一種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法，是將鉭粉與造孔劑、成型劑混勻，再經(jīng)造粒、注射入模具成型、脫模、脫脂、燒結(jié)和熱處理制得替代牙骨組織的口腔植入材料；脫脂步驟為300～350℃處理30～40分鐘，然后600～900℃處理40～60分鐘，燒結(jié)步驟為真空度為10?4～10?3Pa，1200～1400℃保溫30～40分鐘，然后1900～2100℃保溫150～200分鐘，熱處理步驟為真空度為10?4～10?3Pa，1100～1300℃保溫200～240分鐘，冷卻至200～300℃保溫100～120分鐘，然后隨爐冷卻至室溫；其中，造孔劑是氯化鈉和羧甲基纖維素的組合，成型劑是聚乙烯醇、硬脂酸和合成橡膠的組合。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)品合格率高、生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率在99％以上，雜質(zhì)含量低于0.03％，孔隙分布均勻，生物相容性好。
【專利說(shuō)明】
一種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種制備方法，具體涉及一種用于口腔植入多孔鉭材料的制備方法。屬于口腔外科技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]生物醫(yī)用材料是對(duì)生物體進(jìn)行診斷、治療和置換損壞組織、器官或增進(jìn)其功能的材料。口腔種植材料便是其中的一種。口腔種植是牙列缺失、缺損的有效修復(fù)手段，具有固位良好、美觀效果逼真等優(yōu)點(diǎn)。由于口腔種植材料需處于人體特殊的內(nèi)環(huán)境中，因此對(duì)材料各項(xiàng)性能的要求嚴(yán)格，理想的植入材料應(yīng)當(dāng)具有良好的生物學(xué)性能、機(jī)械性能，以及較好的加工成形性，還應(yīng)當(dāng)耐滅菌、耐消毒等
[0003]鉭具有良好抗沖擊性、耐腐蝕性和生物相容性而廣泛應(yīng)用于人體骨組織的替代，比如牙骨，但是由于其強(qiáng)度、彈性模量和密度等的不匹配，使得載荷不能由種植體很好的傳遞到相鄰骨組織，出現(xiàn)應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象，造成植入體周圍出現(xiàn)骨應(yīng)力吸收，最終導(dǎo)致植入體松動(dòng)或斷裂。從力學(xué)相容性的角度來(lái)看，植入體材料應(yīng)當(dāng)與被替換的牙骨有相近的強(qiáng)度和彈性模量等。比如，骨組織彈性模量為2?18GPa，當(dāng)種植體承受載荷時(shí)，倘若種植體與骨組織力學(xué)性能不匹配，骨界面易發(fā)生應(yīng)力屏蔽，不利于種植體的長(zhǎng)期穩(wěn)定。牙骨的壓縮強(qiáng)度為100?230MPa，彎曲強(qiáng)度為50?150MPa，植入體材料的力學(xué)性能在此范圍內(nèi)才能更好的匹配。多孔材料的孔隙率和孔徑也有相應(yīng)的要求，孔隙度越小，植入時(shí)受到的應(yīng)力也越小，但是同時(shí)，孔隙度越大，與人體的相容性越好，因此這兩個(gè)因素應(yīng)當(dāng)綜合考慮，按照臨床研究以及相關(guān)報(bào)道，口腔植入體的理想孔隙率應(yīng)在30?80%。
[0004]目前有制備多孔鉭材料的相關(guān)報(bào)道，但是制備方法的合格率相對(duì)較低，雜質(zhì)含量在0.1 %以上，對(duì)于一些身體素質(zhì)比較差的特殊人群來(lái)說(shuō)，雜質(zhì)含量直接決定了植入體能否在患者口腔內(nèi)正常植入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于口腔植入多孔鉭材料的制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007]—種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法，是將鉭粉與造孔劑、成型劑混勻，再經(jīng)造粒、注射入模具成型、脫模、脫脂、燒結(jié)和熱處理制得替代牙骨組織的口腔植入材料;脫脂步驟為300?350 °C處理30?40分鐘，然后600?900 °C處理40?60分鐘，燒結(jié)步驟為真空度為10—4?10—3Pa, 1200?1400°C保溫30?40分鐘，然后1900?2100°C保溫150?200分鐘，熱處理步驟為真空度為10—4?10—3Pa, 1100?1300°C保溫200?240分鐘，冷卻至200?300°C保溫100?120分鐘，然后隨爐冷卻至室溫;其中，鉭粉、造孔劑和成型劑的質(zhì)量比為1:0.4?
0.5:0.1?0.2，造孔劑是氯化鈉和羧甲基纖維素的組合，兩者的質(zhì)量比為1:2?3，成型劑是聚乙烯醇、硬脂酸和合成橡膠的組合，三者的質(zhì)量比為1:2?3:2?3。
[0008]優(yōu)選的，造孔劑和成型劑均為粉末狀，或者研磨成粉末后使用。
[0009]優(yōu)選的，造粒步驟為在320?400 °C，10?13MPa條件下，將混合粉末造粒得到粒徑不大于ΙΟΟμπι的圓形顆粒。
[0010]優(yōu)選的，注射入模具成型步驟的溫度和壓力條件分別為300?500°C和70?80MPa。
[0011]優(yōu)選的，脫模時(shí)間為15?20秒。
[0012]優(yōu)選的，脫脂步驟為350°C處理35分鐘，然后700°C處理45分鐘。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選的，脫脂步驟兩個(gè)階段的升溫速率均為2?2.5°C/min。
[0014]優(yōu)選的，燒結(jié)步驟為真空度為10—4?10—3Pa，1300°C保溫40分鐘，然后2000°C保溫180分鐘。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選的，燒結(jié)步驟兩個(gè)階段的升溫速率均為12?15°C/min。
[0016]優(yōu)選的，熱處理步驟為真空度為10—4?10—3Pa，1200°C保溫230分鐘，冷卻至250°C保溫110分鐘，然后隨爐冷卻至室溫。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選的，熱處理步驟的升溫速率為12?15°C/min，冷卻速率為2?3°C/min。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)品合格率高、生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率在99%以上，雜質(zhì)含量低于0.03%，孔隙分布均勻且連通，生物相容性好。作為醫(yī)用鉭多孔材料由于其孔隙的存在而大大降低了金屬的強(qiáng)度、彈性模量以及密度，但具有很高的均勻分布連通孔隙以及相適應(yīng)的力學(xué)性能，從而保證了人體神經(jīng)、血管等軟組織和新生骨組織正常生長(zhǎng)的需要。本發(fā)明制備工藝獲得的產(chǎn)品具有非常好的均勻度，制備工藝的重現(xiàn)性好。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]一種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法，是將Ikg鉭粉與0.4kg造孔劑(質(zhì)量比為1:2的氯化鈉和羧甲基纖維素)、0.1kg成型劑(質(zhì)量比為1:2:2的聚乙烯醇粉末、硬脂酸和石蠟粉)混勻，再經(jīng)造粒、注射入模具成型、脫模、脫脂、燒結(jié)和熱處理制得替代牙骨組織的口腔植入材料。
[0023](I)造粒:在320°C，1MPa條件下，將混合粉末造粒得到粒徑不大于ΙΟΟμπι的圓形顆粒。
[0024](2)注射入模具成型:溫度和壓力條件分別為300°C和70MPa。
[0025](3)脫模:所用時(shí)間為15秒。
[0026](4)脫脂:300°C處理30分鐘，然后600°C處理40分鐘；脫脂步驟為350°C處理35分鐘，然后70(TC處理45分鐘。這兩個(gè)階段的升溫速率均為2°C/min。
[0027](5)燒結(jié):真空度為10—4Pa，1200 °C保溫30分鐘，然后1900 °C保溫150分鐘;這兩個(gè)階段的升溫速率均為12°C/min。
[0028](6)熱處理:真空度為10—4Pa，1100 °C保溫200分鐘，冷卻至200 °C保溫100分鐘，然后隨爐冷卻至室溫;升溫速率均為12°C/min，冷卻速率為2°C/min。
[0029]按照GB/T5163-2006、GB/T5249-1985、GB/T6886-2001 等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所得多孔鉭材料的密度、孔隙率、孔徑及各種力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè):其雜質(zhì)含量低于0.03%，其孔隙分布均勻，密度8.34g/cm3，孔隙率40%，孔隙平均直徑30μπι，彈性模量8GPa，彎曲強(qiáng)度130MPa，抗壓強(qiáng)度150MPa。制備得到的多孔鉭材料適合用于替代牙骨組織的口腔植入材料。該制備工藝產(chǎn)品的合格率為99.1%，產(chǎn)品的均勻性好。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]一種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法，是將I kg鉭粉與0.5kg造孔劑(質(zhì)量比為1:3的氯化鈉和羧甲基纖維素)、0.2kg成型劑(質(zhì)量比為1:3:3的聚乙烯醇粉末、硬脂酸和石蠟粉)混勻，再經(jīng)造粒、注射入模具成型、脫模、脫脂、燒結(jié)和熱處理制得替代牙骨組織的口腔植入材料。
[0032](I)造粒:在400°C，13MPa條件下，將混合粉末造粒得到粒徑不大于ΙΟΟμπι的圓形顆粒。
[0033](2)注射入模具成型:溫度和壓力條件分別為500°C和80MPa。
[0034](3)脫模:所用時(shí)間為20秒。
[0035](4)脫脂:350°C處理40分鐘，然后900°C處理60分鐘；這兩個(gè)階段的升溫速率均為2.5°C/min0
[0036](5)燒結(jié):真空度為10—3Pa，1400 °C保溫40分鐘，然后2100 °C保溫200分鐘;這兩個(gè)階段的升溫速率均為15°C/min。
[0037](6)熱處理:真空度為10—3Pa，1300 °C保溫240分鐘，冷卻至300 °C保溫120分鐘，然后隨爐冷卻至室溫;升溫速率為15°C/min，冷卻速率為3°C/min。
[0038]按照GB/T5163-2006、GB/T5249-1985、GB/T6886-2001 等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所得多孔鉭材料的密度、孔隙率、孔徑及各種力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè):其雜質(zhì)含量低于0.03%，其孔隙分布均勻，密度8.34g/cm3，孔隙率40%，孔隙平均直徑30μπι，彈性模量8GPa，彎曲強(qiáng)度130MPa，抗壓強(qiáng)度149MPa。制備得到的多孔鉭材料適合用于替代牙骨組織的口腔植入材料。該制備工藝產(chǎn)品的合格率為99.2%，產(chǎn)品的均勻性好。
[0039]實(shí)施例3:
[0040]—種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法，是將Ikg鉭粉與0.4kg造孔劑(質(zhì)量比為1:3的氯化鈉和羧甲基纖維素)、0.2kg成型劑(質(zhì)量比為1:3:2的聚乙烯醇粉末、硬脂酸和石蠟粉)混勻，再經(jīng)造粒、注射入模具成型、脫模、脫脂、燒結(jié)和熱處理制得替代牙骨組織的口腔植入材料。
[0041 ] (I)造粒:在350°C，12MPa條件下，將混合粉末造粒得到粒徑不大于ΙΟΟμπι的圓形顆粒。
[0042](2)注射入模具成型:溫度和壓力條件分別為400°C和75MPa。
[0043](3)脫模:所用時(shí)間為16秒。
[0044](4)脫脂:320°C處理35分鐘，然后800°C處理50分鐘;這兩個(gè)階段的升溫速率均為20C/min0
[0045 ] (5)燒結(jié):真空度為I O—4Pa ,1300 °C保溫3 5分鐘，然后2000 °C保溫160分鐘;這兩個(gè)階段的升溫速率均為13°C/min。
[0046](6)熱處理:真空度為10—4Pa，1250 °C保溫220分鐘，冷卻至220 °C保溫110分鐘，然后隨爐冷卻至室溫;升溫速率為15°C/min，冷卻速率為2?3°C/min。
[0047]按照GB/T5163-2006、GB/T5249-1985、GB/T6886-2001 等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所得多孔鉭材料的密度、孔隙率、孔徑及各種力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè):其雜質(zhì)含量低于0.03%，其孔隙分布均勻，密度8.34g/cm3，孔隙率39%，孔隙平均直徑30μπι，彈性模量8GPa，彎曲強(qiáng)度131MPa，抗壓強(qiáng)度150MPa。制備得到的多孔鉭材料適合用于替代牙骨組織的口腔植入材料。該制備工藝產(chǎn)品的合格率為99.1%，產(chǎn)品的均勻性好。
[0048]實(shí)施例4:
[0049 ] 一種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法，是將I kg鉭粉與0.5kg造孔劑(質(zhì)量比為1:3的氯化鈉和羧甲基纖維素)、0.1kg成型劑(質(zhì)量比為1:2:3的聚乙烯醇粉末、硬脂酸和石蠟粉)混勻，再經(jīng)造粒、注射入模具成型、脫模、脫脂、燒結(jié)和熱處理制得替代牙骨組織的口腔植入材料。
[0050](I)造粒:在380°C，IIMPa條件下，將混合粉末造粒得到粒徑不大于ΙΟΟμπι的圓形顆粒。
[0051 ] (2)注射入模具成型:溫度和壓力條件分別為450°C和70MPa。
[0052](3)脫模:所用時(shí)間為20秒。
[0053](4)脫脂:320°C處理33分鐘，然后750°C處理50分鐘;這兩個(gè)階段的升溫速率均為20C/min0
[0054](5)燒結(jié):真空度為10—3Pa，1200 °C保溫40分鐘，然后2050 °C保溫200分鐘;這兩個(gè)階段的升溫速率均為14°C/min。
[0055](6)熱處理:真空度為10—3Pa，1100 °C保溫240分鐘，冷卻至200 °C保溫110分鐘，然后隨爐冷卻至室溫;升溫速率為12°C/min，冷卻速率為2?3°C/min。
[0056]按照GB/T5163-2006、GB/T5249-1985、GB/T6886-2001 等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所得多孔鉭材料的密度、孔隙率、孔徑及各種力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè):其雜質(zhì)含量低于0.03%，其孔隙分布均勻，密度8.34g/cm3，孔隙率41 %，孔隙平均直徑3Iym，彈性模量8GPa，彎曲強(qiáng)度129MPa，抗壓強(qiáng)度151MPa。制備得到的多孔鉭材料適合用于替代牙骨組織的口腔植入材料。該制備工藝產(chǎn)品的合格率為99.2%，產(chǎn)品的均勻性好。
[0057]實(shí)施例5:
[0058]一種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法，是將Ikg鉭粉與0.4kg造孔劑(質(zhì)量比為1:3的氯化鈉和羧甲基纖維素)、0.2kg成型劑(質(zhì)量比為1:3:2的聚乙烯醇粉末、硬脂酸和石蠟粉)混勻，再經(jīng)造粒、注射入模具成型、脫模、脫脂、燒結(jié)和熱處理制得替代牙骨組織的口腔植入材料。
[0059](I)造粒:在350°C，12MPa條件下，將混合粉末造粒得到粒徑不大于ΙΟΟμπι的圓形顆粒。
[0060](2)注射入模具成型:溫度和壓力條件分別為400°C和75MPa。
[0061](3)脫模:所用時(shí)間為18秒。
[0062](4)脫脂:350°C處理35分鐘，然后700°C處理45分鐘;這兩個(gè)階段的升溫速率均為20C/min0
[0063](5)燒結(jié):真空度為10—4Pa，1300 °C保溫40分鐘，然后2000 °C保溫180分鐘;這兩個(gè)階段的升溫速率均為13°C/min。
[0064](6)熱處理:真空度為10—4Pa，1200 °C保溫230分鐘，冷卻至250 °C保溫110分鐘，然后隨爐冷卻至室溫;升溫速率為13°C/min，冷卻速率為2°C/min。
[0065]按照GB/T5163-2006、GB/T5249-1985、GB/T6886-2001 等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所得多孔鉭材料的密度、孔隙率、孔徑及各種力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè):其雜質(zhì)含量低于0.03%，其孔隙分布均勻，密度8.34g/cm3，孔隙率40%，孔隙平均直徑30μπι，彈性模量8GPa，彎曲強(qiáng)度130MPa，抗壓強(qiáng)度150MPa。制備得到的多孔鉭材料適合用于替代牙骨組織的口腔植入材料。該制備工藝產(chǎn)品的合格率為99.5%，產(chǎn)品的均勻性好。
[0066]從實(shí)施例1?5可以看出，工藝參數(shù)的具體調(diào)整對(duì)產(chǎn)品合格率有一定影響，但總體都在99%以上，雜質(zhì)含量也均能控制在0.03%以下，產(chǎn)品的其他性能參數(shù)，比如孔隙率、孔隙平均直徑、彈性模量、彎曲強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度等數(shù)值較穩(wěn)定，幾乎沒(méi)有波動(dòng)，說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明的制備工藝獲得的產(chǎn)品具有非常好的均勻度。同樣的試驗(yàn)條件下重復(fù)試驗(yàn)獲得產(chǎn)品的性能參數(shù)穩(wěn)定，制備工藝的重現(xiàn)性好。
[0067]上述雖然對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于口腔植入的多孔鉭材料的制備方法，是將鉭粉與造孔劑、成型劑混勻，再經(jīng)造粒、注射入模具成型、脫模、脫脂、燒結(jié)和熱處理制得替代牙骨組織的口腔植入材料;其特征在于，脫脂步驟為300?350 °C處理30?40分鐘，然后600?900 °C處理40?60分鐘，燒結(jié)步驟為真空度為10—4?10—3Pa，1200?1400°C保溫30?40分鐘，然后1900?2100°C保溫150?200分鐘，熱處理步驟為真空度為10—4?10—3Pa, 1100?1300°C保溫200?240分鐘，冷卻至200?300 °C保溫100?120分鐘，然后隨爐冷卻至室溫;其中，鉭粉、造孔劑和成型劑的質(zhì)量比為1:0.4?0.5:0.1?0.2，造孔劑是氯化鈉和羧甲基纖維素的組合，兩者的質(zhì)量比為1:2?3，成型劑是聚乙烯醇、硬脂酸和合成橡膠的組合，三者的質(zhì)量比為1:2?3:2?3。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，造粒步驟為在320?400°C，10?13MPa條件下，將混合粉末造粒得到粒徑不大于ΙΟΟμπι的圓形顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，注射入模具成型步驟的溫度和壓力條件分別為300?500°C和70?80MPa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，脫模時(shí)間為15?20秒。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，脫脂步驟為350°C處理35分鐘，然后700 °C處理45分鐘。6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的制備方法，其特征在于，脫脂步驟兩個(gè)階段的升溫速率均為2 ?2.5°C/min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，燒結(jié)步驟為真空度為10—4?10—3Pa，1300 °C保溫40分鐘，然后2000 °C保溫180分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的制備方法，其特征在于，燒結(jié)步驟兩個(gè)階段的升溫速率均為 12 ?15°C/min09.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，熱處理步驟為真空度為10—4?10—3Pa，1200 °C保溫230分鐘，冷卻至250 °C保溫110分鐘，然后隨爐冷卻至室溫。10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的制備方法，其特征在于，熱處理步驟的升溫速率為12?15°(:/11^11，冷卻速率為2?3°(:/1^11。
【文檔編號(hào)】C22C1/08GK105855553SQ201610190993
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】馬利, 張東升, 張衛(wèi)東
【申請(qǐng)人】山東省立醫(yī)院