專利名稱：一種可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，特別涉及一種可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)制備生物玻璃陶瓷材料常采用熔融法，即將配合料置于坩堝，經(jīng)過高溫加熱形成均勻的、無氣泡，并符合成形要求的玻璃液，然后將其水淬，采用燒結(jié)法制備生物玻璃陶瓷，或?qū)⒉Ａб旱谷肽＞撸捎脻沧⒎ㄖ苽渖锊Ａ沾?。傳統(tǒng)熔融法制備生物玻璃陶瓷時(shí)，存在以下缺點(diǎn)(1)熔融溫度一般較高，在1500℃以上，玻璃配料中某些組分在高溫時(shí)容易揮發(fā)，從而使制備出的玻璃陶瓷成分不能嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)要求；(2)由于坩堝的使用，容易造成組分污染；(3)在澆注或水淬時(shí)，容易析出不需要的一些晶相；(4)在熱處理過程時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)所要求的物相組成，且容易析出多種晶相，難以實(shí)現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；(5)摻雜時(shí)，雜質(zhì)顆粒在高溫下以離子或分子狀態(tài)存在，在析晶處理時(shí)容易與其他組分形成雜相，因此不利于納米粒子的引入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，按此方法制備的生物玻璃陶瓷材料具有良好的切削性能。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3～1∶4和1∶4～1∶5的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；
2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(SixAl)O10(OH)2-xFx，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶6-x∶x∶2，其中x＝1～2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在55～65℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?0wt％～20wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝2～4∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3～4，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶3～1∶5的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入8～16wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化5～8小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為2～4天，置換結(jié)束后，在溫度為30～50℃、壓力為7.0～9.5MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持3～6小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠。
5)在750℃和900℃下分別保溫2～3小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1000℃～1100℃下保溫3～5小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
由于本發(fā)明摻入了納米級(jí)的ZrO2粒子，該粒子可以均勻地分散在混合溶膠中，從而達(dá)到均勻混合。與傳統(tǒng)方法相比各原料成分在凝膠中以分子水平混合，容易準(zhǔn)確控制摻雜量；凝膠顆粒小，比表面積大，其燒結(jié)溫度遠(yuǎn)低于玻璃的熔融溫度，避免了某些成分的揮發(fā)；不需使用坩堝融化原料，可以避免污染，保持樣品純度。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3和1∶5的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10F2，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4∶2∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在65℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?8wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝4∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為4，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶3的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入12wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化6小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為2天，置換結(jié)束后，在溫度為45℃、壓力為8.2MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持6小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫3小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1020℃下保溫5小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
實(shí)施例21)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3.6和1∶4.3的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)1F1，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶5∶1∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在58℃下恒溫?cái)嚢瑁渫耆芙夂?，配置成濃度?2wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝2∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶4的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入15wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化8小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為3天，置換結(jié)束后，在溫度為36℃、壓力為7.0MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持3小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1080℃下保溫4小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
實(shí)施例31)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3.2和1∶4.6的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)0.5F1.5，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4.5∶1.5∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在55℃下恒溫?cái)嚢瑁渫耆芙夂?，配置成濃度?0wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝3∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3.5，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按15的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入10wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化5小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為4天，置換結(jié)束后，在溫度為48℃、壓力為9.5MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持5小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2.6小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1050℃下保溫3小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
實(shí)施例41)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶4和1∶4.1的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)0.8F1.2，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4.8∶1.2∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在60℃下恒溫?cái)嚢瑁渫耆芙夂?，配置成濃度?5wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝2.5∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入O.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3.7，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶3.6的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入8wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化7小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干躁法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為4天，置換結(jié)束后，在溫度為30℃、壓力為9.0MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持4小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2.2小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1000℃下保溫4小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
實(shí)施例51)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3.5和1∶4.8的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)0.2F1.8，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4.2∶1.8∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在63℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?0wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝3.8∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3.2，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶4.2的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入16wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化6.5小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為2天，置換結(jié)束后，在溫度為50℃、壓力為8.0MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持6小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2.5小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1060℃下保溫5小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
實(shí)施例61)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3.8和1∶4的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)0.6F1.4，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4.6∶1.4∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在55℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?3wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝3.2∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3.4，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶4.7的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入14wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化7.4小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為3天，置換結(jié)束后，在溫度為40℃、壓力為7.5MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持5小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2.7小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1100℃下保溫3小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
按本發(fā)明制備的材料含有金云母相、羥基磷灰石相、玻璃相及氧化鋯相，云母片晶體呈多向隨機(jī)分布，并互相搭接，具有良好的互鎖性，這樣的顯微結(jié)構(gòu)在切向力的作用下，裂紋容易沿云母晶體的解理面從一個(gè)晶體傳遞到另一個(gè)晶體，可以有效的控制裂紋的擴(kuò)展途徑，使裂紋始終沿切向力的方向發(fā)展，因此具有良好的切削性能，而氧化鋯相的存在又賦予材料較好的韌性，其抗彎強(qiáng)度約為160～180MPa，斷裂韌性KIC＝2.3～2.6。同時(shí)由于含有羥基磷灰石相而使該材料具有生物活性。
權(quán)利要求
1.一種可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，其特征在于1)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3～1∶4和1∶4～1∶5的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)2-xFx，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶6-x∶x∶2，其中x＝1～2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在55～65℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?0wt％～20wt％的溶液，然后以水無水乙醇＝2～4∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3～4，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶3～1∶5的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入8～16wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化5～8小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為2～4天，置換結(jié)束后，在溫度為30～50℃、壓力為7.0～9.5MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持3～6小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠。5)在750℃和900℃下分別保溫2～3小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1000℃～1100℃下保溫3～5小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，其特征在于1)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3和1∶5的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10F2，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4∶2∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在65℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?8wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝4∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為4，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶3的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入12wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化6小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為2天，置換結(jié)束后，在溫度為45℃、壓力為8.2MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持6小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫3小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1020℃下保溫5小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，其特征在于1)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3.6和1∶4.3的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)1F1，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶5∶1∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在58℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?2wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝2∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶4的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入15wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化8小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為3天，置換結(jié)束后，在溫度為36℃、壓力為7.0MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持3小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1080℃下保溫4小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，其特征在于1)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3.2和1∶4.6的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)0.5F1.5，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4.5∶1.5∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在55℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?0wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝3∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3.5，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按15的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入10wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化5小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為4天，置換結(jié)束后，在溫度為48℃、壓力為9.5MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持5小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2.6小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1050℃下保溫3小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，其特征在于1)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶4和1∶4.1的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)0.8F1.2，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4.8∶1.2∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在60℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?5wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝2.5∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3.7，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶3.6的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入8wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化7小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為4天，置換結(jié)束后，在溫度為30℃、壓力為9.0MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持4小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2.2小時(shí)對(duì)于凝膠進(jìn)行晶化處理，在1000℃下保溫4小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，其特征在于1)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3.5和1∶4.8的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)0.2F1.8，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4.2∶1.8∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在63℃下恒溫?cái)嚢瑁渫耆芙夂螅渲贸蓾舛葹?0wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝3.8∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3.2，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶4.2的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入16wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化6.5小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為2天，置換結(jié)束后，在溫度為50℃、壓力為8.0MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持6小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2.5小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1060℃下保溫5小時(shí)即可制得可加工生物滑性玻璃陶瓷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，其特征在于1)羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠的制備按1∶3.8和1∶4的質(zhì)量比分別將硝酸鈣和五氧化二磷溶于無水乙醇制成硝酸鈣的醇溶液和五氧化二磷的醇溶液，然后，在常溫下，按Ca/P＝1.67摩爾比將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，將混合液靜置，得到無色透明的羥基磷灰石前驅(qū)物溶膠；2)金云母前驅(qū)物溶膠的制備按照金云母的分子式KMg3(Si3Al)O10(OH)0.6F1.4，確定正硅酸乙酯(TEOS)、Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3的摩爾比為6∶2∶4.6∶1.4∶2，將Al(NO3)3·9H2O、Mg(NO3)2·6H2O、MgF2和KNO3依次加入去離子水中，在55℃下恒溫?cái)嚢?，待其完全溶解后，配置成濃度?3wt％的溶液，然后以水∶無水乙醇＝3.2∶1的摩爾比加入無水乙醇，攪拌5分鐘后，再加入正硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2分鐘，最后加入0.1mol/l的HCl調(diào)節(jié)pH值為3.4，通過磁力攪拌器攪拌30分鐘，靜置得到均勻、透明的金云母前驅(qū)物溶膠；3)將上述兩種前驅(qū)物溶膠按1∶4.7的質(zhì)量比混合，同時(shí)加入14wt％的粒度小于100nm的ZrO2粒子，并攪拌制成均勻的混合溶膠，將混合溶膠在25℃陳化7.4小時(shí)，形成均勻、透明的濕凝膠；4)用無水乙醇浸泡凝膠將凝膠中的水分全部置換，采用CO2超臨界干燥法對(duì)凝膠進(jìn)行干燥，在高壓釜中用液態(tài)CO2置換凝膠中的乙醇，置換時(shí)間約為3天，置換結(jié)束后，在溫度為40℃、壓力為7.5MPa的條件下使CO2轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界狀態(tài)，并保持5小時(shí)后，釋放CO2，當(dāng)壓力降為零時(shí)，停止加熱，取出干凝膠；5)在750℃和900℃下分別保溫2.7小時(shí)對(duì)干凝膠進(jìn)行晶化處理，在1100℃下保溫3小時(shí)即可制得可加工生物活性玻璃陶瓷。
全文摘要
一種可加工生物活性玻璃陶瓷材料的制備方法，在常溫下，將五氧化二磷的醇溶液滴加到硝酸鈣的醇溶液中均勻混合，制成羥基磷灰石前驅(qū)物；將正硅酸乙酯、Al(NO
文檔編號(hào)C03B32/00GK1792924SQ20051009630
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者孫曉明, 寧青菊, 史永勝, 王秀峰, 于成龍 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)