專利名稱：碳纖維增強(qiáng)含硅羥基磷灰石骨水泥生物材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)骨水泥生物材料的制備方法，特別涉及一種碳纖維增
強(qiáng)含硅羥基磷灰石骨水泥生物材料的制備方法。
背景技術(shù)：
羥基磷灰石是脊椎動(dòng)物骨骼和牙齒的主要無機(jī)成分，具有優(yōu)良的生物相容 性和生物活性。人體骨細(xì)胞可以在羥基磷灰石上直接形成化學(xué)結(jié)合，且結(jié)合強(qiáng) 度高、穩(wěn)定性好，因此被廣泛用作硬組織替代材料。但羥基磷灰石本身強(qiáng)度低、 脆性大，只能被應(yīng)用在牙槽脊增高、耳小骨替換以及頜面骨修復(fù)等非承重材料 方面，而難以應(yīng)用于承重骨方面，因此需要對(duì)羥基磷灰石進(jìn)行增強(qiáng)增韌。目前，
國(guó)內(nèi)外對(duì)羥基磷灰石進(jìn)行增強(qiáng)增韌的方法主要有以下途徑向單一的羥基磷灰 石基體中引入其他相、單一的羥基磷灰石和有機(jī)無機(jī)材料進(jìn)行復(fù)合以及向單一
的羥基磷灰石基體中添加纖維、碳納米管等方法。唐曉戀等人以Ca(N0丄、 (肌)3P04和正硅酸乙酯為原料，在一定pH條件下，采用水熱合成法制備出了 納米含硅羥基磷灰石粉體唐曉戀、肖秀峰、劉榕芳，含硅羥基磷灰石的水熱 合成與結(jié)構(gòu)表征，無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2005， 21 (10): 1500-1504。張玉梅等人 以(肌)2HP04、 Ca(N03)2和Sr(N03)2為原料，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值到10 11， 5(TC下反應(yīng)24h，采用濕法合成制備了含鍶羥基磷灰石張玉梅，王勤濤，付 濤，含鍶羥基磷灰石的濕法合成與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，稀有金屬材料與工程，2004, 33 (10): 1049-1051。李明歐等人以Ca(N03)2、(肌)^04和Zn(NO丄為反應(yīng)原 料，采用水熱合成法，在pH〉11的條件下，控制一定的反應(yīng)溫度、時(shí)間和熱 處理溫度，制備了含鋅羥基磷灰石李明歐，肖秀峰，劉榕芳，含鋅羥基磷灰 石的水熱合成與結(jié)構(gòu)表征，硅酸鹽學(xué)報(bào)，2008， 36 (3): 378-382。以上所述 的制備粉體所用的7jC熱合成法雖然較容易獲得納米級(jí)羥基磷灰石，但對(duì)溫度和壓力的控制頗為嚴(yán)格，在較低的驗(yàn)和壓力下，獲得的粉體通常為其他晶相， 而采用濕法合成的羥基磷灰石粉體極易發(fā)生團(tuán)聚，不易獲得分散性較好的納米
羥基磷灰石粉體。黃福龍等人以合成的聚右旋乳酸(PDLLA)為基體，以采用 液相-沉淀法合成的羥基磷灰石超微粉為添加相，然后采用液相吸附法制備了 HA/PDLLA復(fù)合材料，通過對(duì)其彎曲纟驢的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)HA/PDLLA復(fù)合材料較單 純的PDLLA材料的機(jī)械強(qiáng)度有所提高黃福龍，戴紅蓮，方園，HA/PDLLA復(fù)合 材料的制備及其降解性能研究，無機(jī)材料學(xué)報(bào)，2007， 22 (2): 333-338。張 利等人制備了以Zn0為促凝劑的n-HA/CS復(fù)合骨7jC泥，當(dāng)ZnO/復(fù)合材料比為 1/8,固化液/ (復(fù)合材料+ZnO)之比為1. 2ml/g時(shí)，骨水泥的抗壓強(qiáng)度能滿 足臨床操作的需要張利，李玉寶，周鋼，納米羥基磷灰石/殼聚糖復(fù)合骨水 泥的固化機(jī)理研究，無機(jī)材料學(xué)報(bào)，2006， 21 (5): 1197-1202。董浩等人采 用明膠與磷酸f5骨水泥支架進(jìn)行復(fù)合，制備出的明膠/磷酸鈣骨水泥復(fù)合支架 材料壓縮強(qiáng)度達(dá)3. 7MPa董浩，葉建東，王秀鵬，磷酸轉(zhuǎn)骨水泥/明膠復(fù)合組 織工程支架材料的制備及其結(jié)構(gòu)與性能，功能材料，2006， 11(37): 1805-1811。 閆玉華等人制備了玻璃纖維增強(qiáng)聚甲基丙烯酸甲酉旨(PMMA)/羥基磷灰石復(fù)合材 料，發(fā)現(xiàn)在PMMA中添加5wty。的羥基磷灰石微粉，可以制備出生物相容性好、 力學(xué)強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定的復(fù)合材料閆玉華，李世普，萬濤，P腿/HA-GA復(fù)合 材料，中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2002， 12 (5): 935-939。以有機(jī)材料為基體、羥 基磷灰石為添加相所制備的有機(jī)/羥基磷灰石復(fù)合材料雖然其力學(xué)性能較單一 的羥基磷灰石骨水泥的力學(xué)性能有較大提高，但有機(jī)物在人體中不易降解，甚 至?xí)a(chǎn)生有毒物質(zhì)。李愛民等人用超聲分散結(jié)合滴定工藝制備了氮化硅/羥基 磷灰石復(fù)合粉體，經(jīng)120(TC、保溫3h，在空氣中無壓燒結(jié)制備了氮化硅/羥基 磷灰石復(fù)合材料李愛民，孫康寧，尹衍升，氮化硅/羥基磷灰石復(fù)合材料的 制備研究，化工進(jìn)展，2004， 23 (1): 68-71。趙萍等人采用碳纖維為增強(qiáng)相 以提高磷酸鈣骨水泥的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)碳纖維經(jīng)表面處理后，可大大提高其與 骨水泥之間的界面結(jié)合強(qiáng)度，能有效傳遞載荷，使制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著提高趙萍，孫康寧，朱廣瓶碳纖維增強(qiáng)磷酸轉(zhuǎn)骨水泥復(fù)合材料，硅酸
鹽學(xué)報(bào)，2005， 33 (1): 32-35。李愛民等人將自制的羥基磷灰石粉體和碳納米管復(fù)合制備出復(fù)合粉體，經(jīng)冷壓成型和冷等靜壓成型及真空無壓燒結(jié)，得到羥基磷灰石與碳納米管的復(fù)合材料，通OT復(fù)合材料力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，與純羥基磷灰石相比，碳納米管/羥基磷灰石復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性都有所提高，但提高的幅度不同李愛民，孫康寧，尹衍升，碳納米管/羥基磷灰石復(fù)合材料的力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2004， 21 (5): 98-102。雖然以上所述方法所制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能都有所提高，但其操作復(fù)雜，反應(yīng)條件不易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備工藝簡(jiǎn)單的碳纖維增強(qiáng)含硅羥基磷灰石骨水泥生物材料的制備方法，所制備的復(fù)合材料具有較高的抗折強(qiáng)度，能滿足臨床手術(shù)操作的要求。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
1):含硅羥基磷灰石粉體的制備
a、 將分析純的硝酸鈣[Ca(N03)2'4恥]、磷酸氫二銨[(肌)2HP04]和尿素[C0(Na)2]分別配置成0. 01mol/l 0.05mo1/1、 0. 01mol/l 0. 05mol/l和0. 44mol/l l. 01mol/l的溶液，分別標(biāo)記為A、 B、 C溶液；
b、 將A、 B、 C三種溶液按2:1:2 2:1:5的體積比混合均勻記為溶液D;
c、 取100ml的D溶液置于三口燒瓶中并加入0. 08ml 3. 00ml的化學(xué)純正硅酸乙酯溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀中于6(rC 10(TC下反應(yīng)lh 7h;
d、 反應(yīng)結(jié)束后，隨微波化學(xué)反應(yīng)儀自然冷卻后取出三口燒瓶，得白色懸浮液；
e、 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 96h，懸浮液分為上下兩層，上層為清夜，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清洗2次，再用無水乙醇清洗3 5次，所得樣品標(biāo)記為E;
g、 將樣品E于70。C 10(TC下烘干；
h、 將烘干后的樣品E放入氧化鋁柑鍋中于70(TC 100CrC下煅燒2h 5h,待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨3min 5min后即得含硅羥基磷灰石粉體；
i、 將硅羥基磷灰石粉體放入燒杯中并加入其質(zhì)量百分比0. 5% 2. 5%的卵磷脂偶聯(lián)劑，接著滴入lml 5ml的無水乙醇作為溶劑，在超聲功率60w 100w、室溫條件下，超聲分散15min 35min，所得樣品標(biāo)記為F;
2) :碳纖維的表面處理和分散
a、 將平均長(zhǎng)度為6mm、直徑為7 u m的碳纖維用質(zhì)量濃度為50% 63%的麗03浸泡10min 30min，再用質(zhì)量濃度為30%過氧化氫預(yù)氧化處理30min 60min，在8(TC 10(TC下干燥后備用；
b、 取32g處理過的碳纖維置于盛有40ml去離子水的三口燒瓶中，然后再加入碳纖維質(zhì)量1.0% 5.0%的羧甲基纖維素鈉分散劑在轉(zhuǎn)速為300rpm 400rpm下攪拌15min 30min，待纖維分散完全后，向其中加入樣品F和碳纖維質(zhì)量0. 5°/。 2. 5。/。的過硫酸鉀引發(fā)劑，在超聲功率60w 100w、室溫條件下，超聲分散15min 35min，所得樣品標(biāo)記為G;
3) :骨水泥復(fù)合材料的制備
a、 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0. lmol/l 0.3mo1/1和0. lmo1/1 0. 3mo1/1的溶液，分別標(biāo)記為L(zhǎng)和L2。
b、 將L和U以l:9 4:6的體積比混合均勻得混合溶液ft;
c、 取30ml 70ml溶液H"向溶液ft中加入其質(zhì)量0. 1% 0. 5%的檸檬酸鈉制得混合溶液H2;
d、取5g 10g的樣品G于表面皿中，加入10ml 20ml的溶液H2，在室溫下用玻璃棒攪拌3min 5min，靜置3min 8n4n后將其移入模具中，在15MPa 40MPa的壓力下固化成型即得到所需要的產(chǎn)品。
本發(fā)明采用微波化學(xué)反應(yīng)合成法制備出抗折強(qiáng)度為38. 9 69. 2MPa的含硅羥基磷灰石骨水泥復(fù)合才才料，會(huì)^滿足臨床手術(shù)操作的要求，且所制備的復(fù)合材料中碳纖維分散均勻、纖維與基體界面結(jié)合良好，是極具應(yīng)用前景的生物醫(yī)用復(fù)合材料。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l: 1):含硅羥基磷灰石粉體的制備
a、 將分析純的硝酸鈣[Ca(N03)"4恥]、磷酸氫二銨[(肌)2^04]和尿素[C0(NH2)2]分別配置成0. 03mol/l、 0. 05mol/l和0. 6mo1/1的溶液，分別標(biāo)記為A、 B、 C溶液；
b、 將A、 B、 C三種溶液按2:1:2的體積比混合均勻記為溶液D;
c、 取100ml的D溶液置于三口燒瓶中并加入0.15ml的化學(xué)純正硅酸乙酯溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀中于8(TC下反應(yīng)4h;
d、 反應(yīng)結(jié)束后，隨微波化學(xué)反應(yīng)儀自然冷卻后取出三口燒瓶，得白色懸浮液；
e、 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 96h，懸浮液分為上下兩層，上層為清夜，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清洗2次，再用無水乙醇清洗3次，所得樣品標(biāo)記為E;
g、 將樣品E于IO(TC下烘干；
h、 將烘干后的樣品E放入氧化鋁柑鍋中于80(TC下煅燒4h，待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨3min后即得含硅羥基磷灰石粉體；
i、將硅羥基磷灰石粉體放入燒杯中并加入其質(zhì)量百分比0. 5%的卵磷脂偶聯(lián)劑，接著滴入5ml的無水乙醇作為溶劑，在超聲功率80w、室溫條件下，超聲分散20min，所得樣品標(biāo)記為F;
2) :碳纖維的表面處理和分散
a、 將平均長(zhǎng)度為6ram、直徑為7 u m的碳纖維用質(zhì)量濃度為50%的HN(V浸泡10min，再用質(zhì)量濃度為30%過氧化氫預(yù)氧化處理60min，在92。C下干燥后
b、 取32g處理過的碳纖維置于盛有40ml去離子水的三口燒瓶中，然后再加入碳纖維質(zhì)量3. 0%的羧甲基纖維素納分散劑在轉(zhuǎn)速為370rpm下攪拌20min，待纖維分散完全后，向其中加入樣品F和碳纖維質(zhì)量2. 5%的過硫酸鉀引發(fā)劑，在超聲功率90w、室溫條件下，超聲分散20min，所得樣品標(biāo)記為G;
3) :骨水泥復(fù)合材料的制備
a、 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0. 3mo1/1和0. 25mol/l的溶液，分別標(biāo)記為L(zhǎng)和L2。
b、 將L,和L2以4: 6的體積比混合均勻得混合溶液Hi;
c、 取50ml溶液Hu向溶液^中加入其質(zhì)量0. 3%的檸檬酸鈉制得混合溶液
H2;
d、 取8g的樣品G于表面皿中，加入20ml的溶液H2，在室溫下用玻璃棒攪拌5min，靜置8min后將其移入模具中，在40MPa的壓力下固化成型即得到所需要的產(chǎn)品。
實(shí)施例2: 1):含硅羥基磷灰石粉體的制備
a、將分析純的硝酸鈣[Ca(N03)2'4恥]、磷酸氫二銨[(肌)^04]和尿素[C0(NH2)2]分別配置成0.031mo1/1、 0. 02mol/l和0. 44mol/l的溶液，分別標(biāo)記為A、 B、 C溶液；
b、 將A、 B、 C三種溶液按2:1:4的體積比混合均勻記為溶液D;
c、 取100ml的D溶液置于三口燒瓶中并加入0. 08ml的化學(xué)純正硅酸乙酯溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀中于6(TC下反應(yīng)7h;
d、 反應(yīng)結(jié)束后，隨微波化學(xué)反應(yīng)儀自然冷卻后取出三口燒瓶，得白色懸浮液；
e、 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 96h，懸浮液分為上下兩層，上層為清夜，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清洗2次，再用無水乙醇清洗5次，所得樣品標(biāo)記為E;
g、 將樣品E于8(TC下烘干；
h、 將烘千后的樣品E放入氧化鋁坩鍋中于IOO(TC下煅燒2h，待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨5min后即得含硅羥基磷灰石粉體；
i、 將硅羥基磷灰石粉體放入燒杯中并加入其質(zhì)量百分比1.2%的卵磷脂偶聯(lián)劑，接著滴入3ml的無水乙醇作為溶劑，在超聲功率60w、室溫條件下，超聲分散30min，所得樣品標(biāo)記為F;
2):碳纖維的表面處理和分散
a、 將平均長(zhǎng)度為6mm、直徑為7um的碳纖維用質(zhì)量濃度為60%的剛03浸泡18min，再用質(zhì)量濃度為30%過氧化氫預(yù)氧化處理40min，在80。C下干燥后備用；
b、 取32g處理過的碳纖維置于盛有40ml去離子水的三口燒瓶中，然后再加入碳纖維質(zhì)量1. 0%的羧甲基纖維素鈉分散劑在轉(zhuǎn)速為300rpm下攪拌30min，待纖維分散完全后，向其中加入樣品F和碳纖維質(zhì)量1. 8%的過硫酸鉀弓l發(fā)劑，在超聲功率60w、室纟顯條件下，超聲分散15min，所得樣品標(biāo)記為G;200910021365.1
3):骨水泥復(fù)合材料的制備
a、 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0. 2mo1/1和0. lmol/1的溶液，分別標(biāo)記為L(zhǎng)i和U。
b、 將L和L2以1:9的體積比混合均勻得混合溶液Ht;
c、 取70ml溶液向溶液中加入其質(zhì)量0. 1%的檸檬酸鈉制得混合溶液
H2;
d、 取5g的樣品G于表面皿中，加入16ml的溶液H2，在室溫下用玻璃棒攪拌3min，靜置5min后將其移入模具中，在32MPa的壓力下固化成型即得到所需要的產(chǎn)品。
實(shí)施例3: 1):含硅羥基磷灰石粉體的制備
a、 將分析純的硝酸鈣[Ca(N03)"4恥]、磷酸氫二銨[(肌)MPOj和尿素[C0(風(fēng))2]分別配置成0. 04mol/l、 0. Olmol/1和0. 8mo1/1的溶液，分別標(biāo)記為A、 B、 C溶液；
b、 將A、 B、 C三種溶液按2:1:3的體積比混合均勻記為溶液D;
c、 取100ral的D溶液置于三口燒瓶中并加入3. OOml的化學(xué)純正硅酸乙酯溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀中于IO(TC下反應(yīng)lh;
d、 反應(yīng)結(jié)束后，隨微波化學(xué)反應(yīng)儀自然冷卻后取出三口燒瓶，得白色懸浮液；
e、 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 96h，懸浮液分為上下兩層，上層為清夜，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清洗2次，再用無水乙醇清洗4次，所得樣品標(biāo)記為E;
g、 將樣品E于7(TC下烘干；
h、 將烘干后的樣品E放入氧化鋁坩鍋中于70(TC下煅燒5h，待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨4min后即得含硅羥基磷灰石粉體；
i、將硅羥基磷灰石粉體放入燒杯中并加入其質(zhì)量百分比2. 0%的卵磷脂偶聯(lián)劑，接著滴入lml的無水乙醇作為溶劑，在超聲功率90w、室溫條件下，超聲分散15min，所得樣品標(biāo)記為F;
2) :碳纖維的表面處理和分散
a、 將平均長(zhǎng)度為6mm、直徑為7 y m的碳纖維用質(zhì)量濃度為55%的剛03浸泡24min，再用質(zhì)量濃度為30%過氧化氫預(yù)氧化處理30min，在IO(TC下干燥后備用；
b、 取32g處理過的碳纖維置于盛有40ml去離子水的三口燒瓶中，然后再加入碳纖維質(zhì)量5. 0%的羧甲基纖維素納分散劑在轉(zhuǎn)速為400卬m下攪拌15min，待纖維分散完全后，向其中加入樣品F和碳纖維質(zhì)量0. 5%的過硫酸鉀弓|發(fā)劑，在超聲功率80w、室溫條件下，超聲分散30min，所得樣品標(biāo)記為G;
3) :骨水泥復(fù)合材料的制備
a、 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0. 1mo1/1和0. 3mo1/1的溶液，分別標(biāo)記為L(zhǎng)和U
b、 將L和L2以1:6的體積比混合均勻得混合溶液Hn
c、 取30ml溶液a，向溶液a中加入其質(zhì)量0. 5°/。的檸檬酸鈉制得混合溶液
H2;
d、 取7g的樣品G于表面皿中，加入10ml的溶液H2，在室溫下用玻璃棒攪拌4min，靜置3min后將其移入模具中，在25MPa的壓力下固化成型即得到所需要的產(chǎn)品。
實(shí)施例4: 1):含硅羥基磷灰石粉體的制備
a、將分析純的硝酸鈣[Ca(N03)2 4H20]、磷酸氫二銨[(肌)2HP04]和尿素[C0(鵬)2]分別配置成0. 05mol/l、 0. 04mol/l和1. Olmol/1的溶液，分別標(biāo)記為A、 B、 C溶液；
b、 將A、 B、 C三種溶液按2:l: 5的體積比混合均勻記為溶液D;
c、 取100ml的D溶液置于三口燒瓶中并加入0. 25ml的化學(xué)純正硅酸乙酯溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀中于7(TC下反應(yīng)5h;
d、 反應(yīng)結(jié)束后，隨微波化學(xué)反應(yīng)儀自然冷卻后取出三口燒瓶，得白色懸浮液；
e、 將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h 96h，懸浮液分為上下兩層，上層為清夜，下層仍為懸浮液；
f、 濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清洗2次，再用無水乙醇清洗5次，所得樣品標(biāo)記為E;
g、 將樣品E于9(TC下烘干；
h、 將烘干后的樣品E放入氧化鋁坩鍋中于90(TC下煅燒3h，待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨3min后即得含硅羥基磷灰石粉體；
i、 將硅羥基磷灰石粉體放入燒杯中并加入其質(zhì)量百分比2. 5%的卵磷脂偶聯(lián)劑，接著滴入4ml的無水乙醇作為溶劑，在超聲功率100w、室溫條件下，超聲分散35min，所得樣品標(biāo)記為F;
2):碳纖維的表面處理和分散
a、將平均長(zhǎng)度為6ram、直徑為7 u m的碳纖維用質(zhì)量濃度為63%的HN03浸泡30min，再用質(zhì)量濃度為30%過氧化氫預(yù)氧化處理50min，在88。C下干燥后
b、取32g處理過的碳纖維置于盛有40ml去離子水的三口燒瓶中，然后再加入碳纖維質(zhì)量2. 0%的羧甲基纖維素鈉分散劑在轉(zhuǎn)速為320rpm下攪拌25min，待纖維分散完全后，向其中加入樣品F和碳纖維質(zhì)量1. 5%的過硫酸鉀引發(fā)劑，在超聲功率100w、室溫條件下，超聲分散35min，所得樣品標(biāo)記為G;3):骨水泥復(fù)合t才茅斗的制備
a、 將丙烯酸和衣康酸分別配置成0. 25mol/l和0. 2mo1/1的溶液，分別標(biāo)
記為L(zhǎng)禾口L2。
b、 將L和L2以1: 3的體積比混合均勻得混合溶液H1;
c、 取60ml溶液Hi，向溶液ft中加入其質(zhì)量0. 2%的擰檬酸鈉制得混合溶液
H2;
d、 取10g的樣品G于表面皿中，加入13ml的溶液H2，在室溫下用玻璃棒 攪拌3min，靜置7min后將其移入模具中，在15MPa的壓力下固化成型即得到 所需要的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1、碳纖維增強(qiáng)含硅羥基磷灰石骨水泥生物材料的制備方法，其特征在于1)含硅羥基磷灰石粉體的制備a、將分析純的硝酸鈣[Ca(NO3)2·4H2O]、磷酸氫二銨[(NH4)2HPO4]和尿素[CO(NH2)2]分別配置成0.01mol/l～0.05mol/l、0.01mol/l～0.05mol/l和0.44mol/l～1.01mol/l的溶液，分別標(biāo)記為A、B、C溶液；b、將A、B、C三種溶液按2∶1∶2～2∶1∶5的體積比混合均勻記為溶液D；c、取100ml的D溶液置于三口燒瓶中并加入0.08ml～3.00ml的化學(xué)純正硅酸乙酯溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀中于60℃～100℃下反應(yīng)1h～7h；d、反應(yīng)結(jié)束后，隨微波化學(xué)反應(yīng)儀自然冷卻后取出三口燒瓶，得白色懸浮液；e、將白色懸浮液倒入燒杯中，于室溫下敞口靜置24h～96h，懸浮液分為上下兩層，上層為清夜，下層仍為懸浮液；f、濾去上層清液，將下層懸浮液在循環(huán)水真空泵中抽濾后先用蒸餾水清洗2次，再用無水乙醇清洗3～5次，所得樣品標(biāo)記為E；g、將樣品E于70℃～100℃下烘干；h、將烘干后的樣品E放入氧化鋁坩鍋中于700℃～1000℃下煅燒2h～5h，待爐體自然冷卻后取出樣品，在瑪瑙研缽中研磨3min～5min后即得含硅羥基磷灰石粉體；i、將硅羥基磷灰石粉體放入燒杯中并加入其質(zhì)量百分比0.5％～2.5％的卵磷脂偶聯(lián)劑，接著滴入1ml～5ml的無水乙醇作為溶劑，在超聲功率60w～100w、室溫條件下，超聲分散15min～35min，所得樣品標(biāo)記為F；2)碳纖維的表面處理和分散a、將平均長(zhǎng)度為6mm、直徑為7μm的碳纖維用質(zhì)量濃度為50％～63％的HNO3浸泡10min～30min，再用質(zhì)量濃度為30％過氧化氫預(yù)氧化處理30min～60min，在80℃～100℃下干燥后備用；b、取32g處理過的碳纖維置于盛有40ml去離子水的三口燒瓶中，然后再加入碳纖維質(zhì)量1.0％～5.0％的羧甲基纖維素鈉分散劑在轉(zhuǎn)速為300rpm～400rpm下攪拌15min～30min，待纖維分散完全后，向其中加入樣品F和碳纖維質(zhì)量0.5％～2.5％的過硫酸鉀引發(fā)劑，在超聲功率60w～100w、室溫條件下，超聲分散15min～35min，所得樣品標(biāo)記為G；3)骨水泥復(fù)合材料的制備a、將丙烯酸和衣康酸分別配置成0.1mol/l～0.3mol/l和0.1mol/l～0.3mol/l的溶液，分別標(biāo)記為L(zhǎng)1和L2；b、將L1和L2以1∶9～4∶6的體積比混合均勻得混合溶液H1；c、取30ml～70ml溶液H1，向溶液H1中加入其質(zhì)量0.1％～0.5％的檸檬酸鈉制得混合溶液H2；d、取5g～10g的樣品G于表面皿中，加入10ml～20ml的溶液H2，在室溫下用玻璃棒攪拌3min～5min，靜置3min～8min后將其移入模具中，在15MPa～40MPa的壓力下固化成型即得到所需要的產(chǎn)品。
全文摘要
碳纖維增強(qiáng)含硅羥基磷灰石骨水泥生物材料的制備方法，將分析純的硝酸鈣、磷酸氫二銨和尿素三種溶液混合得D；在D溶液中置于化學(xué)純的正硅酸乙酯溶液后在微波化學(xué)反應(yīng)儀反應(yīng)得白色懸浮液；濾去上層清液得樣品E；將樣品E烘干、煅燒研磨得含硅羥基磷灰石粉體向其中加入卵磷脂偶聯(lián)劑、無水乙醇超聲分散得F；將碳纖維置于去離子水中，再加入羧甲基纖維素鈉、樣品F和過硫酸鉀超聲分散得G；將丙烯酸和衣康酸的溶液混合得H₁；向溶液H₁中加入檸檬酸鈉得H₂；取樣品G于表面皿中并加入H₂，將其移入模具中，在固化成型即得到所需要的產(chǎn)品。本發(fā)明所制備的復(fù)合材料中碳纖維分散均勻、纖維與基體界面結(jié)合良好，是極具應(yīng)用前景的生物醫(yī)用復(fù)合材料。
文檔編號(hào)A61L27/00GK101491698SQ20091002136
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 李娟瑩, 殷立雄, 王文靜, 黃劍鋒 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)