CN106892414B - 一种添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法 - Google Patents
一种添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种添加表面活性剂辅助球磨制备β‑磷酸三钙粉体的方法:(1)将表面活性剂聚酯高分子化合物KW‑300加入分散剂中并超声分散;(2)按钙/磷摩尔比为1.40~1.60,称量磷酸氢钙和碳酸钙作为原料;(3)将含表面活性剂的分散剂和原料转入球磨罐中进行球磨,得到混合料浆;(4)将混合料浆,置于烘箱中干燥,除掉分散剂,得到干燥后的粉料;(5)将干燥后的粉料研磨过筛后于850℃~1000℃进行煅烧,即得到β‑磷酸三钙粉体。本发明的粉体,球磨后的粒径更小,分布更均匀,使固相反应更充分,同时解决了原料球磨过程因粘罐粘球造成的钙磷原子比失衡,进而提高了制得的β‑磷酸三钙粉体纯度。
Description
技术领域
本发明涉及β-磷酸三钙的制备方法,特别涉及一种添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法。
背景技术
β-磷酸三钙是一种生物活性优良的生物可降解材料,具有良好的生物相容性,在骨组织工程等领域发挥着巨大的作用。目前β-磷酸三钙的制备方法主要有湿法、水热法以及干法等。湿法的工艺较为复杂,对反应物浓度、PH值等反应条件的要求较高。水热法要求高温高压的反应条件,应用较少且不适于大批量生产。干法是通过原料固相反应合成,制备工艺简单,制得的粉末结晶形态较好。干法中比较成熟的主要为固相合成法,但传统工艺球磨后原料的粒径较大,粒度分布范围广,同时在球磨过程中常由于原料粘罐或粘球使原料中钙磷原子比失衡,从而导致制得的β-磷酸三钙中存在较多的杂质相。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足,本发明的目的在于提供一种工艺简单稳定、纯度较高的β-磷酸三钙粉体的制备方法,球磨后的粒径更小,分布更均匀,使固相反应更充分,同时解决了原料球磨过程因粘罐粘球造成的钙磷原子比失衡,进而提高了制得的β-磷酸三钙粉体纯度。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法,包括以下步骤:
(1)将表面活性剂聚酯高分子化合物KW-300加入分散剂中并超声分散,得到含表面活性剂的分散剂;
(2)按钙/磷摩尔比为1.40~1.60,称量磷酸氢钙和碳酸钙作为原料;
(3)将步骤(1)的含表面活性剂的分散剂和步骤(2)的原料转入球磨罐中进行球磨,得到混合料浆;所述分散剂添加量是原料总重量的0.5%~5%;
(4)将步骤(3)所得的混合料浆,置于烘箱中干燥,除掉分散剂,得到干燥后的粉料;
(5)将步骤(4)得到的干燥后的粉料研磨过筛后于850℃~1000℃进行煅烧,即得到β-磷酸三钙粉体。
步骤(1)所述分散剂为乙醇。
步骤(1)所述超声分散的时间为5~30min。
步骤(3)所述球磨,具体为:球磨速度为200~800r/min,球磨时间为2~18h。
步骤(3)所述球磨为行星球磨或多维摆动纳米球磨。
步骤(4)所述干燥的温度为40~90℃。
步骤(5)所述煅烧的时间为2~5h。
与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:
(1)本发明的方法工艺简单且稳定,对制备工艺条件要求不高,有利于批量化生产。
(2)本发明采用在分散剂中添加适量表面活性剂的工艺,使原料球磨后的粒径更小,分布更均匀,从而使固相反应更充分。
(3)本发明解决了原料球磨过程因粘罐粘球造成的原料比例失衡,提高了制得的β-磷酸三钙粉体的纯度。
附图说明
图1为本发明的实施例所添加表面活性剂KW-300的TG-DSC分析。
图2为未添加表面活性剂的原料球磨后的粒度分布图。
图3为添加了表面活性剂的原料球磨后的粒度分布图。
图4为本发明所制备的β-磷酸三钙粉体XRD谱图与标准谱图对比。
图5为本发明所制备的β-磷酸三钙粉体IR谱图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)量取1%的表面活性剂KW-300加入乙醇中并超声分散10min,乙醇的配比为钙磷原料总重量的0.5%。之后按照Ca/P摩尔比为1.50称取49.58g磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O)和14.42g碳酸钙(CaCO3);
(2)将原料和含有表面活性的乙醇一同转入球磨罐中,并在行星球磨机上以300r/min的速度球磨混合3h,混合后粉体原料无粘罐粘球现象;
(3)将混合后的料浆置于烘箱中以50℃的温度干燥除掉乙醇,然后过50目筛;
(4)将过筛后的粉体放入马弗炉中于850℃下煅烧5h,得到β-磷酸三钙粉体。
图1为本实施例所添加的面活性剂KW-300的TG-DSC曲线,从图中可以看出该表面活性剂在500℃时的质量损失为99.5%,经过高温基本上可完全烧除,不会引入新的杂质。
图2为未添加表面活性剂的原料球磨后的粒度分布图(平均粒径为527nm),图3为添加5%表面活性剂的原料球磨后的粒度分布图(平均粒径为450nm)。通过对比可以看出添加表面活性剂辅助球磨后原料的平均粒径更小,且粒度分布范围更窄。
实施例2
(1)量取2.5%的表面活性剂KW-300加入乙醇中并超声分散30min,乙醇的配比为钙磷原料总重量的1.5%。之后按照Ca/P摩尔比为1.50称取49.58g磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O)和14.42g碳酸钙(CaCO3);
(2)将原料和含有表面活性的乙醇一同转入球磨罐中,并在多维摆动纳米球磨机上以400r/min的速度球磨混合9h,混合后粉体无粘罐粘球;
(3)将混合后的料浆置于烘箱中以60℃的温度干燥除掉乙醇,然后过50目筛;
(4)将过筛后的粉体放入马弗炉中于900℃下煅烧3h,得到β-磷酸三钙粉体。
图4为本实施例所制备的β-磷酸三钙粉体XRD谱图与标准谱图对比。通过对比可以看出,本实施例所制备粉体的主要物相为β-磷酸三钙,几乎无杂质相的衍射峰,纯度较高。图5为本实施例所制备的β-磷酸三钙粉体IR谱图。样品在1123cm-1、1043cm-1、970cm-1、944cm-1处为—PO4 3-的伸缩振动峰,607cm-1、553cm-1处为—PO4 3-的弯曲振动峰,样品无明显的杂质相吸收峰。
实施例3
(1)量取5%的表面活性剂KW-300加入乙醇中并超声分散25min,乙醇的配比为钙磷原料总重量的3%。之后按照Ca/P摩尔比为1.50称取49.58g磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O)和14.42g碳酸钙(CaCO3);
(2)将原料和含有表面活性的乙醇一同转入球磨罐中,并在行星球磨机上以500r/min的速度球磨混合6h,混合后粉体无粘罐粘球;
(3)将混合后的料浆置于烘箱中以70℃的温度干燥除掉乙醇,然后过50目筛;
(4)将过筛后的粉体放入马弗炉中于950℃下煅烧3h,得到β-磷酸三钙粉体。
本实施例制备的β-磷酸三钙粉体的测试结果与实施例1、实施例2类似,在此不再赘述。
实施例4
(1)量取8%的表面活性剂KW-300加入乙醇中并超声分散30min,乙醇的配比为钙磷原料总重量的5%。之后按照Ca/P摩尔比为1.50称取49.58g磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O)和14.42g碳酸钙(CaCO3);
(2)将原料和含有表面活性的乙醇一同转入球磨罐中,并在行星球磨机上以700r/min的速度球磨混合12h,混合后粉体无粘罐粘球;
(3)将混合后的料浆置于烘箱中以80℃的温度干燥除掉乙醇,然后过50目筛;
(4)将过筛后的粉体放入马弗炉中于1000℃下煅烧2h,得到β-磷酸三钙粉体。
本实施例制备的β-磷酸三钙粉体的测试结果与实施例1、实施例2类似,在此不再赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将表面活性剂聚酯高分子化合物KW-300加入分散剂中并超声分散,得到含表面活性剂的分散剂;
(2)按钙/磷摩尔比为1.40~1.60,称量磷酸氢钙和碳酸钙作为原料;
(3)将步骤(1)的含表面活性剂的分散剂和步骤(2)的原料转入球磨罐中进行球磨,得到混合料浆;所述分散剂添加量是原料总重量的0.5%~5%;
(4)将步骤(3)所得的混合料浆,置于烘箱中干燥,除掉分散剂,得到干燥后的粉料;
(5)将步骤(4)得到的干燥后的粉料研磨过筛后于850℃~1000℃进行煅烧,即得到β-磷酸三钙粉体。
2.根据权利要求1所述的添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法,其特征在于,步骤(1)所述分散剂为乙醇。
3.根据权利要求1所述的添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法,其特征在于,步骤(1)所述超声分散的时间为5~30min。
4.根据权利要求1所述的添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法,其特征在于,步骤(3)所述球磨,具体为:球磨速度为200~800r/min,球磨时间为2~18h。
5.根据权利要求1所述的添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法,其特征在于,步骤(3)所述球磨为行星球磨或多维摆动纳米球磨。
6.根据权利要求1所述的添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法,其特征在于,步骤(4)所述干燥的温度为40~90℃。
7.根据权利要求1所述的添加表面活性剂辅助球磨制备β-磷酸三钙粉体的方法,其特征在于,步骤(5)所述煅烧的时间为2~5h。
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