[发明专利]一种羟基磷灰石纳米涂层及其制备方法

说明书

本发明一种羟基磷灰石纳米涂层及其制备方法，所述方法包括步骤1，将聚醚醚酮用酸液浸泡后依次清洗、烘干，得到表面具有纳米多孔网状结构的聚醚醚酮；步骤2，在真空度等于或小于6×10^‑3Pa的条件下，在纳米多孔网状结构表面上进行离子溅射，形成纳米金原子层；步骤3，以石墨棒为阳极、处理后的聚醚醚酮为阴极，在电解液中进行电化学沉积处理1～5min，电解液中硝酸钙的浓度为0.02～0.04mol/L，磷酸二氢铵的浓度为0.025～0.05mol/L，氟化钠的浓度为0.06～0.12mM，过氧化氢的浓度为0.05～0.16mol/L，在聚醚醚酮表面得到羟基磷灰石纳米涂层。

技术领域

本发明涉及涂层制备技术领域，具体为一种羟基磷灰石纳米涂层及其制备方法。

背景技术

聚醚醚酮(PEEK)是主链结构中含有一个酮键及两个醚键重复单元的高聚物，具有无毒、质轻、耐腐蚀、高的化学稳定性及与骨相似的弹性模量等优点，在全髋关节和膝关节、椎间融合器、牙种植体方面具有显著的应用前景。然而，PEEK为生物惰性材料，无法与人体骨组织进行很好的整合，限制了其在硬组织种植体方面的应用。

羟基磷灰石是骨组织的主要无机组成，是理想的生物活性材料。为了提高PEEK的生物相容性，可以在其表面制备一层羟基磷灰石生物活性涂层。目前最常用的羟基磷灰石涂层的制备方法是等离子喷涂法、磁控溅射法、电化学沉积法。等离子喷涂法虽具有成型速度快的优点，但喷涂过程中温度过高(1200℃)，不适用于PEEK表面改性。磁控溅射法也可制备羟基磷灰石涂层，其结合强度和涂层均匀性都比较好，但设备造价高，所得涂层的成本高。电化学沉积法是在溶液中对电极施加电压，沉积粒子移向电极表面放电而形成沉积层的过程，可用于表面沉积羟基磷灰石涂层，并且电化学沉积工艺设备简单，操作方便，安全可靠，工艺过程温度低，不会对基体整体性能产生影响。

遗憾的是，电化学沉积法要求电极具有导电性，且光滑表面制备的涂层结合强度弱，不能满足体内种植的强度要求。PEEK为电绝缘材料、耐腐蚀性好，其表面仅能被浓硫酸腐蚀。因此，如何对PEEK的表面进行处理，进而利用电化学沉积法的优势得到具有高结合强度、生物活性的羟基磷灰石涂层是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种羟基磷灰石纳米涂层及其制备方法，所用的工艺及需要的设备简单，操作方便，安全可靠，经济性较高，先酸蚀聚醚醚酮后沉积羟基磷灰石的工艺不仅使涂层能够成功沉积，而且能够使该涂层具有高的结合强度，整体使用时对改善聚醚醚酮在植入体内的生物活性具有重要的理论意义及实用价值。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种制备羟基磷灰石纳米涂层的方法，包括如下步骤：

步骤1，将聚醚醚酮用酸液浸泡后依次清洗、烘干，得到表面具有纳米多孔网状结构的聚醚醚酮；

步骤2，在真空度等于或小于6×10^-3Pa的条件下，在步骤1得到的聚醚醚酮的纳米多孔网状结构表面上进行离子溅射，聚醚醚酮的纳米多孔网状结构表面上均匀地形成纳米金原子层；

步骤3，以石墨棒为阳极、步骤2得到的处理后的聚醚醚酮为阴极，在电解液中进行电化学沉积处理1～5min，电解液中硝酸钙的浓度为0.02～0.04mol/L，磷酸二氢铵的浓度为0.025～0.05mol/L，氟化钠的浓度为0.06～0.12mM，过氧化氢的浓度为0.05～0.16mol/L，在聚醚醚酮表面得到羟基磷灰石纳米涂层。

优选的，步骤1中使用的酸液为质量分数为90％～98％的硫酸溶液。

进一步，步骤1将聚醚醚酮用所述的硫酸溶液浸泡30秒～120秒。

优选的，步骤1将聚醚醚酮用酸液浸泡后用1～5M的NaOH溶液超声15～30分钟，之后用去离子水冲洗，紧接着用去离子水超声2～3次，每次超声15～30分钟，最后烘干。