CN108707772A - 一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，属于金属材料技术领域。具体制备过程如下：取壳聚糖置于水中，加入盐酸、FeCl3溶液和FeCl2溶液，加热搅拌；向搅拌后的混合物中加入碱液和硫酸锌，然后升温搅拌；将搅拌后混合物升温，然后加入环氧氯丙烷活化后过滤，用蒸馏水清洗后干燥；然后加入氧化镁粉和氧化钙粉。放入研磨机中研磨；将研磨后细粉高温烧结后注入模具，冷却后包装。所述方法原料易得、制备工艺简单。制得的产品弯曲强度和形变能力高。通过磁性壳聚糖对镁钙合金进行改性，壳聚糖的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等性能均比较优异，与镁钙合金结合后能够起到协同增效的作用，使制得产品与生物体相容性高、形变能力强。

Description

一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法。
背景技术
Mg2+是人体内含量第四的阳离子，同时Mg也是人体必需的金属元素。就生物学方面而言，Mg2+具有重要的生理功能，参与着体内各种各样的生化反应。作为酶的辅助因子，Mg能够参与能量的合成和代谢，辅助蛋白质以及核酸的合成。Mg还在维持线粒体膜的结构和功能完整性中起着重要作用。人体内存在蛋白质、小分子氨基酸以及脂质等有机分子，它们会吸附在Mg及其合金的表面，这在一定程度上也会对材料的腐蚀产生影响。Mg在降解过程中生成的Mg(OH)2沉淀会在材料表面聚集，形成一层保护层，将材料基体与腐蚀介质分离开来。Mg(OH)2保护层结构并不致密，而是呈现疏松多孔结构。腐蚀介质可以穿过这些孔道进一步与新鲜的镁合金基体发生化学反应，形成局部的腐蚀坑洞以及大量Mg(OH)2。
目前，提高镁的综合力学性能和耐腐蚀性的方法主要有合金化、热处理、合成保护性涂层或薄膜、表面离子注入或激光处理等。已有研究表明，钙可细化合金组织，提高镁合金的抗氧化性、硬度和抗蠕变性，同时人体对钙的耐受量相对较大，因此钙是非常理想的生物医用镁合金的合金化元素。但是，随着钙含量的增加，镁钙合金压缩及弯曲模量提高，而压缩及弯曲强度和形变能力发生下降。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，具备制备工艺简单、原料易得等优点，制备的产品弯曲强度和形变能力高。
技术方案：一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.称取4～8质量份壳聚糖置于80～120质量份水中，加入2～6质量份75vt.％HCl溶液，搅拌均匀后加入20～30质量份5wt.％FeCl3溶液和10～15质量份FeCl2溶液，在40～50℃搅拌40～60min；
步骤二.向搅拌后混合液中加入8～12质量份1mol/LNaOH溶液和3～5质量份硫酸锌，然后在50～60℃温度下搅拌40～60min；
步骤三.将搅拌后混合液升温到70～80℃，然后加入0.4～1.6质量份环氧氯丙烷活化1～3h后过滤，用蒸馏水清洗至洗出液呈中性后干燥；
步骤四.取40～50质量份氧化镁粉、15～24质量份氧化钙粉和步骤三清洗后干燥的磁改性壳聚糖混匀，然后放入研磨机中研磨至粒度为100～200目；
步骤五.将研磨后细粉在400～500℃温度下烧结2～4h后注入模具，冷却至室温后包装。
作为优选，所述步骤一中称取6质量份壳聚糖置于100质量份水中，加入4质量份75vt.％HCl溶液，搅拌均匀后加入25质量份5wt.％FeCl3溶液和12质量份FeCl2溶液，在45℃搅拌55min。
作为优选，所述步骤二中向搅拌后混合液中加入10质量份1mol/L NaOH溶液和4质量份硫酸锌，然后在55℃温度下搅拌55min。
作为优选，所述步骤三中将搅拌后混合液升温到75℃，然后加入1质量份环氧氯丙烷活化2h后过滤，用蒸馏水清洗至洗出液呈中性后干燥。
作为优选，所述步骤四中取43质量份氧化镁粉、18质量份氧化钙粉和步骤三清洗后干燥的磁改性壳聚糖混匀，然后放入研磨机中研磨至粒度为150目。
作为优选，所述步骤五中将研磨后细粉在450℃温度下烧结3h后注入模具，冷却至室温后包装。
有益效果：本发明所述方法原料易得、制备工艺简单。制得的产品弯曲强度和形变能力高。本发明所述方法通过磁性壳聚糖对镁钙合金进行改性，壳聚糖的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等性能均比较优异，与镁钙合金结合后能够起到协同增效的作用，使制得产品与生物体相容性高、形变能力强。
具体实施方式
实施例1
一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.称取4质量份壳聚糖置于80质量份水中，加入2质量份75vt.％HCl溶液，搅拌均匀后加入20质量份5wt.％FeCl3溶液和10质量份FeCl2溶液，在40℃搅拌40min；
步骤二.向搅拌后混合液中加入8质量份1mol/L NaOH溶液和3质量份硫酸锌，然后在50℃温度下搅拌40min；
步骤三.将搅拌后混合液升温到70℃，然后加入0.4质量份环氧氯丙烷活化1h后过滤，用蒸馏水清洗至洗出液呈中性后干燥；
步骤四.取40质量份氧化镁粉、15质量份氧化钙粉和步骤三清洗后干燥的磁改性壳聚糖混匀，然后放入研磨机中研磨至粒度为100目；
步骤五.将研磨后细粉在400℃温度下烧结2h后注入模具，冷却至室温后包装。
实施例2
一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.称取8质量份壳聚糖置于120质量份水中，加入6质量份75vt.％HCl溶液，搅拌均匀后加入30质量份5wt.％FeCl3溶液和15质量份FeCl2溶液，在50℃搅拌60min；
步骤二.向搅拌后混合液中加入12质量份1mol/L NaOH溶液和5质量份硫酸锌，然后在60℃温度下搅拌60min；
步骤三.将搅拌后混合液升温到80℃，然后加入1.6质量份环氧氯丙烷活化3h后过滤，用蒸馏水清洗至洗出液呈中性后干燥；
步骤四.取50质量份氧化镁粉、24质量份氧化钙粉和步骤三清洗后干燥的磁改性壳聚糖混匀，然后放入研磨机中研磨至粒度为200目；
步骤五.将研磨后细粉在500℃温度下烧结4h后注入模具，冷却至室温后包装。
实施例3
一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.称取6质量份壳聚糖置于100质量份水中，加入4质量份75vt.％HCl溶液，搅拌均匀后加入25质量份5wt.％FeCl3溶液和12质量份FeCl2溶液，在45℃搅拌55min；
步骤二.向搅拌后混合液中加入10质量份1mol/L NaOH溶液和4质量份硫酸锌，然后在55℃温度下搅拌55min；
步骤三.将搅拌后混合液升温到75℃，然后加入1质量份环氧氯丙烷活化2h后过滤，用蒸馏水清洗至洗出液呈中性后干燥；
步骤四.取43质量份氧化镁粉、18质量份氧化钙粉和步骤三清洗后干燥的磁改性壳聚糖混匀，然后放入研磨机中研磨至粒度为150目；
步骤五.将研磨后细粉在450℃温度下烧结3h后注入模具，冷却至室温后包装。
对比例1
同实施例3，区别在于不对壳聚糖进行磁化，具体制备过程如下：
步骤一.称取6质量份壳聚糖置于100质量份水中，加入4质量份75vt.％HCl溶液，在45℃搅拌55min；
步骤二.向搅拌后混合液中加入10质量份1mol/L NaOH溶液和4质量份硫酸锌，然后在55℃温度下搅拌55min；
步骤三.将搅拌后混合液升温到75℃，然后加入1质量份环氧氯丙烷活化2h后过滤，用蒸馏水清洗至洗出液呈中性后干燥；
步骤四.取43质量份氧化镁粉、18质量份氧化钙粉和步骤三清洗后干燥的壳聚糖混匀，然后放入研磨机中研磨至粒度为150目；
步骤五.将研磨后细粉在450℃温度下烧结3h后注入模具，冷却至室温后包装。
对实施例1～3及对比例1制备的壳聚糖改性镁钙合金进行性能测试。采用M350型万能材料试验机对实施例1～3及对比例1制备的壳聚糖改性镁钙合金进行压缩和三点弯曲性能测试，采用美国MTS公司Nano Indenter XPIM纳米压痕仪试样表面硬度和模量进行测定，测试结果参见下表。

Claims (6)

1.一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤一.称取4~8质量份壳聚糖置于80~120质量份水中，加入2~6质量份75vt.%HCl溶液，搅拌均匀后加入20~30质量份5wt.% FeCl3溶液和10~15质量份FeCl2溶液，在40~50℃搅拌40~60 min；
步骤二.向搅拌后混合液中加入8~12质量份1mol/L NaOH溶液和3~5质量份硫酸锌，然后在50~60℃温度下搅拌40~60 min；
步骤三.将搅拌后混合液升温到70~80℃，然后加入0.4~1.6质量份环氧氯丙烷活化1~3h后过滤，用蒸馏水清洗至洗出液呈中性后干燥；
步骤四.取40~50质量份氧化镁粉、15~24质量份氧化钙粉和步骤三清洗后干燥的磁改性壳聚糖混匀，然后放入研磨机中研磨至粒度为100~200目；
步骤五.将研磨后细粉在400~500℃温度下烧结2~4 h后注入模具，冷却至室温后包装。
2.根据权利要求1所述的一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤一中称取6质量份壳聚糖置于100质量份水中，加入4质量份75vt.%HCl溶液，搅拌均匀后加入25质量份5wt.% FeCl3溶液和12质量份FeCl2溶液，在45℃搅拌55 min。
3.根据权利要求1所述的一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤二中向搅拌后混合液中加入10质量份1mol/L NaOH溶液和4质量份硫酸锌，然后在55℃温度下搅拌55min。
4.根据权利要求1所述的一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤三中将搅拌后混合液升温到75℃，然后加入1质量份环氧氯丙烷活化2 h后过滤，用蒸馏水清洗至洗出液呈中性后干燥。
5.根据权利要求1所述的一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤四中取43质量份氧化镁粉、18质量份氧化钙粉和步骤三清洗后干燥的磁改性壳聚糖混匀，然后放入研磨机中研磨至粒度为150目。
6.根据权利要求1所述的一种壳聚糖改性镁钙合金的制备方法，其特征在于，所述步骤五中将研磨后细粉在450℃温度下烧结3 h后注入模具，冷却至室温后包装。
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