不同烧结温度制备的双相磷酸钙生物陶瓷及其力学性能研究

摘 要 ：以煅烧缺 钙磷 灰石制备的双相磷酸钙 （ＢＣＰ）粉体为原料 ，采用热压烧结 的方法制备 了一 种可用 于骨替代 、力
学性能优 良的生物 陶瓷材 料。研究 了烧结温度对 ＢＣＰ陶瓷力 学性 能 、物相组成和微观形貌 的影 响。当烧结温 度为
１１００℃和 １１５０ ｏＥ时 ，ＢＣＰ陶瓷 的物相组成 为 ＨＡ和 Ｂ．ＴＣＰ，断裂 方式 以穿晶 断裂为 主；当烧 结温度 为 １２００ ｏＣ时 ，
合适 的 ＨＡ和 ｐ—ＴＣＰ比例 及孔 结构 的磷 酸钙 陶瓷 在一 定条 件下 具有 骨诱 导性 ，其在 成 骨性 能上 比单一 钙
磷 陶瓷具 有 明显 优势 ，作为 骨修 复 材 料 得 到 了广 泛 关 注 和 深入 研 究 。 Ｖｅ￣ｏｖｉｃ等采 用 微 波 烧 结 制备 的 ＢＣＰ
陶瓷 ，烧 结温 度为 ９００～１２００℃ ，断 裂 韧性 为 ０．５６～０．９２ ＭＰａ·ｍ ＿１ ；Ｌｕｋｉ 等采 用 两 步 烧 结 法 制备 ＢＣＰ 陶瓷 ，在 １１００℃保 温 ３０ ｍｉｎ，降温 至 １０５０℃后保 温 ２０ ｈ，其 断裂 韧性 为 １．１１ ＭＰａ·ｍ １３］；Ｓｏｐｙａｎ等采 用无
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｐｈａｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ＢＣＰ ｂｉｏｃｅｒａｍｉｃｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ＨＡ ａｎｄ Ｂ—ＴＣＰ ｔｏ ＨＡ ａｎｄ 一ＴＣＰ，
ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅ ｗａｓ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｆｒｏｍ ａ ｔｒａｎｓ—ｇｒａｎｕｌａｒ ｍｏｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｍ ｉｘｔｕｒｅ ｏｆ ｔｒａｎｓ—ａｎｄ ｉｎｅｒ— ｇｒａｎｕｌａｒ ｍ ｏｄｅ． Ｔｈｅ ＢＣＰ ｂｉｏｃｅｒａｍ ｉｃｓ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ａｔ １ １５０ ｏＣ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｎ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｆ ９８ ＭＰａ ａｎｄ ０．９９ ＭＰａ·ｍ ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｐｈａｓｉｃ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ
双 相磷 酸钙 （ＢＣＰ）是 羟基磷 灰 石 （ＨＡ）和 Ｂ．磷 酸 三 钙 （Ｂ—ＴＣＰ）的混 合 物 ，是 一 种 生物 活 性 材 料 ，其 中
基金项 目：国家 自然科学基金（８１１７１４６３）；山东省 高校科技计划 （Ｊ１４ＬＡ５９）；淄博市科技发展计划（２０１４ｋｊ０１００７９） 作者简介 ：赵 琰（１９８４－），女 ，博士 ，讲师．主要 从事 陶瓷复合 材料研 究．
第３５卷 第６期
２０１６年 ６月
硅 酸 盐 通 报
ＢＵＬＬＥＴＩＮ ＯＦ ＴＨＥ Ｃ ！ 曼Ｅ
曼 垦！
Ｖｏ１．３５ Ｎｏ．６ Ｊｕｎｅ，２０１６
不 同烧 结 温 度 制备 的双 相 磷 酸钙 生物 陶瓷 及 其 力 学 性 能 研 究
赵 琰
（淄博职业学院建筑工程学院 ，淄博 ２５５３１４）

压烧 结 制 备 的 ＢＣＰ 陶 瓷 ，烧 结 温 度 为 １０００～ １４００ ｏＣ，致 密 度 为 ８６％ 一９３％ ，断 裂 韧 性 为 ０．８ ～
ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎ—ｄｅｐｔｈ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｉｎｔｅｆｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ＢＣＰ ｂｉｏｃｅｒａｍｉｃｓ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ
文献标识码 ：Ａ
文章编 号 ：１００１—１６２５（２０１６）０６—１８９７－０５
Ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｂｉｐｈａｓｉｃ Ｃａｌｃｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｂｉｏｃｅｒａｍ ｉｃｓ Ｓｉｎｔｅｒｅｄ ａｔ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｓ
ＺＨＡ０ Ｙａｎ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｉｂｏ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｉｂｏ ２５５３１４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｉｐｈａｓｉｃ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＢＣＰ）ｂｉｏｃｅｒａｍｉｃｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｈｏｔ ｐｒｅｓｓｉｎｇ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ＢＣＰ陶瓷的物相组成 为 ＨＡ和 －ＴＣＰ，断裂方式为穿 晶和 沿晶混合 断裂模式 。当烧结温 度为 １１５０℃ 时 ，ＢＣＰ陶瓷
的弯曲强度和断裂韧性最 高 ，分别为 ９８ ＭＰａ和 ０．９９ ＭＰａ·Ｉｎ 。
关 键 词 ：双 相磷 酸 钙 ；烧 结 温 度 ；力 学 性 能
中图分类号 ：ＴＢ３３２
１８９８ 试 验 与 技 术
硅 酸 盐 通 报
第 ３５卷
ＨＡ和 ｐ—ＴＣＰ可按 不 同 比例 混合 ，以满 足 不 同的 临床 应 用 要求 Ｊ。ＢＣＰ粉 体 的制备 方 法 主 要有 两 种 剖 ，一
是通过湿法制备缺钙磷灰石将其煅烧后得到 ＢＣＰ粉体 ；二是分别制得纯 ＨＡ和纯 ￣－ＴＣＰ，然后按一定 比例进 行机械混合。ＢＣＰ生物陶瓷同时具有 ＨＡ和 ｐ—ＴＣＰ的特性 ，具有良好 的生物相容性和骨传导性 ，ｍ］，且具有
１ 引 言
伴 随医学 技术 的进 步 和生 物 医用材 料 的研究 应用 ，人 们 对 由于 战争 、自然 灾 害 、疾 病 和 意外 事 故 造成 的 人体失去功能的组织的处理方法不断进步 ，从组织去除到组织代替 ，再 到组织重建 ｊ。硬组织修复与重建 材料 在 生物 医用 材料 中起 步最 早 、发 展 最成熟 。硬组 织修 复和 重建 材料 直接 与人体 组织 接触 ，要求 其无 毒副 作用 、生物安全性 良好 ，同时 ，骨和关节系统受力复杂 ，硬组织修复和重建材料还必须具备足够 的力学强度并 能与原 骨 结合 牢 固 。