本文關(guān)鍵詞： 羥基磷灰石 熱力學(xué) 動力學(xué) 摻雜羥基磷灰石 金屬氧化物 可溶性鹽　出處：《東南大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2. HA)具有良好的生物相容性、生物活性和骨傳導(dǎo)性,被廣泛用作骨修復(fù)和替代材料。本文首先對中和法合成羥基磷灰石粉末的化學(xué)原理、熱力學(xué)進行了理論分析,分析了合成過程中影響羥基磷灰石純度的工藝因素。然后,對中和法合成羥基磷灰石的中間相進行了研究,分析了影響氫氧化鈣-磷酸(Ca(OH)2-H3PO4)體系合成羥基磷灰石的動力學(xué)因素,建立實際合成羥基磷灰石的反應(yīng)模型,并對合成工藝進行了優(yōu)化。研究了反應(yīng)溫度、添加無水乙醇、調(diào)節(jié)反應(yīng)時間、加入分散劑等輔助措施對合成羥基磷灰石粉末物相、形貌等的影響。最后,采用中和法合成了摻雜羥基磷灰石。對Ca(OH)2-H3PO4體系合成羥基磷灰石的熱力學(xué)分析發(fā)現(xiàn),反應(yīng)過程中存在著二水磷酸氫鈣(DCPD)、磷酸三鈣(TCP)、HA三種沉淀產(chǎn)物,其合成過程經(jīng)歷了DCPD→ TCP→HA的轉(zhuǎn)化過程。原料Ca(OH)2粒度在75-100μm,加入量為0.15mol/L,磷酸滴加時間為60mmin是合成HA的最佳條件。當(dāng)Ca(OH)2原料粒度大于100μm,磷酸的滴加時間分別為10min、120min, Ca(OH)2加入量為0.3mol/L、0.45mol/L時,合成HA粉末的XRD圖譜中存在著TCP和氧化鈣(CaO)。應(yīng)用Ca(OH)2-H3PO4體系合成羥基磷灰石,在反應(yīng)過程中Ca(OH)2電離出氫氧根離子(OH-)的速率與磷酸電離出氫離子(H+)的速率達到動態(tài)平衡,此時,H3P04與Ca(OH)2顆粒作用形成的反應(yīng)產(chǎn)物不會在Ca(OH)2表面沉積,液固反應(yīng)界面處離子擴散傳質(zhì)不會受到限制,合成反應(yīng)能進行徹底,合成產(chǎn)物是單一的HA。反之,Ca(OH)2的電離速度過慢、生成的反應(yīng)產(chǎn)物在其表面沉積等因素將影響液固界面處離子擴散傳質(zhì),從而影響最終生成產(chǎn)物的純度。采用球磨工藝對Ca(OH)2-H3PO4體系的反應(yīng)產(chǎn)物進行球磨處理,可強化反應(yīng)體系中的傳質(zhì)過程,促進液固多相反應(yīng)的進程,提高合成羥基磷灰石粉末的純度。在實驗的基礎(chǔ)上,建立了實際應(yīng)用Ca(OH)2-H3PO4體系合成羥基磷灰石過程中的反應(yīng)模型。在反應(yīng)模型的指導(dǎo)下,讓中和法合成羥基磷灰石的工藝具有可控性、重復(fù)性,提高合成羥基磷灰石粉末的純度和合成效率。反應(yīng)溫度在0℃-80℃區(qū)間,合成的最終產(chǎn)物是HA。隨著溫度的升高,合成HA粉末的粒度也逐漸增大。為研究低溫合成過程,采用水-乙醇作為混合溶液,乙醇加入量對合成過程有影響。在-10℃和-20℃時,合成的產(chǎn)物都是TCP。在0℃,無水乙醇的量等于溶液總體積的10%和27%時,合成的粉末是HA；當(dāng)其體積為溶液總體積的38%時,合成的產(chǎn)物是TCP。在Ca(OH)2-H3PO4體系合成HA過程中加入分散劑不會對合成的最終產(chǎn)物產(chǎn)生影響,十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為分散劑其性能優(yōu)于聚乙二醇(PEG)。采用中和法合成銀摻雜羥基磷灰石(AgHA),隨著銀(Ag)摻雜量的增加,合成AgHA粉末的結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性會隨之下降,粉末中出現(xiàn)TCP的衍射峰；當(dāng)銀的摻雜量達到5%時,合成粉末中同時存在TCP和磷酸銀(Ag3PO4)的雜峰。分別以氧化鋅(ZnO)和六水硝酸鋅(Zn(NO3)2·6H2O)為鋅(Zn)源均能合成鋅摻雜羥基磷灰石(ZnHA)。隨著摻雜量的增加,合成粉末的熱穩(wěn)定性等隨之降低,粉末的XRD圖譜中出現(xiàn)TCP的衍射峰；當(dāng)鋅摻雜量為5%時,合成粉末中出現(xiàn)磷酸鋅(Zn3(PO4)2)的衍射峰。最后,以氧化鎂(MgO)和六水硝酸鎂(Mg(NO)2·6H2O)為摻雜鎂(Mg)源均能合成鎂摻雜羥基磷灰石(MgHA)。隨著鎂摻雜量的增加,合成粉末的結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性都隨之下降,粉體中出現(xiàn)TCP的衍射峰；當(dāng)鎂摻雜量為5%時,合成粉末中存在著TCP和磷酸鎂(Mg3(PO4)2)衍射峰。研究表明,可用摻雜元素的氧化物代替對應(yīng)的可溶性鹽,應(yīng)用中和法合成摻雜羥基磷灰石。
[Abstract]:Hydroxyapatite (Ca10 (PO4) 6 (OH) 2. HA) has good biocompatibility, biological activity and bone conduction, is widely used as bone repair and substitute materials. Firstly, the chemical principle on the synthesis of hydroxyapatite powder neutralization method, thermodynamic analysis is analyzed, the process factors affecting the purity in the process of synthesis of hydroxyapatite then, on the synthesis of hydroxyapatite neutralization phase were studied, analyzed the effects of calcium hydroxide phosphate (Ca (OH) 2-H3PO4) dynamics factors of synthetic hydroxyapatite system, establish the actual reaction model of synthetic hydroxyapatite, and the synthesis process was optimized. The effects of reaction temperature, adding ethanol, adjusting reaction time, dispersant and other auxiliary measures on the synthesis of hydroxyapatite powder phase, influence of morphology. Finally, doped hydroxyapatite was synthesized by neutralization of C. a(OH)2-H3PO4浣撶郴鍚堟垚緹熷熀紓風(fēng)伆鐭崇殑鐑姏瀛﹀垎鏋愬彂鐜，

本文編號：1494242