CN104446373B - 用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷及其制备方法，用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷包括以下重量份计的原料：碳酸钙140～180份、氧化镁30～120份、氧化锆60～80份、氧化钇30～100份、十二烷基苯磺酸钠30～70份、聚乙烯酰胺20～50份、改性剂10～30份。制备方法：碳酸钙、氧化镁、氧化锆、氧化钇磨成粉，加入十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯酰胺、改性剂，混合均匀，放入磨具内加压成型；生坯烘干，在700～800℃烧成素坯；1000～1400℃加压烧结。本发明中加入了碳酸钙，碳酸钙可以减小生物陶瓷的气孔率，同时提高生物陶瓷的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药材料领域，尤其涉及一种用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷及其制备方法。
背景技术
生物医用材料是人们最早应用的医用材料之一，也是目前全世界应用最多、最广的医用材料。而在社会发展的今天，金属材料单一特性不能满足医用需求，人们也越来越意识到多种材料符合取长的发展前景可观，而如何开发新型合金材料，如何能对医用金属材料进行特定的表面改性，是医用材料方面一直关注并努力的方向。
生物材料作为人体组织的替代和修复材料，由于人体环境的特殊性，需要具备良好的力学性能如耐磨性、抗疲劳性、抗腐蚀性等。并且几乎不产生磨损碎屑。人体的关节1年内要反复承受1.5×106～3.5×106周次、且数倍于人体体重的负荷。天然的生物器官由于生物体的新陈代谢可以较好地解决这一问题，但是人工关节要达到这一要求就必须要求材料具有足够的疲劳强度。同时，在这样强度的负荷下，如果材料产生大量的磨屑，极易引起诸如排异反应等很多负效应。
目前广泛应用的生物降解陶瓷为β-磷酸三钙(简称β-TCP)，属三方晶系，钙磷原子比为1.5，是磷酸钙的一种高温相。β-TCP的最大优势就是生物相容性好，植入机体后与骨直接融合，无任何局部炎性反应及全身毒副作用。其不足是高切口敏感性导致的低疲劳强度，较高刚性和脆性使其难以加工成型或固定钻孔。基于仿生原理，制备类似于自然组织的组成、结构和性质的理想生物陶瓷，是生物陶瓷的一个发展方向。磷酸钙盐生物陶瓷人工骨，虽然与骨盐的组成相同，但不同部位的骨性质是不尽相同的，为此组成和结构类似于骨骼连续变化的多孔磷酸钙陶瓷的研究是正在进行的非常有价值的课题。
对于可生物降解的磷酸钙生物陶瓷而言，磷酸钙陶瓷在体内从无生命到有生命的转变过程，即无机物的钙磷是如何转变成为生物体内的有机钙磷，其中是否存在一个晶型转变或晶型转变的过程是如何进行的；材料降解后其产物在体内的分布和代谢途径以及各分支的量的关系等等也应引起材料工作者的高度重视。
磷酸钙陶瓷的主要缺点是其脆性。致密磷酸钙陶瓷可以通过添加增强相提高它的断裂韧性，多孔磷酸钙陶瓷虽然可被新生骨长入而极大增强，但是在再建骨完全形成之前，为及早代行其功能，也必须对它进行增韧补强。磷酸钙陶瓷基复合材料，已经成为磷酸钙生物陶瓷的发展方向之一。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷及其制备方法，碳酸钙生物陶瓷气孔率小，机械性能良好。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，包括以下重量份计的原料：碳酸钙140～180份、氧化镁30～120份、氧化锆60～80份、氧化钇30～100份、十二烷基苯磺酸钠30～70份、聚乙烯酰胺20～50份、改性剂10～30份。
作为对本发明的进一步改进，用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，包括以下重量份计的原料：碳酸钙160份、氧化镁80份、氧化锆70份、氧化钇60份、十二烷基苯磺酸钠50份、聚乙烯酰胺40份、改性剂20份。
作为对本发明的进一步改进，改性剂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物。
作为对本发明的进一步改进，氧化钇的粒径为20～100μm。
本发明还提供了一种用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷的制备方法。
一种用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷的制备方法，包括以下步骤：碳酸钙、氧化镁、氧化锆、氧化钇磨成粉，加入十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯酰胺、改性剂，混合均匀，放入磨具内加压成型；生坯烘干，在700～800℃烧成素坯；1000～1400℃加压烧结。
作为对本发明的进一步改进，最后烧结时的压力为60～70kPa。
有益效果：本发明中加入了碳酸钙，碳酸钙可以减小生物陶瓷的气孔率，同时提高生物陶瓷的机械性能。根据实验可知，本发明的气孔率为77～80μm，抗拉强度为784～800MPa，弯曲强度为169～180MPa，抗压强度为218～230MPa；对比例1的气孔率为62μm，抗拉强度为621MPa，弯曲强度为128MPa，抗压强度为149MPa。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，包括以下重量份计的原料：碳酸钙160份、氧化镁80份、氧化锆70份、氧化钇60份、十二烷基苯磺酸钠50份、聚乙烯酰胺40份、改性剂20份。
改性剂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
氧化钇的粒径为50μm。
一种用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷的制备方法，包括以下步骤：碳酸钙、氧化镁、氧化锆、氧化钇磨成粉，加入十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯酰胺、改性剂，混合均匀，放入磨具内加压成型；生坯烘干，在750℃烧成素坯；1200℃加压烧结。
最后烧结时的压力为65kPa。
实施例2
用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，包括以下重量份计的原料：碳酸钙140份、氧化镁30份、氧化锆60份、氧化钇30份、十二烷基苯磺酸钠30份、聚乙烯酰胺20份、改性剂10份。
改性剂是苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物。
氧化钇的粒径为20μm。
一种用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷的制备方法，包括以下步骤：碳酸钙、氧化镁、氧化锆、氧化钇磨成粉，加入十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯酰胺、改性剂，混合均匀，放入磨具内加压成型；生坯烘干，在700℃烧成素坯；1000℃加压烧结。
最后烧结时的压力为60kPa。
实施例3
用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，包括以下重量份计的原料：碳酸钙180份、氧化镁120份、氧化锆80份、氧化钇100份、十二烷基苯磺酸钠70份、聚乙烯酰胺50份、改性剂30份。
改性剂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
氧化钇的粒径为100μm。
一种用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷的制备方法，包括以下步骤：碳酸钙、氧化镁、氧化锆、氧化钇磨成粉，加入十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯酰胺、改性剂，混合均匀，放入磨具内加压成型；生坯烘干，在800℃烧成素坯；1400℃加压烧结。
最后烧结时的压力为70kPa。
对比例1
与实施例1相同，不同在于：不加碳酸钙。
性能测试
测定实施例和对比例的产品性能，结果见表1。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | |
| 气孔率μm | 80 | 78 | 77 | 62 |
| 抗拉强度MPa | 800 | 784 | 793 | 621 |
| 弯曲强度MPa | 180 | 173 | 169 | 128 |
| 抗压强度MPa | 230 | 226 | 218 | 149 |
结论：本发明的气孔率为77～80μm，抗拉强度为784～800MPa，弯曲强度为169～180MPa，抗压强度为218～230MPa；对比例1的气孔率为62μm，抗拉强度为621MPa，弯曲强度为128MPa，抗压强度为149MPa。说明加入了碳酸钙的生物陶瓷可以减小气孔率，同时提高生物陶瓷的机械性能。
Claims (6)
1.用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，其特征在于，包括以下重量份计的原料：碳酸钙140～180份、氧化镁30～120份、氧化锆60～80份、氧化钇30～100份、十二烷基苯磺酸钠30～70份、聚乙烯酰胺20～50份、改性剂10～30份。
2.根据权利要求1所述的用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，其特征在于，包括以下重量份计的原料：碳酸钙160份、氧化镁80份、氧化锆70份、氧化钇60份、十二烷基苯磺酸钠50份、聚乙烯酰胺40份、改性剂20份。
3.根据权利要求1所述的用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，其特征在于，改性剂是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物。
4.根据权利要求1所述的用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷，其特征在于，氧化钇的粒径为20～100μm。
5.基于权利要求1所述的用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：碳酸钙、氧化镁、氧化锆、氧化钇磨成粉，加入十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯酰胺、改性剂，混合均匀，放入磨具内加压成型；生坯烘干，在700～800℃烧成素坯；1000～1400℃加压烧结。
6.根据权利要求5所述的用于种植牙的碳酸钙生物陶瓷的制备方法，其特征在于，最后烧结时的压力为60～70kPa。
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Denomination of invention: Calcium carbonate biological ceramic for dental implant and preparation method of calcium carbonate biological ceramic Effective date of registration: 20200710 Granted publication date: 20160504 Pledgee: Hanting sub branch of Weifang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: WEIFANG JIADELONG DENTURE Co.,Ltd. Registration number: Y2020980003989 |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
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Address after: Room 201, No.9, Weifang Jiashi incubation Industrial Park, 200m east of the south head of Fenghua Road, Yangjiabu Tourism Development Zone, Hanting District, Weifang City, Shandong Province Patentee after: WEIFANG JIADELONG DENTURE Co.,Ltd. Address before: Billion Industrial Park No. 8 261061 Shandong province Weifang city Weifang high tech Zone Gold Road No. 1 workshop floor 3 (F3 layer of the southern half) Patentee before: WEIFANG JIADELONG DENTURE Co.,Ltd. |
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Date of cancellation: 20230106 Granted publication date: 20160504 Pledgee: Hanting sub branch of Weifang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: WEIFANG JIADELONG DENTURE CO.,LTD. Registration number: Y2020980003989 |