CN107651689B - 一种提高碳化硅表面润湿性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高碳化硅表面润湿性的方法，首先在碳化硅表面制备出波纹化结构，进而在其表面制备磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针的复合涂层，从而改善碳化硅的表面润湿性。本发明提出的提高碳化硅表面润湿性的方法可以使得碳化硅与水的润湿角减小到5‑30°，该润湿角比未改性碳化硅的润湿角显著降低。本发明的有益效果是：经过本发明方法处理后的碳化硅，其表面与水的润湿角由60‑130°降低到5‑30°。

Description

一种提高碳化硅表面润湿性的方法
技术领域
本发明属于提高碳化硅润湿性的方法，涉及一种提高碳化硅表面润湿性的方法。
背景技术
骨组织损伤是骨科常见临床问题，用于骨损伤导致的植骨已成为仅次于输血的组织移植行为。中国每年因交通事故、工伤等原因造成骨损伤而需要骨移植的患者达到300万人。目前临床上应用的植骨材料有自体骨、同种异体骨及人工骨骼材料。自体骨移植会增加创伤，并且其取骨量有限；同种异体骨移植容易引起免疫反应，且有传播传染疾病的潜在危险，因而其应用受到一定的限制。人工骨骼材料中则可采用生物金属材料、生物陶瓷材料、生物高分子材料等。其中生物陶瓷骨修复材料因具有与人体骨相似的化学成分，在骨修复领域得到大量的研究。尤其是碳化硅生物陶瓷具有强度高、耐腐蚀、无刺激性和化学性能稳定等特点，在众多的人工骨骼材料中占有重要的地位。但是碳化硅陶瓷的表面与水的润湿角分布在60-130°，润湿性较差，从而导致其植入后与人体体液的亲和性不足。
文献1“熊信柏，李贺军，黄剑锋，李克智，付业伟。生物医用碳/碳复合材料碳化硅涂层的研究，西北工业大学学报，2003,21(3):356-359”初步证明碳化硅以涂层形式存在时无细胞毒性。
文献2“吴琳，徐兴祥，李波等。泡沫碳化硅的生物相容性，材料研究学报，2008，22(1)：58-62”证明碳化硅以泡沫形式存在时没有毒性。
文献3“刘文伟，王弢，战德松等溶血试验检测碳化硅种植材料的生物相容性。中国组织工程研究与临床康复，2008,12(10)：1873-1875”证明碳化硅以块体形式存在不会引起生物的急性溶血，无毒性反应。
上述文献证明了碳化硅材料本身不具备毒性，可以应用做骨骼替换应用，但是背景技术的碳化硅材料均没有对其进行表面改性，碳化硅的表面与水的润湿性较差，润湿角为60-130°。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种提高碳化硅表面润湿性的方法，可以使得碳化硅与水的润湿角减小到5-30°，该润湿角比未改性碳化硅的润湿角显著降低。
技术方案
一种提高碳化硅表面润湿性的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：用乙醇清洗碳化硅，在空气中自然晾干；
步骤2：然后置于功率为400-1000w的激光下照射1-5秒制备出波纹化结构，激光的束斑直径4-5mm，束斑照射点的间距为10-20mm；
步骤3：在置于混合液中浸泡12-24小时，在其表面制备磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针的复合涂层；
所述混合液是：将磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针按照质量比1:1-1:3混合，置于球磨罐中混合处理1-3小时，再与甲苯按照质量比1:10-1:20均匀混合形成混合液；
步骤4：将步骤3处理后的碳化硅置于高温炉中，在温度为800-1100度处理2-5小时；
步骤5：再浸泡于浓度为1mol/L的氢氧化钾溶液中，在60-90度环境下浸泡12-24小时，从而完成提高碳化硅表面润湿性。
所述步骤1用乙醇清洗碳化硅1-2小时。
有益效果
本发明提出的一种提高碳化硅表面润湿性的方法，首先在碳化硅表面制备出波纹化结构，进而在其表面制备磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针的复合涂层，从而改善碳化硅的表面润湿性。本发明提出的提高碳化硅表面润湿性的方法可以使得碳化硅与水的润湿角减小到5-30°，该润湿角比未改性碳化硅的润湿角显著降低。本发明的有益效果是：经过本发明方法处理后的碳化硅，其表面与水的润湿角由60-130°降低到5-30°。
附图说明
图1是实施例2制备的碳化硅与水的表面润湿角照片，润湿角数值为26°
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例1：
(1)将碳化硅用乙醇清洗1小时，在空气中自然晾干，得到样品A；
(2)将样品A置于功率为400w的激光下照射1秒，激光的束斑直径4mm，束斑照射点的间距为10mm，照射后得到的样品标记为B；
(3)将磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针按照质量比1:1混合，置于球磨罐中混合处理1小时，得到C，将C与甲苯按照质量比1:10均匀混合，得到D；
(4)将B完全浸没于D中浸泡12小时，得到E；
(5)将E置于高温炉中，在温度为800度处理2小时，得到F；
(6)将F完全浸泡于浓度为1mol/L的氢氧化钾溶液中，在60度环境下浸泡12小时，从而完成提高碳化硅表面润湿性的流程。
本实例1制备的碳化硅与水的润湿角为10°。
实施例2：
(1)将碳化硅用乙醇清洗2小时，在空气中自然晾干，得到样品A；
(2)将样品A置于功率为1000w的激光下照射5秒，激光的束斑直径5mm，束斑照射点的间距为20mm，照射后得到的样品标记为B；
(3)将磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针按照质量比1:3混合，置于球磨罐中混合处理3小时，得到C，将C与甲苯按照质量比1:20均匀混合，得到D；
(4)将B完全浸没于D中浸泡24小时，得到E；
(5)将E置于高温炉中，在温度为1100度处理5小时，得到F；
(6)将F完全浸泡于浓度为1mol/L的氢氧化钾溶液中，在90度环境下浸泡24小时，从而完成提高碳化硅表面润湿性的流程。
本实例2制备的碳化硅与水的润湿角为26°。
实施例3：
(1)将碳化硅用乙醇清洗1小时，在空气中自然晾干，得到样品A；
(2)将样品A置于功率为1000w的激光下照射3秒，激光的束斑直径5mm，束斑照射点的间距为15mm，照射后得到的样品标记为B；
(3)将磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针按照质量比1:2混合，置于球磨罐中混合处理2小时，得到C，将C与甲苯按照质量比1:15均匀混合，得到D；
(4)将B完全浸没于D中浸泡18小时，得到E；
(5)将E置于高温炉中，在温度为900度处理3小时，得到F；
(6)将F完全浸泡于浓度为1mol/L的氢氧化钾溶液中，在80度环境下浸泡20小时，从而完成提高碳化硅表面润湿性的流程。
本实例3制备的碳化硅与水的润湿角为5°。
实施例4：
(1)将碳化硅用乙醇清洗1小时，在空气中自然晾干，得到样品A；
(2)将样品A置于功率为800w的激光下照射2秒，激光的束斑直径4mm，束斑照射点的间距为20mm，照射后得到的样品标记为B；
(3)将磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针按照质量比1:3混合，置于球磨罐中混合处理2小时，得到C，将C与甲苯按照质量比1:10均匀混合，得到D；
(4)将B完全浸没于D中浸泡20小时，得到E；
(5)将E置于高温炉中，在温度为1000度处理4小时，得到F；
(6)将F完全浸泡于浓度为1mol/L的氢氧化钾溶液中，在70度环境下浸泡20小时，从而完成提高碳化硅表面润湿性的流程。
本实例4制备的碳化硅与水的润湿角为30°。
实施例5：
(1)将碳化硅用乙醇清洗2小时，在空气中自然晾干，得到样品A；
(2)将样品A置于功率为600w的激光下照射1秒，激光的束斑直径4mm，束斑照射点的间距为15mm，照射后得到的样品标记为B；
(3)将磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针按照质量比1:3混合，置于球磨罐中混合处理1小时，得到C，将C与甲苯按照质量比1:16均匀混合，得到D；
(4)将B完全浸没于D中浸泡20小时，得到E；
(5)将E置于高温炉中，在温度为950度处理4小时，得到F；
(6)将F完全浸泡于浓度为1mol/L的氢氧化钾溶液中，在80度环境下浸泡18小时，从而完成提高碳化硅表面润湿性的流程。
本实例5制备的碳化硅与水的润湿角为16°。

Claims (2)

1.一种提高碳化硅表面润湿性的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：用乙醇清洗碳化硅，在空气中自然晾干；
步骤2：然后置于功率为400-1000w的激光下照射1-5秒制备出波纹化结构，激光的束斑直径4-5mm，束斑照射点的间距为10-20mm；
步骤3：在置于混合液中浸泡12-24小时，在其表面制备磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针的复合涂层；
所述混合液是：将磷酸氢钙微米带和氮化硅微米针按照质量比1:1-1:3混合，置于球磨罐中混合处理1-3小时，再与甲苯按照质量比1:10-1:20均匀混合形成混合液；
步骤4：将步骤3处理后的碳化硅置于高温炉中，在温度为800-1100度处理2-5小时；
步骤5：再浸泡于浓度为1mol/L的氢氧化钾溶液中，在60-90度环境下浸泡12-24小时，从而完成提高碳化硅表面润湿性。
2.根据权利要求1所述提高碳化硅表面润湿性的方法，其特征在于：所述步骤1用乙醇清洗碳化硅1-2小时。
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