[发明专利]一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料及其制备方法和应用。将羟基磷灰石粉末、钽粉末和45S5生物玻璃粉末按照7～9:0.5～1.5:0.5～1.5的质量比混合，加入羟丙基甲基纤维素水溶液并充分混匀得到浆料，浆料经干燥、过筛后得到粉末；将粉末压制成坯体，然后进行冷等静压处理，最后烧结成型即制备得到所述羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料。相对于二元材料体系，生物玻璃的加入填补了晶粒之间的空隙导致内部空隙的降低，改善了羟基磷灰石和金属钽之间的结合状况，解决了HA/Ta界面结合较差，烧结制备的复合陶瓷的力学性能较差的技术问题。

技术领域

本发明属于生物材料领域，尤其涉及一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

骨骼是人体中最重要的承重材料，其不仅具有优良的生物力学性能，还具备一定的自我修复能力，因此当骨骼缺陷产生时，轻度骨缺损可以通过骨自身固有的愈合能力进行修复，然而当骨缺损程度超过骨组织的修复能力范围，就需要在损伤区域植入合适的骨替代物进行骨移植来辅助骨重建。

羟基磷灰石(HA)是骨结构的主要成分，占骨重量的70％，具有促进骨传导(允许骨细胞附着并促进骨细胞生长)和骨诱导(积极刺激新骨细胞形成)的能力，然而由于HA的脆性大，易产生裂纹扩展，目前应用于骨修复领域中的HA陶瓷的力学性能仍不理想，金属钽(Ta)具有金属材料特有的优异的机械性能，同时还拥有亲生物性和良好的耐腐蚀性，因此将生物相容的高强度金属钽与HA结合，制备生物活性和机械可靠性良好的生物复合陶瓷是有效的制备骨修复材料的手段。然而，HA基体与金属钽之间热膨胀系数相差较大，界面结合较差，因此烧结制备的复合陶瓷的力学性能需要进一步提高。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提出一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料及其制备方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种羟基磷灰石/金属钽/生物玻璃复合陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

将羟基磷灰石粉末、钽粉末和45S5生物玻璃粉末按照7～9:0.5～1.5:0.5～1.5的质量比混合，加入羟丙基甲基纤维素水溶液并充分混匀得到浆料，浆料经干燥、过筛后得到粉末；将粉末压制成坯体，然后进行冷等静压处理，最后烧结成型即可。

优选的，所述羟基磷灰石粉末、钽粉末和45S5生物玻璃粉末按照8:1:1的质量比混合。

优选的，所述羟丙基甲基纤维素水溶液的质量分数为1～5wt％，更优选的为2wt％。

优选的，所述羟丙基甲基纤维素水溶液和羟基磷灰石粉末的质量比为1：40～1:16。

优选的，所述干燥的温度为40～80℃，更优选的为60℃。

优选的，所述过筛的目数为80～120目，更优选的为100目。

优选的，所述压制的压力为8～12MPa，更优选的为10MPa；所述压制的时间为5min；所述压制的尺寸为3×4×35mm。

优选的，所述冷等静压处理的压力为160～240MPa，更优选的为200Mpa；优选的，所述冷等静压处理的的保压时间为5min。

优选的，所述烧结成型包括脱脂处理和烧结处理。

优选的，所述脱脂处理的方式为：将样品置于通氩气的气氛炉中，以2℃/min～3℃/min的速度升温至450℃后，保温1.5h～2h然后随炉冷却。

优选的，所述烧结的方式为：将样品置于通保护气体的气氛炉中，以3℃/min～5℃/min的升温速率升温至1250℃后，保温1h～3h，然后随炉冷却。保护气体是为了防止样品氧化。

优选的，所述保护气体为氮气或惰性气体。