一種生物活性玻璃陶瓷及其制備方法
【專利摘要】一種生物活性玻璃陶瓷及其制備方法，涉及生物材料領(lǐng)域，生物陶瓷包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分：二氧化硅45-60份、五氧化二磷6-10份、氧化鈣20-28份、氧化鈦1-5份、納米氧化鋁4-10份、氮化硼1-3份和氧化鎂1-4份。一種生物活性玻璃陶瓷的制備方法，制備步驟如下：（1）稱量；（2）球磨；（3）高溫煅燒；（4）冷卻取出。本發(fā)明提供的生物活性玻璃陶瓷，具有抗壓性能好，生物相容性高的特點，同時具備一定的韌性和強度，可作為骨頭修復(fù)材料使用。
【專利說明】一種生物活性玻璃陶瓷及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物材料領(lǐng)域，特別涉及一種生物活性玻璃陶瓷及該生物陶瓷的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]生物材料是對機體組織進行修復(fù)、替代與再生等性能的材料。由于不銹鋼存在溶析、腐蝕和疲勞問題，塑料存在穩(wěn)定性差和強度低的問題。生物陶瓷材料得到廣泛發(fā)展，具有較為廣闊的使用前景。
[0003]生物陶瓷材料分為生物惰性陶瓷材料和生物活性陶瓷材料，生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羥基，還可做成多孔性，生物組織可長入并同其表面發(fā)生牢固的鍵合；生物吸收性陶瓷的特點是能部分吸收或者全部吸收，在生物體內(nèi)能誘發(fā)新生骨的生長。生物活性陶瓷有生物活性玻璃(磷酸鈣系)、羥基磷灰石陶瓷和磷酸三鈣陶瓷等幾種。
[0004]申請?zhí)枮?01110298735.3的專利文獻“用于骨缺損修復(fù)的生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法”公開了一種生物活性玻璃陶瓷的制備方法，包括如下步驟:將生物玻璃粉體過篩，加入聚丙烯酸胺溶液，球磨混勻，得到生物玻璃漿料，通過離心注漿的方式將漿料灌注進高分子反模中，固化，干燥，在程序控溫下于900-100(TC煅燒除去高分子反模，制得用于骨缺損修復(fù)的生物活性玻璃陶瓷材料。
[0005]由此可知，該技術(shù)方案提供生物活性玻璃陶瓷材料具有良好的力學(xué)強度和抗壓性能，缺陷是生物相容性較差，彈性模量較低，在重負荷下，容易對機體造成損害，因此，該方法制備的生物活性玻璃陶瓷材料并不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:針對上述不足，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種生物活性玻璃陶瓷及其制備方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種生物活性玻璃陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
二氧化硅45-60份、五氧化二磷6-10份、氧化鈣20-28份、氧化鈦1_5份、納米氧化鋁4-10份、氮化硼1-3份和氧化鎂1-4份。
[0008]作為優(yōu)選，所述納米氧化鋁為β -氧化鋁。
[0009]作為優(yōu)選，所述氧化鈦為金紅石型氧化鈦。
[0010]一種生物活性玻璃陶瓷的制備方法，制備步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)將混合后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1100°C-1300°C，壓力
1.2-4.5GPa，時間 3_7h ；
(4)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀生物活性玻璃陶瓷。
[0011]作為優(yōu)選，步驟(3)中煅燒的溫度為1150°C -1260°c。
[0012]作為優(yōu)選，步驟(3)中煅燒的壓力為2_4GPa。
[0013]有益效果:本發(fā)明提供的生物活性玻璃陶瓷，是一種磷酸鈣系的生物陶瓷材料，以二氧化硅、五氧化二磷和氧化鈣為主體材料，加入少量氧化鋁，不僅提高生物陶瓷的致密度，而且也改善其韌性；少量的氮化硼能夠有效的提高其強度和硬度；氧化鎂和氧化鈦是活性添加劑，能夠增強生物陶瓷的活性，提高其韌性。
[0014]本發(fā)明提供的生物活性玻璃陶瓷，具有抗壓性能好，生物相容性高的特點，同時具備一定的韌性和強度，可作為骨頭修復(fù)材料使用。

【具體實施方式】
[0015]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0016]實施例1:
一種生物活性玻璃陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
二氧化硅45份、五氧化二磷6份、氧化鈣20份、金紅石型氧化鈦I份、納米β -氧化鋁4份、氮化硼I份和氧化鎂I份。
[0017]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備生物活性玻璃陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)將混合后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1200°C-1300°C，壓力3GPa，時間4h ；
(4)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀生物活性玻璃陶瓷。
[0018]對得到的塊狀生物活性玻璃陶瓷進行性能檢測:抗壓強度1020MPa ;抗彎強度270MPa ;韌性 15MPa.m1/2;彈性模量 115GPa。
[0019]實施例2:
一種生物活性玻璃陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
二氧化硅60份、五氧化二磷10份、氧化鈣28份、金紅石型氧化鈦5份、納米β -氧化鋁10份、氮化硼3份和氧化鎂4份。
[0020]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備生物活性玻璃陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)將混合后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1250°C，壓力4GPa，時間4h；
(4)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀生物活性玻璃陶瓷。
[0021]對得到的塊狀生物活性玻璃陶瓷進行性能檢測:抗壓強度1SOMPa ;抗彎強度320MPa ;韌性 17MPa.m1/2;彈性模量 119GPa。
[0022]實施例3:
一種生物活性玻璃陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
二氧化硅52份、五氧化二磷7份、氧化鈣24份、金紅石型氧化鈦3份、納米β -氧化鋁7份、氮化硼2份和氧化鎂3份。
[0023]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備生物活性玻璃陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)將混合后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1240°C，壓力3.5GPa，時間4h ；
(4)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀生物活性玻璃陶瓷。
[0024]對得到的塊狀生物活性玻璃陶瓷進行性能檢測:抗壓強度1050MPa ;抗彎強度280MPa ;韌性 13MPa.m1/2;彈性模量 117GPa。
[0025]實施例4:
一種生物活性玻璃陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
二氧化硅50份、五氧化二磷8份、氧化鈣26份、金紅石型氧化鈦3份、納米β -氧化鋁8份、氮化硼2份和氧化鎂3份。
[0026]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備生物活性玻璃陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)將混合后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1220°C，壓力3.5GPa，時間4h ；
(4)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀生物活性玻璃陶瓷。
[0027]對得到的塊狀生物活性玻璃陶瓷進行性能檢測:抗壓強度1040MPa ;抗彎強度300MPa ;韌性 14MPa.m1/2;彈性模量 125GPa。
[0028]實施例5:
一種生物活性玻璃陶瓷，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分:
二氧化硅55份、五氧化二磷9份、氧化鈣22份、金紅石型氧化鈦4份、納米β -氧化鋁6份、氮化硼2份和氧化鎂3份。
[0029]根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法制備生物活性玻璃陶瓷，步驟如下:
(1)稱量:準確稱取各個組分；
(2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合；
(3)將混合后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1250°C，壓力3.8GPa，時間4h ；
(4)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀生物活性玻璃陶瓷。
[0030]對得到的塊狀生物活性玻璃陶瓷進行性能檢測:抗壓強度1060MPa ;抗彎強度31OMPa ;韌性 16MPa.m1/2;彈性模量 118GPa。
[0031]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種生物活性玻璃陶瓷，其特征在于，包括以下質(zhì)量份數(shù)的各個組分: 二氧化硅45-60份、五氧化二磷6-10份、氧化鈣20-28份、氧化鈦1_5份、納米氧化鋁4-10份、氮化硼1-3份和氧化鎂1-4份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物活性玻璃陶瓷，其特征在于:所述納米氧化鋁為β-氧化招。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物活性玻璃陶瓷，其特征在于:所述氧化鈦為金紅石型氧化鈦。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物活性玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于，制備步驟如下: (1)稱量:準確稱取各個組分； (2)球磨:將各個組分混合在一起，放入球磨機進行研磨混合； (3)將混合后的粉體放入模具中，進行高溫煅燒，溫度為1100°C-1300°C，壓力1.2-4.5GPa，時間 3_7h ； (4)煅燒之后，待冷卻取出，即得到塊狀生物活性玻璃陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物活性玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(3)中煅燒的溫度為 1150。。-1260。。。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物活性玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于:步驟(3)中煅燒的壓力為2-4GPa。
【文檔編號】C03C10/00GK104478218SQ201410625912
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】劉大學(xué), 李永超, 郭玉芹 申請人:蘇州維泰生物技術(shù)有限公司