羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料及其制备方法，所述宏观尺度有序结构材料是由羟基磷灰石超长纳米线自组装形成的在宏观尺度的至少一个维度上大于1毫米的纳米线有序排列的有序结构材料。本发明专利技术制备得羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料也可用于生物医药领域，也可用于阻燃、耐火、耐高温、隔热、印刷、纺织、耐火材料、污染物处理、空气净化等众多领域。

Macroscopic scale ordered structure material based on hydroxyapatite super long nanowire and preparation method thereof

The present invention relates to a preparation method of macro scale hydroxyapatite nanowires long ordered structure material and method based on the macro scale ordered structure materials are ordered structure materials nanowires at least one dimension in the macro scale formed by self-assembly of nano hydroxyapatite on the ultra long line is greater than 1 mm in order. The present invention prepared hydroxyapatite long nanowires macro scale ordered structure materials can also be used in the biomedical field, can also be used for flame retardant, fire resistance, high temperature, heat insulation, printing, textile, refractory materials, pollutant treatment, air purification and other fields.

【技术实现步骤摘要】
基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料及其制备方法
本专利技术属于无机纳米材料制备领域，涉及一种羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料及其制备方法。
技术介绍
羟基磷灰石广泛存在于脊椎动物的骨和牙齿等硬组织中。脊椎动物的骨组织是一个有机/无机复合体系，含有约70wt.％的羟基磷灰石和约20wt.％的胶原蛋白；其中羟基磷灰石是以纳米尺度一维结构的形式存在，并与纤维状胶原蛋白通过自组装的方式形成有序的宏观结构，以满足生物体执行各项生理功能所需要的力学强度和韧性等性能。对于生物材料的研制来说，制备理想的生物材料应当首先从生物体内寻找启发。生物材料与天然生物组织的相似程度越高，其生物相容性、生物活性等性能就越好。因此，人工合成的羟基磷灰石类生物材料被认为具有良好的生物相容性，并且在植入人体后不会发生排斥反应，且人工合成的羟基磷灰石生物材料已被应用于骨缺损修复、药物/基因载体等多个领域。羟基磷灰石纳米结构材料的制备和结构调控是生物材料领域的一个重要研究方向。随着纳米科学技术和生物医学的发展，对生物材料的要求也不断提高。羟基磷灰石纳米结构材料的合成新方法探索、结构/尺寸/形貌调控、性能研究和应用探索将越来越重要。具有有序结构的羟基磷灰石材料的研究已有报道。但是，以往研究报道的羟基磷灰石有序结构多为微米级尺寸，属于微观有序结构，很少有超过100微米连续的羟基磷灰石有序纳米结构材料的报道。目前，已报道的羟基磷灰石有序结构难以达到满足实际应用的宏观尺度(大于1毫米)的要求。迄今为止，本领域尚未见制备羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度大尺寸有序结构材料的方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种新颖的基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料及其制备方法，从而解决现有羟基磷灰石纳米结构有序结构材料制备技术中存在的问题。一方面，本专利技术提供了一种基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料，所述宏观尺度有序结构材料是由羟基磷灰石超长纳米线自组装形成的在宏观尺度的至少一个维度上大于1毫米的纳米线有序排列的有序结构材料。本专利技术制备的基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料可进一步加工制备成膜状、编织状、绳状和其它三维结构的有序结构产品。由于羟基磷灰石作为一种重要的无机生物材料，是脊椎动物骨和牙齿的主要无机成分，具有良好的生物相容性，已作为典型的生物医用材料被应用于包括骨组织修复在内的众多生物医学领域。本专利技术制备得羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料也可用于生物医药领域，也可用于阻燃、耐火、耐高温、隔热、印刷、纺织、耐火材料、污染物处理、空气净化等众多领域。较佳地，所述羟基磷灰石超长纳米线的直径为5～100nm，长度为20～1000μm。较佳地，所述有序结构材料中还包括添加剂，所述添加剂为胶原蛋白、明胶、透明质酸、甲克素、壳聚糖、丝素蛋白、聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚氨酯中的至少一种，所述添加剂的质量百分比为≤70wt％。本专利技术还提供了一种基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料的制备方法，将羟基磷灰石超长纳米线浆料通过连续注射的方式注射后，除去溶剂，得到羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度大尺寸有序结构材料。本专利技术将预先制备好的羟基磷灰石超长纳米线浆料通过连续注射的方式使得所述羟基磷灰石超长纳米线浆料中的羟基磷灰石超长纳米线定向排列，然后除去溶剂最终形成羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度大尺寸有序结构材料。较佳地，将羟基磷灰石超长纳米线浆料通过连续注射的方式注入到有机溶剂中，制备得到基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料(羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度大尺寸有序结构材料)。本专利技术将预先制备好的羟基磷灰石超长纳米线浆料通过注射的方式注入到有机溶剂中，羟基磷灰石超长纳米线浆料所含溶剂会在有机溶剂中扩散，羟基磷灰石超长纳米线会定向排列形成羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度大尺寸有序结构材料。较佳地，所述注射的方式为注射器注射、压缩注射或蠕动泵注射。所述注射的速率可以根据需要进行调控，一般不低于0.1ml/分钟，优选为1～60ml/分钟。本专利技术制备的宏观尺度羟基磷灰石超长纳米线有序结构的长度不受限制，可以通过调节羟基磷灰石超长纳米线浆料的注射量进行调控；宏观尺度羟基磷灰石超长纳米线有序结构的横截面的形状和宽度可以通过注射端口的形状和尺寸进行控制。较佳地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃中的至少一种。本专利技术中，可以通过溶剂热法制备羟基磷灰石超长纳米线浆料，包括：(1)将油酸和醇混合，搅拌下加入水溶性钙盐水溶液和强碱水溶液形成油酸钙前驱体；(2)加入水溶性磷源水溶液，于120～280℃进行溶剂热反应1～200小时，冷却后得到所述羟基磷灰石超长纳米线浆料。该浆料不需要洗涤或做其它进一步处理，可直接用于制备羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料。较佳地，所述醇为乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的至少一种。较佳地，所述水溶性钙盐和水溶性磷源摩尔比为1:10～10:1，优选为1:2～2:1。较佳地，所述油酸和醇的摩尔比为1:10～10:1，优选为1:3～3:1。较佳地，所述水溶性钙盐为氯化钙及其水合物、醋酸钙及其水合物、硝酸钙及其水合物、硫酸钙及其水合物中的至少一种，所述水溶性钙盐水溶液的摩尔浓度为0.01～10摩尔/升，优选0.05～5摩尔/升。较佳地，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、乙二胺、乙醇胺、尿素和氨水中的至少一种，所述碱水溶液的摩尔浓度为0.01～10摩尔/升，优选的摩尔浓度为0.2～2摩尔/升。较佳地，所述水溶性磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵以及上述水溶性磷酸盐的水合物中的至少一种，所述水溶性磷酸盐水溶液的摩尔浓度为0.01～10摩尔/升，优选0.05～5摩尔/升。较佳地，所述溶剂热处理的温度优选为150～220℃。所述溶剂热处理的时间优选为24～100小时。较佳地，所述羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料可采用水和有机溶剂清洗。清洗所用有机溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃。再一方面，本专利技术还提供了基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料在生物医学、阻燃、耐火、隔热、印刷、纺织、污染物处理、空气净化中的应用。本专利技术以溶剂热法制备的羟基磷灰石超长纳米线原始浆料为原料，通过将羟基磷灰石超长纳米线原始浆料注射到有机溶剂中制备羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料，该制备方法工艺简单、操作方便、环境友好，不需要复杂昂贵的设备，易于实现批量生产。本专利技术提供的制备方法工艺简单、成本低、环境友好、适合规模化生产，制备得到的羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料长度可控，且具有高柔韧性、优良的生物相容性和力学性能，采用所制备的羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材料可进一步加工制备成膜状、编织状、绳状和其它三维结构的有序结构产品，可应用于包括但不局限于生物医药、阻燃、耐火、耐高温、隔热、印刷、纺织、污染物处理、空气净化等众多领域。附图说明图1是根据本专利技术实施例1制备的羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度有序结构材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料，其特征在于，所述宏观尺度有序结构材料是由羟基磷灰石超长纳米线自组装形成的在宏观尺度的至少一个维度上大于1毫米的纳米线有序排列的有序结构材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料，其特征在于，所述宏观尺度有序结构材料是由羟基磷灰石超长纳米线自组装形成的在宏观尺度的至少一个维度上大于1毫米的纳米线有序排列的有序结构材料。2.根据权利要求1所述基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料，其特征在于，所述羟基磷灰石超长纳米线的直径为5～100nm，长度为20～1000μm。3.根据权利要求1或2所述基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料，其特征在于，所述有序结构材料中还可以包括添加剂，所述添加剂为胶原蛋白、明胶、透明质酸、甲克素、壳聚糖、丝素蛋白、聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚苯乙烯和聚氨酯中的至少一种，所述添加剂的质量百分比为≤70wt%。4.一种如权利要求1-3中任一项所述基于羟基磷灰石超长纳米线的宏观尺度有序结构材料的制备方法，其特征在于，将羟基磷灰石超长纳米线浆料通过连续注射的方式注射后，除去溶剂，得到羟基磷灰石超长纳米线宏观尺度大尺寸有序结构材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将羟基磷灰石超长纳米线浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱英杰，陈峰，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31