RU2787478C1 - Способ введения спекающей добавки на основе тройного карбоната кальция, калия и натрия - Google Patents
Способ введения спекающей добавки на основе тройного карбоната кальция, калия и натрия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787478C1 RU2787478C1 RU2022124455A RU2022124455A RU2787478C1 RU 2787478 C1 RU2787478 C1 RU 2787478C1 RU 2022124455 A RU2022124455 A RU 2022124455A RU 2022124455 A RU2022124455 A RU 2022124455A RU 2787478 C1 RU2787478 C1 RU 2787478C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- potassium
- sodium carbonate
- sintering
- additive
- Prior art date
Links
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005245 sintering Methods 0.000 title claims abstract description 25
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 230000000996 additive Effects 0.000 title claims abstract description 18
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 16
- 239000001184 potassium carbonate Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000001187 sodium carbonate Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 12
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L Calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N Calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- VLYFRFHWUBBLRR-UHFFFAOYSA-L potassium;sodium;carbonate Chemical compound [Na+].[K+].[O-]C([O-])=O VLYFRFHWUBBLRR-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H Tricalcium phosphate Chemical class [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 7
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 7
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical class [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- 210000000988 Bone and Bones Anatomy 0.000 abstract description 4
- 239000004068 calcium phosphate ceramic Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 2
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate dianion Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229960005069 Calcium Drugs 0.000 description 3
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 description 3
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 description 3
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 description 2
- -1 carbonate ions Chemical class 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000010384 tocopherol Nutrition 0.000 description 2
- 206010061284 Mental disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- SYHPANJAVIEQQL-UHFFFAOYSA-L carboxylatooxycarbonyl carbonate Chemical compound [O-]C(=O)OC(=O)OC([O-])=O SYHPANJAVIEQQL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical class [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к медицине, а именно к получению пористой кальций-фосфатной керамики. Предложен способ введения компонентов спекающей добавки на основе тройного карбоната кальция, калия и натрия в виде растворов. Добавка составляет 5-10 мас.% шликера для спекания керамики при температуре 850-900°С. Добавка вводится в шихту последовательно в виде 20% растворов солей кальция, калия и натрия. Затем проводится сушка при соотношении нитрата или ацетата кальция к двойному карбонату калия-натрия: 32,60 мас.% и 67,40 мас.% соответственно. Применение изобретения возможно в медицине при производстве керамики для лечения поврежденной костной ткани. Технический результат настоящего изобретения заключается в получении пористой кальций-фосфатной керамики с пористостью более 50% и прочностью на изгиб 30 МПа. 2 пр.
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к получению пористой кальций-фосфатной керамики (КФК). Пористая КФК используется в медицине при лечении поврежденных костных тканей. Для снижения температуры спекания КФК и увеличения ее прочности используют спекающие добавки. Так, известен материал на основе фторгидроксиапатита, при изготовлении которого используется спекающая добавка из фторидов лития и натрия, позволяющая снизить температуру спекания до 700°С (Патент РФ №2428206 Низкотемпературная фторгидроксиапатитовая керамика для реконструкции костных дефектов /Смирнов В.В., Антонова О.С., Баринов С.М., Тютькова Ю.Б. Заявка: 2010124155/15, 16.06.2010). Недостатком такой спекающей добавки является присутствие в ней ионов лития, которые могут негативно влиять на организм, вызывая, в том числе, психические расстройства.
Известна также спекающая добавка, использующаяся для понижения температуры спекания карбонат гидроксиапатита (Патент РФ №2280017 Шихта для карбонат гидроксиапатитовой керамики / Баринов С.М., Смирнов В.В., Фадеева И.В., Комлев B.C., Бибиков В.Ю. Заявка №2004138284/03 от 28.12.2004). Недостатком данного изобретения является плохая воспроизводимость результатов спекания при использовании карбоната калия в качестве спекающей добавки.
Наиболее близким к настоящему изобретению (прототипом) является патент (патент РФ №2578435 Способ получения пористой керамики из фосфатов кальция для лечения дефектов костной ткани /Баринов С.М., Фадеева И.В., Фомин А.С., Петракова Н.В. Заявка: 2015112518/15, 07.04.2015) Спекающей добавкой в прототипе является двойной карбонат калия и кальция, который вводят в шликер в виде порошка. Такой способ введения добавки не позволяет равномерно распределить добавку по всему объему, кроме того, требуется дополнительная операция синтеза двойного карбоната калия и кальция.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение пористой КФК, имеющей прочность при изгибе не менее 30 МПа при пористости более 50%.
Технический результат достигается тем, что для приготовления шликера для спекания пористой керамики из катион- или анион-замещенных фосфатов кальция (гидроксиапатита или трикальцийфосфата) при температуре 850-900°С, согласно изобретению, спекающую добавку на основе тройного карбоната кальция, калия и натрия вводят в шихту из фосфатов кальция последовательно, в виде 20%-ных растворов водорастворимых солей кальция, двойного карбоната калия и натрия, с последующей сушкой при 100°С при следующем соотношении компонентов спекающей добавки:
Нитрат или ацетат кальция - 32.60% масс.
Двойной карбонат калия-натрия - 67.40% масс.
Для формирования на поверхности частиц ФК тройного карбоната кальция, калия и натрия в водную суспензию, содержащую 20% масс. порошка ФК, предварительно прошедшего термообработку при 400°С, при перемешивании добавляют 10%-ный раствор ацетата кальция, затем 10%-ный раствор двойного карбоната калия и натрия. При взаимодействии ионов кальция и карбоната калия и натрия на поверхности частиц ФК происходит формирование тройного карбоната кальция, калия и натрия. Полученную суспензию упаривают при постоянном перемешивании, после чего используют высушенный порошок для изготовления керамики.
При последовательном введении в порошок ФК ацетата кальция и двойного карбоната калия и натрия происходит взаимодействие ионов кальция и карбоната с образованием на поверхности частиц ФК тройного карбоната кальция, калия и натрия, равномерно распределенного по поверхности частиц ФК. Тройной карбонат кальция, калия и натрия характеризуется температурой плавления ниже 800°С, благодаря чему спекание керамики происходит по жидкофазному механизму. В результате понижения температуры спекания от 1100 до 800°С в процессе спекания сохраняется пористость керамики, а также в результате спекания происходит консолидация материала, сопровождающаяся увеличением прочности. Пример 1.
К 10 г порошка карбонатгидроксиапатита (КГА), предварительно прошедшего термообработку при 400°С, добавляют 50 мл дистиллированной воды и перемешивают при скорости оборотов вала мешалки 500-600 мин-1 в течение 10 мин. После чего при постоянном перемешивании смеси со скоростью вращения 500-600 мин-1 по каплям в течение 3-4 мин добавляют 50 мл раствора, содержащего 0.975 г ацетата кальция, после чего по каплям в течение 3-4 мин добавляют 50 мл раствора, содержащего 0.7626 г двойного карбоната натрия и калия. После перемешивания в течение 10 мин взвесь выпаривают при постоянном перемешивании досуха. Полученный КГА, содержащий спекающую добавку, формуют и спекают при 850°С в течение 2 часов. В результате получают пористую керамику с прочностью 40 МПа при пористости не менее 50%.
Пример 2.
К 10 г порошка (медь и стронций)-замещенного ТКФ, предварительно прошедшего термообработку при 900°С, добавляют 50 мл дистиллированной воды и перемешивают при скорости оборотов вала мешалки 500-600 мин-1 в течение 10 мин. После чего при постоянном перемешивании смеси со скоростью вращения 500-600 мин-1 добавляют порошок тройного карбоната каьция-калия-натрия. После перемешивания в течение 30 мин взвесь выпаривают при постоянном перемешивании досуха. Полученный порошок (медь и стронций)-замещенного ТКФ, содержащий спекающую добавку, прессуют, полученные заготовки спекают в камерной печи с силитовыми нагревателями со скоростью подъема температуры 2 град/мин при 850°С в течение 2 часов. В результате получают пористую керамику с прочностью 5 МПа при пористости 55%.
Claims (2)
- Способ введения спекающей добавки на основе тройного карбоната кальция, калия и натрия, взятой в количестве 5-10 мас.%, для приготовления шликера для спекания пористой керамики из катион- или анионзамещенных фосфатов кальция - гидроксиапатита или трикальцийфосфата при температуре 850-900°С, отличающийся тем, что добавка вводится в шихту из фосфатов кальция последовательно в виде 20%-ных растворов водорастворимых солей кальция, двойного карбоната калия и натрия с последующей сушкой при следующем соотношении компонентов спекающей добавки, мас.%:
-
Нитрат или ацетат кальция 32.60 Двойной карбонат калия-натрия 67.40
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2787478C1 true RU2787478C1 (ru) | 2023-01-09 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280017C1 (ru) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Институт физико-химических проблем керамических материалов РАН | Шихта для карбонат гидроксиапатитовой керамики |
| WO2012137158A1 (pt) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Universidade De Aveiro | Composição de vidros bioactivos, sua utilização e respectivo método de obtenção |
| RU2578435C1 (ru) * | 2015-04-07 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения пористой керамики из фосфатов кальция для лечения дефектов костной ткани |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280017C1 (ru) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Институт физико-химических проблем керамических материалов РАН | Шихта для карбонат гидроксиапатитовой керамики |
| WO2012137158A1 (pt) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Universidade De Aveiro | Composição de vidros bioactivos, sua utilização e respectivo método de obtenção |
| RU2578435C1 (ru) * | 2015-04-07 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения пористой керамики из фосфатов кальция для лечения дефектов костной ткани |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5137534A (en) | Method for producing dental and medical bone prosthesis and bone prosthesis produced thereby | |
| US5281404A (en) | Composition for forming calcium phosphate type setting material and process for producing setting material | |
| JPH0518763B2 (ru) | ||
| DE3831260A1 (de) | Verfahren zur herstellung von calciumphosphat-keramik mit poroeser oberflaeche | |
| JPS6222632B2 (ru) | ||
| CN110054491B (zh) | 一种纳米氧化锌掺杂羟基磷灰石多孔生物陶瓷的制备方法 | |
| WO2023174079A1 (zh) | 陶瓷化磷酸钙骨水泥及其制备方法 | |
| RU2787478C1 (ru) | Способ введения спекающей добавки на основе тройного карбоната кальция, калия и натрия | |
| JPS6287406A (ja) | β−リン酸三カルシウムの製造方法 | |
| EP0323632A1 (en) | Composition for forming calcium phosphate type setting material and process for producing setting material | |
| CN110510592B (zh) | 调控制备具有优异细胞相容性的羟基磷灰石的方法 | |
| JPH01100049A (ja) | リン酸カルシウム系硬化体の製造方法 | |
| JPH0214866A (ja) | りん酸カルシウム系化合物セラミックスの前駆体溶液およびその製造方法 | |
| Fadeeva et al. | Barium-substituted tricalcium phosphate ceramics | |
| RU2392006C2 (ru) | Способ получения керамического биодеградируемого материала на основе пирофосфата кальция | |
| JPH0415062A (ja) | 多相構造の生体材料及びその製造方法 | |
| RU2678812C1 (ru) | Гидротермальный способ получения биорезорбируемого керамического материала | |
| JP2775644B2 (ja) | α型第三リン酸カルシウムセメントの湿式製造法 | |
| RU2368354C2 (ru) | Пористый синтетический коралл для реконструкции костных дефектов и способ его получения | |
| JP2696345B2 (ja) | リン酸カルシウム系セラミックス焼結体 | |
| JPH0425232B2 (ru) | ||
| RU2714188C1 (ru) | Способ получения окрашенного однофазного пирофосфата кальция | |
| JPH06245992A (ja) | 人工骨製造用前駆体および人工骨の製法 | |
| JPH03143448A (ja) | リン酸カルシウム系生体材料及びその製造方法 | |
| JPH03210271A (ja) | リン酸カルシウム系生体材料の製造方法 |