羟基磷灰石HA陶瓷生产实验...doc

羟基磷灰石的制备,实验报告实验报告实验名称：纳米羟基磷灰石的制备与表征一、实验目的了解纳米羟基磷灰石的制备及其性质，熟悉其表征方法，了解相关原理和操作流程。

二、实验原理羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是钙磷灰石（Ca5(PO4)3(OH)）的自然矿物化。

羟基磷灰石（HAP）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上。

羟基磷灰石具有优良的生物相容性，并可作为一种骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。

实验证明HAP粒子与牙釉质生物相容性好，亲和性高，其矿化液能够有效形成再矿化沉积，阻止钙离子流失，解决牙釉质脱矿问题，从根本上预防龋齿病。

含有HAP材料的牙膏对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用。

以Ca(N03)2.4H2O NH4H2 PO4 为原料，采用化学沉淀法制备HA,CA/P=1.67三、仪器与试剂材料：Ca(N03)2 4H2O 、NH4H2 PO4 、氨水仪器：磁力搅拌机四、实验步骤（1）.称取6.9g 磷酸氢二铵和23.6g 硝酸钙。

（2）溶入250ml的蒸馏水中，硝酸钙用1000ml烧杯，磷酸氢二铵溶入250ml蒸馏水，用氨水分别调节PH值10-11。

（3）将磷酸氢二铵滴加到硝酸钙溶液中，控制滴加速度和搅拌速度，反应过程中检测反应的PH值以便及时做出调整。

（4）溶液滴加完后，继续搅拌加热维持1h，反应结束后陈化8h，薄膜覆盖烧杯口。

（5）蒸馏水清洗至中性，40。

C下干燥，研磨成粉状。

五、数据处理表征红外谱图1图1是HA标准红外光谱图。

HA有两个阴离子基团，P043-四面体阴离子基团和OH-基团。

图中P043-的吸收谱线571、602、963、1050和1089cm-1都出现了，OH-基团的谱线则出现在631、3570 cm-1处，证明所制备的晶体是HA晶体。

!""#年第$期（第$$期）佛山陶瓷!!!!!!!%&&前言’()由于其成份与生物机体骨骼的无机成份相近，因而引起了人们的广泛的关注。

上世纪#"年代，就有人合成了’()。

随着科学技术的进步和人们认识的不断提高，许多研究结果表明，’()是一种无毒、无致癌、无副作用和具有良好生物相容性的生物活性材料；人们还发现’()具有固体碱性能*%+和较强的离子交换能力，因此在催化载体、离子交换领域得到了广泛的应用；同时还能吸附有毒的离子*!+和具有温敏、湿敏效应*#+，因此还是绿色环保材料和智能材料。

此外，武汉理工大学生物中心研究发现纳米’()能抑制癌细胞的生长，而对正常的细胞没有副作用，为制备新一代抗癌药物提供了新的途径。

’()具有许多优良的特性，除与本身特性有关外，还与其制备方法和制备工艺有密切的关系。

!&&’()的晶体结构羟基磷灰石英文名称’,-./0,12134356分子式为71%"8)9:;<=9’;!&>简写为’(或’()?>钙磷比71@)AB@#!%C<$（当71@)小于%C<$称为钙亏’()>当71@)大于%C<$称为钙盈’()>当71@)为%C<$称为正常’()）>属磷酸钙=D7);陶瓷中的一种生物活性材料。

从分子式可以看出，71!E位置=(位;易被%、!、#价和FGG#E等离子替换；*)9:+#H 位置=I位;易被*(J9:+#H、*K9:+#H、*L49:+!H、*L9:+!H、*79#+!H等基团替换；*9’+H位置=M位>通道离子;易被卤素元素替代，并且置换速度非常快；它还可以与含羧基=799’;的氨基酸、蛋白质、有机酸等反应。

(、I、M还能相互耦合替代*:+。

D.N5O1P*B+等研究发现’()与氟磷灰石具有同样结构属于六方晶系，空间群为)<#@O。

羟基磷灰石陶瓷合成及其力学性能研究羟基磷灰石陶瓷具有独特的生物活性和生物相容性，是一种重要的生物医用材料，在人工骨和牙科修复领域得到广泛应用。

羟基磷灰石陶瓷的制备方法主要有：热压法、交联法、离子交换法、水热法和溶胶凝胶法等。

而本文主要介绍溶胶凝胶法的制备方法和其力学性能研究。

一、溶胶凝胶法的制备方法溶胶凝胶法主要有两种方法，分别是高温固相烧结和低温液相烧结。

在高温固相烧结方法中，首先将羟基磷灰石前驱体混合于正火粉和细铝粉中，进行球磨混合，然后压制成桦木坯，坯体经过退火后形成陶瓷体。

这种方法制备的羟基磷灰石陶瓷具有较高的机械性能和较少的孔隙度，但是制备时间较长且工艺复杂。

在低温液相烧结方法中，羟基磷灰石前驱体采用水热法和溶胶凝胶法制备，然后在较低的温度下进行烧结，羟基磷灰石晶体在氧化镁和碳酸钙等配体的作用下，制备出具有较好性能的羟基磷灰石陶瓷。

本文采用溶胶凝胶法进行羟基磷灰石陶瓷的制备，具体步骤如下：1.溶胶制备：将磷酸氢二铵（NH4H2PO4）和三乙酸钇（Y（OC2H5）3）分别加入去离子水中，边搅拌边加入氨水（NH3·H2O），搅拌至物料完全溶解，形成透明液体。

2.凝胶制备：将前驱体溶液经浓缩浓缩、干燥，得到白色粉末样品，再放入500℃-800℃的炉子内，在氧气气氛下进行2-3h的热处理，样品即完成。

二、羟基磷灰石陶瓷力学性能的研究1.悬臂梁法悬臂梁法是一种常用的力学测试方法，可以测试材料的弯曲强度和断裂韧性指标。

将制备好的羟基磷灰石陶瓷样本固定在支架上，并加上相应的荷重，记录下力-位移曲线，然后根据荷重和支距计算出弯曲强度以及断裂韧性指标。

2.压缩测试压缩测试是一种常用的力学测试方法，可以测试材料的压缩强度和压缩模量等指标。

将制备好的羟基磷灰石陶瓷样本放入压缩机中，并施加相应的载荷，记录下荷载和位移之间的关系，然后计算出相应的强度和模量等指标。

3.人工骨植入试验将制备好的羟基磷灰石陶瓷样本植入到动物体内，进行人工骨植入试验，观察材料在体内的生物相容性和生物活性。

致密羟基磷灰石生物陶瓷的制备专业：学号：姓名：一、引言生物陶瓷材料以其良好的生物亲和性在世界范围内引起广泛重视.生物陶瓷作为硬组织的代用材料,主要分为生物惰性和生物活性两大类。

羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2,简称HA] 属于生物活性陶瓷。

是构成人体硬组织的主要无机成分,占人骨无机成分的77%,齿骨中则高达97%。

由于与人体骨骼晶体成分、结构基本一致,HA生物相容性、界面生物活性均优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料。

HA种植体能诱导周围骨组织的生长,与骨形成牢固的化学结合。

但该生物陶瓷脆性高、抗折强度低,仅能应用于非承载的小型种植体,如人工齿根、耳骨、充填骨缺损等。

针对HA本身力学性能低的限制,在医学材料方面,首先开展的是致密质羟基磷灰石材料的加工、性质与应用研究。

烧结是陶瓷材料制造的关键步骤,通过烧结,不仅变得致密而且获得相当的强度等力学性质和其他各种各样的功能.因此烧结工艺参数对陶瓷的密度、组织结构和力学性能有非常重要的影响.研究表明:对高效能的生物陶瓷的基本要求是高密度和细晶粒.只有高密度才能保证陶瓷的强度,同时,HA的晶粒越细,其生物活性越高.因此低温烧结是获得致密HA陶瓷同时避免其晶粒过分长大的有效途径之一.二、烧结1常见烧结技术1.1常压烧结该法在常压下烧结.陈明源等用立式硅碳管炉进行羟基磷灰石陶瓷的常压烧结试验,找出最适宜的生坯成型压力是300MPa,最佳温度是1300℃,最佳烧结恒温时间是4 h.在最佳烧结条件下烧结的HA陶瓷,烧结密度仅达2·81 g/cm3,相对密度达89%,仍没有达到致密HA的要求.为了降低烧结温度,缩短烧结时间,获得致密的HA,往往引入合适的添加剂.席文君等在HA里加入Y2O3、SiO2、MgO、Al2O3、TiO2等多种氧化物,在1 300℃、冷速50℃/min条件下获得试样致密度98·12%.该法虽然工艺简单,成本低,但容易残留气孔,因而强度较差.近年来随着纳米科技的兴起,纳米技术也被引入了常压烧结.李蔚等将纳米HA粉(粉体比表面积107 m2/g)在950℃的低温及保温2 h下烧结,获得相对密度达98%左右的HA材料.1.2热压烧结热压烧结是应用研究较广泛的制备致密HA的方法.该技术是对粉料或生坯在模具内施加压力,同时升温烧结的工艺.与常压方法相比,它能改善HA陶瓷的力学性能,降低烧成温度.在加热的同时具有较大的外部压力可使HA羟基分解的温度向高温方向移动,可避免因分解反应造成的材料烧结性能降低及其力学性能下降.唐膺等在1 000℃, 700~1 000公斤压力下,烧成时间为60min的条件下获得HA的密度为3·047 g/cm3,开孔气孔率0·372%.王迎军等在1 200℃、30MPa时烧成HA的密度为3·15g/cm3.但热压法加热、冷却时间长,过程及设备复杂,生产控制较严,模具材料要求高,能耗大,从而成本提高.况且,热压烧结通常采取单向加压,烧结时坯体内的压力分布不均匀,晶粒生长具有方向性,容易造成陶瓷烧结体在显微结构和力学性能的各向异性.1.3热等静压烧结该工艺是将粉末压坯或装入包套的粉料放入高压容器中,在高温和均衡压力的作用下,将其烧结为致密体.热等静压烧结可制造高质量的陶瓷,其晶粒细匀、气孔率接近于零,密度接近理论密度.王迎军等用热等静压后烧结在1200℃、200MPa条件下烧成的HA密度达到3·16 g/cm3.但该工艺较复杂,成本昂贵.2特殊烧结技术2.1凝胶铸件烧结法该工艺是先制得HA凝胶,得到滤样后让其在室温下缓慢干燥到一定程度后制得试样,烧结即得致密HA陶瓷.其特点是生产工艺简单,容易控制,产品成本低,通过改变烧结温度,在1200℃保温2h可以得到致密度大于99%HA陶瓷.但这种方法最大的局限性在于干燥时间过长,生产效率低.2.2微波烧结法微波用于陶瓷的烧结已有三十多年的历史.由于微波烧结具有提高工效、改善质量和节约能源、降低成本等优点,近十年来的发展使微波烧结技术成为一种很有前途的新型烧结技术.但该法制坯过程较复杂,目前微波烧结在生物陶瓷方面的应用报道不多.蔡杰等将HA粉料先经过245MPa等静压,并经600℃, 3 h在空气中预烧脱去粘结剂后,再经过1 000~1 050℃保温2min的微波烧结可以获得相对致密度大于98%的羟基磷灰石陶瓷(平均晶粒尺寸300纳米). Kut-ty等在合成纳米羧基磷灰石试验中,先单向施加10MPa的压力将HA粉末压制成圆片,再用冷等静压法(150MPa下)压制20 min,然后用微波炉(M.M.T,Knoxville,TN)1 100℃,烧结30 min,密度达到理论值的97%.另外,烧结前应将HA压片夹在二块SiC之间,并用氧化铝纤维包裹,然后压成片状,通过微波烧结固化.2.3放电等离子烧结法放电等离子烧结法(SPS法)通过在压粉坯粉粒间隙送入脉冲电能,将火花放电瞬时发生的高温等离子(放电等离子)的高热能有效地应用于热扩散和电场扩散等,短时间内即可完成“烧结”或“烧结接合”,是下一代材料合成加工的新技术.SPS法与热压烧结法、热等静压烧结法、常压控制气氛炉等烧结法相比,其工艺优势十分明显:升温速度快,烧结温度低,烧结时间短,生产效率高,产品组织细小均匀,能保持原材料的自然状态,可以得到高致密度的材料,可以烧结梯度材料以及复杂工件等,此外SPS装置还具有操作简单、不需要专门的熟练技术等特点.日本大学出井裕等在900℃和1 000℃直接烧结粉体得到致密度90%以上的HA陶瓷试样,最高密度可达3·14 g/cm3,且透光性良好.3致密HA陶瓷烧结行为的主要影响因素致密HA陶瓷的烧结是一个复杂的过程,除了与HA粉末物理特性、化学成分等HA本身的特性有关外,还受到烧结温度、烧结时间、烧结气氛、冷却速率、压力等外在因素的影响。

实验方案课题六纳米羟基磷灰石的制备与表征小组成员段东斑、陆文心、耿明宇1.背意义景羟基磷灰石（Hydroxyapatite，简称HA，化学分子式:(Ca10 (PO4)6(OH)2)是人体和动物骨骼的主要无机成份。

在人体骨中，HA 大约占60%，它是一种长度为20~40nm，厚1.5~3.0nm 的针状结晶，其周围规则地排列着骨胶原纤维[36]。

齿骨的结构也类似于自然骨，但齿骨中HA 的含量高达97%。

医学领域长期以来广泛使用的金属和有机高分子等生物医学材料，其成分和自然骨完全不同，用来作为齿骨的代材料(人工骨、人工齿)填补骨缺损材料，其生物相容性和人体适应性尚不令人满意。

而羟基磷灰石具有无毒、无刺激性、无致敏性、无致突变性和致癌性，是一种生物相容性材料，可与骨发生化学作用，有很好的骨传导性。

因此，近二十年来，研究接近或类似于自然骨成份的无机生物医学材料极其活跃，其中特值得重视的是与骨组织生物相容性最好的HA 活性材料的研究、临床应用。

近年来，随着人们对纳米领域的认识与关注，医学界也相继开始了对纳米HA 粒子(或称超细HA 粉)的研究，HA 纳米粒子与普通的HA 相比具有不同的理化性能：如溶解度较高、表面能较大、生物活性更好、具有抑癌作用等，可以作为药物载体用于疾病的治疗，是一种生物相容性良好的治疗材料。

目前，人们已经开发出多种方法来制备纳米HA，如水解法、水热反应法、溶胶一凝胶法及最近发展的微乳液法等，其中化学沉淀法是各种水溶性的化合物经混合、反应生成不溶性的沉淀，然后将沉淀物过滤、洗涤、煅烧处理，得到符合要求的粉体。

化学沉淀法因工艺简单、成本低、颗粒小等优点被广泛应用。

但是目前对这种方法的研究还处于初级阶段，制备出的纳米粒子粒径不均一，分散性差且有易团聚的现象。

为此，我们希望对化学沉淀法制备HA纳米粒子的条件的进行深入研究，分析各种因素对纳米HA晶型与粒径的影响，为HA的工业化生产提供依据。

羟基磷灰⽯基活性⽣物陶瓷的性能研究第⼀章绪论1.1引⾔⽣物陶瓷材料以其良好的⽣物亲和性在世界范围内引起⼴泛重视。

⽣物陶瓷作为硬组织的代⽤材料，主要分为⽣物惰性和⽣物活性两⼤类。

羟基磷灰⽯（Ca10(PO4)6(OH)2）,简称HAP属于⽣物活性陶瓷，理论密度为3．16g／cm,是构成⼈体硬组织的主要⽆机成分,占⼈⾻⽆机成分的77％,齿⾻中则⾼达97％[1,2]，由于与⼈体⾻骼晶体成分、结构基本⼀致，HAP⽣物相容性、界⾯⽣物活性均优于各类医⽤钛合⾦、硅橡胶及植⾻⽤碳素材料。

但该⽣物陶瓷脆性⾼、抗折强度低，⽬前仅能应⽤于⾮承载的⼩型种植体，如⼈⼯齿根、⽿⾻、充填⾻缺损等，⽽不能在受载场合下应⽤，如⼈造⽛齿或⾻骼等．所以⼈们期望获得⼒学性能较⾼的HAP陶瓷[3,4,5]。

1.2 羟基磷灰⽯的基本性质1.2.1羟基磷灰⽯的晶体结构HAP晶体属于P63/m空间群。

其晶胞特征可以⽤a、b、c三个向量来表⽰，a∧b=1200，a∧c=b∧e=900，为六⾓柱体[6]，⼀个晶胞中含⼗个Ca2+、六个P043⼀、两个OH⼀。

HA 由很多六⾓柱状的单晶团聚⽽成。

这种柱状晶体的横截⾯为六边形，平⾏于晶胞的(a，b)⾯，称为C表⾯;围绕柱体轴的六个侧⾯为矩形，分别平⾏于晶胞的(a，c)⾯和(b，c)⾯，称a表⾯和b表⾯(a表⾯等同与b表⾯)，如图l.1⽰。

图1.1HAP的晶体结构(a):(a，b)⾯上的投影。

菱形表⽰⼀个晶胞，z=0表⽰晶胞的底部，z=1晶胞顶部。

Z=O和Z=1/2的Ca离⼦称为CaI离⼦，Z=l/4和Z=3/4的离⼦称为CaII离⼦;(b):CaII 离⼦，a轴⽔平向右，b轴向纸⾥⾯，c轴垂直向上;(c):CaI离⼦;(d):HA的c表⾯ Kawasaki提出[7]，HA表⾯主要存在两种吸附位置:当OH⼀位置位于晶体的a(或b)表⾯时，该位置连着两个CaII离⼦，在⽔溶液中，这个表⾯的OH-位置⾄少在某⼀瞬间空缺，由于两个CaII离⼦带正电，形成⼀个吸附位置，成为c位置，c位置能吸附P043⼀、⼤分⼦上的磷酸根或轻基团。

第23卷　第4期2009年 11月山　东　轻　工　业　学　院　学　报JOURNAL OF SHANDONG I N STIT UTE OF L I GHT I N DUSTRY Vol .23　No .4Nov . 2009收稿日期:2009-04-22基金项目:山东省教育厅基金资助项目(J07Y A01)作者简介:孙夏囡(1983-),女,山东省淄博市人,山东轻工业学院材料科学与工程学院在读硕士,研究方向:纳米功能材料.文章编号:1004-4280(2009)04-0001-03聚乙二醇模板法制备纳米羟基磷灰石孙夏囡,何　文,闫顺璞,周伟家,韩秀秀,田修营,韩姗姗(山东轻工业学院材料科学与工程学院,山东济南250353)摘要:本实验以四水硝酸钙和磷酸氢二铵为原料,并使用非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG )作为模板在低温常压下制备了纳米羟基磷灰石粉体。

采用X 射线衍射(XRD )、红外光谱(FTI R )、透射电镜(TE M )和扫描电镜(SE M )对纳米羟基磷灰石粉体进行了分析表征。

结果表明,聚乙二醇具有诱导晶体成核生长和控制晶粒尺寸的作用。

纳米羟基磷灰石粉体在80℃干燥后的粒度在40n m 左右。

关键词:羟基磷灰石;模板法;聚乙二醇中图分类号:T B32 文献标识码:ASynthesis of nano 2hydroxyapatite by usi n g polyethylene glycol as a te mpl ateS UN Xia 2nan,HE W en,Y AN Shun 2pu,ZHOU W ei 2jia,HAN Xiu 2xiu,TIAN Xiu 2ying,HAN Shan 2shan(School of Material Science and Engineering,Shandong I nstitute of L ight I ndustry,J inan 250353,China )Abstract:I n this investigati on,nano 2hydr oxyapatite particles have been synthesized by calcium nitrate and dia mmoniu m hydr ogen phos phate by using polyethylene glycol as a te mp late under cryogenic and ordinary p ressure .The structure and mor phol ogies of resultant sa mp les were characterized by X 2ray diffract ometry (XRD ),Fourier transf or m infrared (FTI R ),trans m issi on electr on m icr oscopy (TE M )and scanning electr on m icr oscopy (SE M ).The results indicated that polyethylene glycol can induce the nucleati on and gr owth of crystal,which will contr ol the size of powders .The size of nano 2hydr oxyapatite particles obtained at 80℃is app r oxi m ately 40n m.Key words:hydr oxyapatite;te mp late;polyethylene glycol0　引言羟基磷灰石(Hydr oxyapatite,简称HA )是目前研究最多的生物陶瓷材料之一,纳米羟基磷灰石既具有纳米材料的特性,又具有羟基磷灰石本身的特性,具有非常重要的现实意义。

羟基磷灰石生物陶瓷的合成与改进摘要：利用共沉淀法，以硝酸钙和磷酸胺为原料，合成出了粒径小，分布均匀的羟基磷灰石粉末。

进一步探讨了pH值对合成产率的影响和多孔羟基磷灰石的烧结特性。

结果表明，在pH=9~10的碱性环境中更有利于羟基磷灰石的合成，羟基磷灰石陶瓷的最佳烧结环境为在1400℃烧结3小时。

对合成粉末进行X 射线衍射并对烧成的陶瓷进行显微硬度测量，证实了粉末具有较高的纯度且烧成陶瓷硬度符合使用要求。

关键词：羟基磷灰石；制备；烧结中图分类号：TQ31.2 文献标志码：ASynthesize and Improvement of Hydroxyapatite Bio-ceramicXU Ling-zi(Liaoning Shihua University,Fushun, Liaoning 113001，Chian)Abstract:The small-particle and well-dispersed hydroxyapatite powders were synthesized by chemical co-pricipitation by using Ca(NO3)2 and (NH4)3PO4. The pH effects on productivity and the characteristic of porous HA bio-ceramic were further discussed. The resultant shows that the environment of pH=9~10 is the most suitable for synthesising hydroxyapatite and sintering at 1400℃ for 3 hours is the best for sintering HA bio-ceramic. By XRD and microhardness measure to products, the high-purity of HA powder and suitable hardness of HA ceramic were proved.Key words:Hydroxyapatite; synthesize;sintering羟基磷灰石粉料已广泛用于外科手术中，可作为人工骨骼、人工牙齿、骨的填充、置换和接合材料。

羟基磷灰石陶瓷的合成方法
羟基磷灰石陶瓷是一种类似于骨骼和牙齿的无机物质，其合成方法可以根据需求进行调整。

以下是一些常见的羟基磷灰石陶瓷合成方法:
1. 热压法：该方法适用于制备宏观羟基磷灰石陶瓷。

首先将羟
基磷灰石粉末和结合剂混合，然后通过热压机将其压成所需形状。

在高温高压下，羟基磷灰石粉末会烧结成陶瓷。

2. 热蒸发法：该方法适用于制备纳米羟基磷灰石陶瓷。

将羟基
磷灰石粉末和结合剂制成浆料，然后通过热蒸发法将其蒸镀成陶瓷膜。

这种方法可以制备高质量、纯物质的羟基磷灰石陶瓷。

3. 溶胶凝胶法：该方法适用于制备多孔羟基磷灰石陶瓷。

将羟
基磷灰石粉末和结合剂溶解在水中，然后通过溶胶凝胶法将其制备成多孔陶瓷。

这种方法可以制备高质量、高强度的多孔羟基磷灰石陶瓷。

4. 水热法：该方法适用于制备大尺寸羟基磷灰石陶瓷。

将羟基
磷灰石粉末和结合剂放入水中，然后加热至高温，使其烧结成陶瓷。

这种方法可以制备大尺寸、高质量的羟基磷灰石陶瓷。

以上是一些常见的羟基磷灰石陶瓷合成方法，具体合成方法可以根据不同的需求和条件进行调整。

化学沉淀法制备羟基磷灰石实验流程及细节羟基磷灰石分子式：Ca10（PO4）6（OH）2简称：HA HAP熔点：1650℃密度：3.16g/cm3溶解度：0.4mpp化学沉淀法反应方程式：7Ca（OH）2+3Ca(H2PO4)2= Ca10（PO4）6（OH）2+12H2O21.81g 7.719g×41、配置3000 ml Ca( OH)2、1000 ml Ca( H2PO4)2溶液,按照Ca /P为1. 67混合于三角瓶恒温水浴70℃.搅拌2h小时，放置沉淀24小时。

（1）水浴锅加入热水，提高升温速度，但最高直接加入到65℃（2）Ca(OH)2=21.81g Ca( H2PO4)2=7.719g×4（3）当恒温水浴锅温度达到70℃时，将氢氧化钙溶于800ml水中，倒入水浴锅中盛有2000ml蒸馏水的5000ml大烧杯中，再用200ml将小烧杯中剩余氢氧化钙尽量全部冲洗下去，并加入到大烧杯中。

（4）将3000ml氢氧化钙加入到大烧杯中加热搅拌，搅拌棒搅拌轴线与烧杯轴线尽量重合，防止大烧杯不稳、晃动、试液溅出。

（5）将磷酸二氢钙分四次加入，每一份7.719g溶于200ml倒入大烧杯中，检查小烧杯底部有无杂质，用100ml水将剩余磷酸二氢钙溶解加入大烧杯。

时间间隔15分钟，全部加入后恒温搅拌1小时取出沉淀。

加入磷酸二氢钙时，用小烧杯沿大烧杯壁倒入。

2、放入离心机中离心; 并置于玛瑙罐中以无水乙醇为分散剂,在星型球磨机以350 r / min球磨2 h,在烘干箱100 ℃干燥24 h。

（1）将大烧杯内的水倒掉，取出沉淀物放入离心管内离心，8ml、转速3200r/min、转9min。

四支离心管重量相当的对角线防止，提高转速时要匀速转动旋钮。

（2）9min钟后，关闭离心机，取出离心管。

将离心管内水倒掉，用勺子取出离心管内沉淀物放入玛瑙罐中，尽量将离心管内壁刮干净，玛瑙管内玛瑙球数量、形状等尽量均匀。

羟基磷灰石陶瓷的合成方法一、引言羟基磷灰石（Hydroxyapatite，简称HAP）是一种天然的无机矿物质，具有良好的生物相容性和生物活性，在医学领域有着广泛的应用。

羟基磷灰石陶瓷作为一种重要的生物医用材料，其制备方法对其性能和应用具有决定性影响。

本文将介绍羟基磷灰石陶瓷的合成方法。

二、化学原理羟基磷灰石的化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属于钙磷酸盐类化合物。

其晶体结构为六方密堆积结构，每个单元晶胞内含有两个钙离子、三个正离子和一个氢氧根离子。

在制备过程中，通常采用反应溶液中存在Ca2+和PO43-离子，通过控制反应条件来控制反应速率和生成产物的形态。

三、制备方法1. 水热法水热法是目前最常用的合成羟基磷灰石陶瓷方法之一。

其步骤如下：（1）将适量的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4加入去离子水中，搅拌均匀。

（2）将混合溶液倒入高压釜中，在温度为120-180℃、压力为1-10MPa的条件下反应12-48小时。

（3）将反应产物取出，用去离子水洗涤，干燥后进行烧结处理。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种新型的制备羟基磷灰石陶瓷方法。

其步骤如下：（1）将适量的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4加入去离子水中，搅拌均匀。

（2）将混合溶液在室温下静置，形成凝胶。

（3）将凝胶放入干燥箱中干燥，并进行高温处理。

3. 离子交换法离子交换法是一种简单易行的制备羟基磷灰石陶瓷方法。

其步骤如下：（1）将适量的CaCl2和Na2HPO4加入去离子水中，搅拌均匀。

（2）将混合溶液在室温下静置，形成沉淀。

（3）将沉淀用去离子水洗涤，干燥后进行烧结处理。

四、影响因素羟基磷灰石陶瓷的制备方法受到多种因素的影响，如反应温度、反应时间、反应物浓度等。

其中，反应温度和反应时间对产物的形态和晶体结构影响较大。

在水热法中，较高的温度和较长的反应时间有利于生成纯相羟基磷灰石晶体。

在溶胶-凝胶法中，适当提高煅烧温度可以促进晶体生长和结晶程度。

羟基磷灰石的制备及表征一、实验目的1。

掌握纳米羟基磷灰石的制备及原理2.了解羟基磷灰石的表征方法及生物相容性二实验原理羟基磷灰石（hydrrosyapatite,HAP）分子式为Ca10（PO4）6(OH）2是自然骨无机质的主要成分，具有良好的生物相容性和生物活性，可以引导骨的生长，并与骨组织形成牢固的骨性结合。

HAP是生物活性陶瓷的代表性材料，生物活性材料是指能够在材料和组织界面上诱导生物或化学反应,使材料与组织之间形成较强的化学键，达到组织修复的目的。

HAP在组成上与人体骨的相似性,使HAP与人体硬组织以及皮肤、肌肉组织等都有良好的生物相容性,植入体内不仅安全、无毒，还能引导骨生长,即新骨可以从HAP植入体与原骨结合处沿着植入的体表面或内部贯通性空隙攀附生长，材料植入体内后能与骨组织形成良好的化学键结合。

HAP主要的生物学应用作骨组织代替材料，磷酸钙类生物陶瓷材料在临床应用中遇到的最大困难之一是材料强度差，尤其是韧性低,且机械可加工性差，导致其在临床应用中受到了极大的限制。

为了改善HAP陶瓷的脆性和强度问题，一般会在其中添加ZrO2和碳纤维或是Al2O3和玻璃等物质进行增韧。

纳米级羟基磷灰石的制备方法很多，主要分为固相法和液相法两大类。

固相法合成在一定条件下（高温、研磨）让磷酸盐与钙盐充分混合发生固相反应，合成HAP粉末。

液相法合成是在水液中，一磷酸盐和钙盐为原料，在一定条件下发生化学反应，生成溶解度较小的HAP晶粒，包括化学沉淀法。

水热合成法、溶胶-凝胶法、自然烧法、微乳液法、微波法等。

化学沉淀法因具有实验条件要求不高、反应容易控制，适合制备纳米材料等优点从而得到广泛应用。

沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合溶液中加入适量的沉淀剂得到纳米材料的前驱沉淀物，再将此沉淀物结晶进行干燥或煅烧制得相应的纳米材料。

金属离子在沉淀过程是不平衡的,需要控制溶液中的沉淀剂的浓度，使沉淀过程缓慢发生，才会使溶液中的沉淀处于平衡状态，使沉淀能均匀的出现在整个溶液中。

复合材料学报第23卷　第2期 4月　2006年A ct a M ateri ae C om p o sit ae Sini c aVol 123No 12April2006文章编号:10003851(2006)02011508收稿日期:20050419;收修改稿日期:20050809基金项目:上海市教委科研项目(203441);浙江省科技厅计划项目(021103026)通讯作者:吴晓春,博士后,教授,主要从事相变及功能材料的研究　E 2mail :xcwu @羟基磷灰石2二氧化锆生物复合材料的制备及其生物相容性张　敏1,汪宏斌1,全仁夫2,吴晓春31(1.上海大学材料学院,上海200072;2.浙江省萧山中医院骨科,杭州311201)摘　要:　对适用于人体承重部位的人工种植体羟基磷灰石2二氧化锆生物复合材料的制备工艺、微观结构及生物相容性进行了初步研究。

用扫描电镜(SEM )、X 射线衍射(XRD )和透射电镜(TEM )对粉体和复合材料进行分析。

用体外检测复合材料浸提液对健康青年人末梢血单个核细胞(PBMC )的激活来评价其免疫相容性。

结果表明:1600℃无压烧结3h 后的复合材料表面层主晶相为β2Ca 3(PO 4)2(β2TCP )、α2Ca 3(PO 4)2(α2TCP )和CaZrO 3相。

单纯复合材料和梯度复合材料的表面粗糙度分别为3.12μm 和1.95μm 。

其弯曲强度分别为732.85MPa 和689104MPa 。

HA/ZrO 2复合材料具有免疫相容性,梯度复合材料的免疫相容性优于单纯复合材料。

关键词:　羟基磷灰石;二氧化锆;生物复合材料;人工种植体;免疫相容性中图分类号:　TB332 文献标识码:APreparation and biocompatibility of hydroxylapatite 2zirconia biocompositeZHAN G Min 1,WAN G Hongbin 1,QUAN Renf u 2,WU Xiaochun 31(1.School of Materials Science and Engineering ,Shanghai University ,Shanghai 200072,China ;2.Department of Orthopaedics ,Xiaoshan Traditional Chinese Medical Hospital ,Hangzhou 311201,China )Abstract :　The preparation ,microstructure and biocompatibility were studied for the hydroxylapatite 2zirconia (HA/ZrO 2)biocomposite applied to artificial implants of human load 2bearing parts.XRD ,SEM and TEM were used to analyse the powders and composite.In order to evaluate the immunocompatibility of the composite ,its extract was picked up to activate the peripheral blood mononuclear cells (PBMCs )donated by healthy young peoplein vitro.The results show that the major phases of the composite πs surface layer are β2and α2tricalcium phosphate (β2,α2TCP )and CaZrO 3after being sintered at 1600℃for 3hours.The surface roughness of the simplicial compositeand graded composite is 3.12μm and 1.95μm respectively.Their tensile strength is 732.85MPa and 689.04MPa respectively.The composite has immunocompatibility ,whereas the immunocompatibility of the graded composite is better than that of the simplicial composite.K eyw ords :　hydroxylapatite ;zirconia ;biocomposites ;artificial implants ;immunocompatibility 羟基磷灰石(Ca 10(PO 4)6(O H )2简称HA )是一种生物活性材料。

羟基磷灰石(HA)陶瓷生产实验1.实验目的1.1初步训练方案设计、实验、生产、检验等的能力;1.2培养查阅文献、市场调研、搜集和整理资料、设计、项目管理、科学实验、生产制造、分析问题和解决问题、发表见解的初步能力;1.3掌握羟基磷灰石的基本性质、功能和用途，以及几种制备羟基磷灰石的原理和方法；1.4实践利用湿化学法中的沉淀法制备羟基磷灰石粉体；1.5熟悉和掌握相关仪器设备的使用。

2.实验原理羟基磷灰石[Hydroxyapatite，HA；分子式：Ca10(PO4)6(OH)2]的化学组成和结晶结构类似于人骨骼系统中的磷灰石，优良的生物活性和生物相容性是其最大的优点，人体骨细胞可以在羟基磷灰石上直接形成化学结合，在普通合成的生物材料中添加少量纳米羟基磷灰石可显著改善材料对成骨细胞的粘附和增殖能力，促进新骨形成，因此适宜于做骨替代物。

羟基磷灰石的钙磷摩尔比为1.67，与天然骨相近。

目前生产羟基磷灰石的方法主要分为湿法合成和干法合成，其中湿法包括溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法三种[3,4,5]。

2.1溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是近些年来才发展起来的新方法，已经引起了广泛的关注。

找到合适的、能够合成最终的羟基磷灰石的溶胶一凝胶体系是其合成的关键。

其原理是：将醇盐溶解在选定的有机溶剂中，在其中加蒸馏水使醇盐发生水解、聚合反应后生成溶胶，再将Ca2+溶胶缓慢滴加到(PO4)3-溶胶中，加水变为凝胶，凝胶经老化、洗涤、真空状态下低温干燥，得到干凝胶，再将干凝胶高温煅烧．就得到羟基磷灰石的纳米粉体。

该方法的优点为：合成及烧结温度低、可存分子水平上混合钙磷的前驱体，使溶胶具有高度的化学均匀性。

缺点是化学过程比较复杂、醇盐原料价格昂贵、有机溶剂毒性大，对环境易造成污染等。

2. 2沉淀法沉淀法是制备羟基磷灰石粉体最典型的方法。

这种方法通常采用把一定浓度的磷酸氢铵和硝酸钙反应或者磷酸与氢氧化钙在一定的温度下搅拌反应生成羟基磷灰石沉淀，反应过程中使用氨水（NaOH 溶液1mol/L）调节pH值，把沉淀物高温煅烧从而得到羟基磷灰石粉体。

羟基磷灰石水热法制备羟基磷灰石是一种重要的生物陶瓷材料，被广泛应用于医学、牙科等领域。

其中，水热法是制备羟基磷灰石的一种常见方法。

下面将从原理、实验步骤、反应条件、优点和不足五个方面介绍羟基磷灰石水热法的制备方法。

一、原理羟基磷灰石的制备方法有多种，其中水热法是一种比较常见的方法。

水热法通过在高温高压下，在钙和磷酸盐的水溶液中反应制备羟基磷灰石。

二、实验步骤具体实验步骤如下：（1）将Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4按1：1的摩尔比放入三口瓶中。

（2）加入适量的蒸馏水，使溶液浓度为0.1mol·L-1。

（3）将瓶子密封，放入热水槽中，温度控制在180℃，继续反应24h。

（4）反应结束后，用蒸馏水洗涤沉淀，并在105℃干燥4h，制备出羟基磷灰石。

三、反应条件羟基磷灰石的水热法制备需要控制反应条件，对于反应的成功与否有着非常大的影响。

（1）反应温度：在制备羟基磷灰石的反应中，反应温度要控制在180℃左右。

（2）反应时间：反应时间一般为24h，如果反应时间不足，羟基磷灰石的结晶度会降低。

（3）溶液浓度：溶液浓度过低或过高都不利于羟基磷灰石晶体生长。

四、优点和不足水热法制备羟基磷灰石有以下的优点：（1）制备简单方便，操作容易。

（2）反应速度快，反应时间短。

（3）制备出的羟基磷灰石结晶度高，且形态规则。

但是，水热法也存在一些不足之处：（1）制备出来的羟基磷灰石器形分散，大小不一。

（2）虽然反应时间短，但反应温度要求较高。

（3）得到的产物纯度较低。

五、结论羟基磷灰石是一种非常重要的生物陶瓷材料，其水热法制备方式因其制备简单，反应速度快，羟基磷灰石的结晶度高等优点优点被广泛采用。

但是，其不足之处也应引起重视，相关科研人员需要因材施策，根据实际情况选择合理的制备方法。

陶瓷羟基磷灰石色谱法
一、样品制备
1.1样品收集
收集具有代表性的陶瓷样品，确保样品具有广泛的地域来源和工艺特点。

1.2样品处理
将收集到的陶瓷样品进行破碎、研磨和筛分，以获得不同粒度的样品粉末。

二、柱层析分离
2.1柱层析原理
采用柱层析技术对陶瓷样品进行分离。

柱层析是一种基于物质吸附和解吸附原理的分离方法。

通过选择合适的吸附剂和洗脱液，将不同组分依次吸附和解吸附，实现样品的分离。

2.2分离条件优化
优化分离条件，包括吸附剂的选择、柱层析的流速、洗脱液的浓度等，以提高分离效果。

三、洗脱液选择
3.1常见洗脱液选择
选择常见的洗脱液，如乙醇、甲醇、水等，根据样品的性质和分离效果进行选择。

3.2洗脱液浓度选择
通过实验确定合适的洗脱液浓度，以实现最佳的分离效果。

四、检测方法
4.1常见检测方法
采用常见的检测方法，如紫外可见光谱、红外光谱、X射线衍射等，对分离得到的各组分进行检测。

4.2检测条件优化
根据样品的性质和检测目的，优化检测条件，提高检测结果的准确性和可靠性。

五、数据分析
5.1数据分析方法
采用合适的数据分析方法，如主成分分析、聚类分析等，对检测结果进行统计分析。

5.2数据处理流程
确定数据处理流程，包括数据预处理、分析方法选择、结果解释等环节。