑15份、纳米氧化钛3‑6份、麦饭石粉3‑6份、偏磷酸钾4‑9份和纳米氧化钨2‑5份。一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷的制备方法，制备步骤如下：(1)称量；(2)球磨；(3)冷压成型；(4)高温煅烧；(5)冷却。本发明专利技术提供的磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷生物相容性较好，生物活性较高，同时具有良好的抗压强度和断裂韧性，是一种理想的骨骼修复替代材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物材料领域，特别涉及一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷及该生物陶瓷的制备方法。
技术介绍
随着材料科技的发展，生物材料因其对机体组织进行修复、替代与再生的特殊性能，已经成为当今生物医学领域重要的研究方向之一。生物硬组织代用材料最早是使用体骨、动物骨，后来发展到采用不锈钢和塑料，由于不锈钢存在溶析、腐蚀和疲劳问题，塑料存在稳定性差和强度低的问题。因此造成生物材料发展的瓶颈，生物陶瓷的出现，改善了现有替代材料的不足，因其诸多优势，因此，生物陶瓷具有了广阔的发展前景。磷酸钙陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要种类，目前研究和应用最多的是羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)。磷酸钙陶瓷含有CaO和P2O5两种成份，是构成人体硬组织的重要无机物质，植入人体后，其表面同人体组织可通过键的结合，达到完全亲和。其中，磷酸三钙(TCP)中，目前广泛应用的生物降解陶瓷β-磷酸三钙(简称β-TCP)，属三方晶系，钙磷原子比为1.5，是磷酸钙的一种高温相。β-TCP的最大优势就是生物相容性好，植入机体后与骨直接融合，无任何局部炎性反应及全身毒副作用。钙磷比在决定体内溶解性和吸收趋势上起着重要作用，所以和HA相比TCP更易于在体内溶解，其溶解度约比HA高10-20倍。常用的β-TCP植入体内可逐渐降解，降解速率可因其表面构造，结晶构型，含孔率及植入动物的不同而异，其强度常随降解而减弱。与其他陶瓷相比，β-TCP陶瓷更类似于人骨和天然牙的性质和结构在生物体内，羟基磷灰石的溶解是无害的，并且依靠从体液中补充钙和磷酸根离子等形成新骨，可在骨骼接合界面产生分解、吸收和析出等反应，实现牢固结合。β-TCP陶瓷的缺点是机械强度偏低，经不起力的冲击。将β-TCP与其他材料混合，制成双相或多相陶瓷，是提高其力学强度的方法之一。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷及其制备方法。本专利技术的技术方案：一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，由以下质量份数的各个组分制备而成：磷酸三钙40-60份、氧化锆20-40份、硅酸钙5-15份、纳米氧化钛3-6份、麦饭石粉3-6份、偏磷酸钾4-9份和纳米氧化钨2-5份。作为优选，各个组分的质量份数为：磷酸三钙45-58份、氧化锆25-36份、硅酸钙9-12份、纳米氧化钛4-5份、麦饭石粉4-5份、偏磷酸钾6-8份和纳米氧化钨3-4份。作为优选，各个组分的质量份数为：磷酸三钙52份、氧化锆32份、硅酸钙10份、纳米氧化钛4份、麦饭石粉5份、偏磷酸钾7份和纳米氧化钨3份。一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷的制备方法，制备步骤如下：（1）称量：准确称取各个组分；（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；（3）冷压成型：将混合粉体进行冷压成型；（4）粉体成型后放入模具中，进行高温煅烧，温度为1100℃-1350℃，压力300-700MPa，时间2-8h；（5）煅烧之后，待冷却取出，即得到块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷。作为优选，步骤（4）中煅烧的温度为1200℃。作为优选，步骤（4）中煅烧的压力为580MPa。有益效果：本专利技术提供的磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，是一种复合生物活性陶瓷，磷酸三钙生物活性陶瓷具有十分理想的生物相容性，且可缓慢释放钙磷离子，但是其力学性能较不理想；氧化锆生物陶瓷是生物惰性陶瓷，生物相容性较好，力学性能较好，但是并不具备生物活性，因此，两两种生物陶瓷材料结合在一起，制备双相复合生物陶瓷，不仅继承了磷酸三钙优良的生物活性，且提高了生物陶瓷的力学性能。因此，本专利技术提供的磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷生物相容性较好，生物活性较高，同时具有良好的抗压强度和断裂韧性，是一种理想的骨骼修复替代材料。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。实施例1：一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，包括以下质量份数的各个组分：磷酸三钙40份、氧化锆20份、硅酸钙5份、纳米氧化钛3份、麦饭石粉3份、偏磷酸钾4份和纳米氧化钨2份。根据本专利技术提供的制备方法制备磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，步骤如下：（1）称量：准确称取各个组分；（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；（3）冷压成型：将混合粉体采用60T压机进行压制；（4）粉体成型后放入模具中，进行高温煅烧，温度为1300℃，压力400MPa，时间4h；（5）煅烧之后，待冷却取出，即得到块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷。对得到的块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷进行检测，检测生物陶瓷的性能：硬度1020HV；压缩强度1790MPa；抗弯强度780MPa；韧性16MPa·m1/2。实施例2：一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，包括以下质量份数的各个组分：磷酸三钙60份、氧化锆40份、硅酸钙15份、纳米氧化钛6份、麦饭石粉6份、偏磷酸钾9份和纳米氧化钨5份。根据本专利技术提供的制备方法制备磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，步骤如下：（1）称量：准确称取各个组分；（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；（3）冷压成型：将混合粉体采用60T压机进行压制；（4）粉体成型后放入模具中，进行高温煅烧，温度为1300℃，压力400MPa，时间7h；（5）煅烧之后，待冷却取出，即得到块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷。对得到的块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷进行检测，检测生物陶瓷的性能：硬度1050HV；压缩强度1820MPa；抗弯强度830MPa；韧性18MPa·m1/2。实施例3：一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，包括以下质量份数的各个组分：磷酸三钙45份、氧化锆25份、硅酸钙9份、纳米氧化钛4份、麦饭石粉4份、偏磷酸钾6份和纳米氧化钨3份。根据本专利技术提供的制备方法制备磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，步骤如下：（1）称量：准确称取各个组分；（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；（3）冷压成型：将混合粉体采用60T压机进行压制；（4）粉体成型后放入模具中，进行高温煅烧，温度为1200℃，压力580MPa，时间6h；（5）煅烧之后，待冷却取出，即得到块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷。对得到的块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷进行检测，检测生物陶瓷的性能：硬度1030HV；压缩强度1810MPa；抗弯强度790MPa；韧性16MPa·m1/2。实施例4：一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，包括以下质量份数的各个组分：磷酸三钙58份、氧化锆36份、硅酸钙12份、纳米氧化钛5份、麦饭石粉5份、偏磷酸钾8份和纳米氧化钨4份。根据本专利技术提供的制备方法制备磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，步骤如下：（1）称量：准确称取各个组分；（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；（3）冷压成型：将混合粉体采用60T压机进行压制；（4）粉体成型后放入模具中，进行高温煅烧，温度为1200℃，压力580MPa，时间6h；（5）煅烧之后，待冷却取出，即得到块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷。对得到的块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷进行检测，检测生物陶瓷的性能：硬度1040HV；压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，其特征在于，由以下质量份数的各个组分制备而成：磷酸三钙40份、氧化锆20份、硅酸钙5份、纳米氧化钛3份、麦饭石粉3份、偏磷酸钾4份和纳米氧化钨2份；所述的磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷的制备方法，制备步骤如下：（1）称量：准确称取各个组分；（2）球磨：将各个组分混合在一起，放入球磨机进行研磨混合；（3）冷压成型：将混合粉体进行冷压成型；（4）粉体成型后放入模具中，进行高温煅烧，温度为1300℃，压力400MPa，时间4h；（5）煅烧之后，待冷却取出，即得到块状磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷，其特征在于，由以下质量份数的各个组分制备而成：磷酸三钙40份、氧化锆20份、硅酸钙5份、纳米氧化钛3份、麦饭石粉3份、偏磷酸钾4份和纳米氧化钨2份；所述的磷酸三钙/氧化锆生物陶瓷的制备方法，制备步骤如下：（1）称量：准确称取...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：蒋超，
类型：发明
国别省市：江苏;32