羥基磷灰石粉體的制備工藝優(yōu)化與合成機理研究.pdf

1、山東大學(xué)博士學(xué)位論文羥基磷灰石粉體的制備工藝優(yōu)化與合成機理研究姓名：宋云京申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：溫樹林李木森2002.5.18山東大學(xué)博士學(xué)位論文研制了一種用溶膠凝膠法制備羥基磷灰石納米粉體的新工藝。該工藝以含四水硝酸鈣和五氧化二磷的醇溶液為前驅(qū)體，通過控制反應(yīng)過程，可以制備出高純且粒度均勻的納米級羥基磷灰石粉體。研究了溫度、濃度、陳化對羥基磷灰石粉體合成的影響。溫度對羥基磷灰石粉體合成影響十分明顯，分析了不同溫度下羥

2、基磷灰石粉體的相組成、相結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，在200℃～400℃時，反應(yīng)產(chǎn)量很低，產(chǎn)物主要由HA、Ca㈧03)2、磷酸乙酯、BCa2P207、CaO組成。隨著溫度的升高，HA的含量逐漸增多，Ca(N03)2和磷酸乙酯含量逐漸減少。實驗證明，500℃是合成羥基磷灰石粉體的合適溫度，粉體經(jīng)500℃2h處理后，可以獲得高品質(zhì)的HA。濃度對羥基磷灰石粉體的合成有影響。隨著濃度的增加，羥基磷灰石粉體的合成速度加快。陳化則影響羥基磷灰石的純度

3、，未陳化處理容易導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)Ca(9相，陳化處理可增加其熱穩(wěn)定性。用本工藝制各納米HA粉體的最佳工藝參數(shù)為：鈣磷摩爾比為165～167，反應(yīng)物的最佳濃度為2M五氧化二磷醇溶液和4M四水硝酸鈣醇溶液，溶膠陳化時間大于24h，最佳合成溫度為500℃。用AFM觀察人體骨骼中的磷灰石形態(tài)和尺寸，觀察到骨骼中磷灰石層狀顆粒的排列方向并非與膠原纖維軸向嚴格一致，大部分顆粒與膠原纖維軸向有3045。的夾角。同時還觀察到人體骨骼中有各種尺寸的孔，孔徑從

4、5prrl到200lam。骨骼膠原柬互相編織纏繞，形成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，膠原直徑約139um。在膠原上有規(guī)律地分布著長條狀的磷灰石層狀顆粒，層狀顆粒類似建筑物的磚塊，層層疊壓。顆粒長約172450nm，寬約110150nm，厚度約1540nm。煅燒后，骨骼中層狀顆粒尺寸有不同程度的增大。通過成分分析，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)骨中鈣、磷、氧元素成分并非均勻分布的。皮質(zhì)骨的外層無機成分(磷灰石)含量高，有機成分含量低；而內(nèi)層則相反，無機成分低，有機成分高。通過