close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2302

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 2302
(13)
C1
6
(51) C 01B 25/32
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКА ГИДРОКСИАПАТИТА
(21) Номер заявки: 960244
(22) 20.05.1996
(46) 30.09.1998
(71) Заявитель: Институт общей и неорганической химии АН Беларуси, Научноисследовательский институт порошковой
металлургии с опытным производством
(BY)
(72) Авторы: Лесникович Л.А., Кулак А.И., Трофимова И.В., Ильющенко А.Ф., Соболевский С.Б.,
Оковитый В.А., Царенков В.М. (BY)
(73) Патентообладатель: Институт общей и неорганической химии АН Беларуси, Научноисследовательский институт порошковой металлургии с опытным производством (BY)
(57)
Способ получения порошка гидроксиапатита путем взаимодействия водных растворов соли кальция и соли фосфорной кислоты, последующего обезвоживания, обработки органическим растворителем и сушки,
отличающийся тем, что перед обезвоживанием полученную суспензию выдерживают в течение 1-14 суток
под маточным раствором, промывают дистиллированной водой, а последующую обработку проводят водопоглощающим органическим растворителем при объемном соотношении влажного продукта и растворителя
1: (1,9-2,1) в течение 20-24 часов при температуре 15-30°С.
(56)
1. Выложенная заявка Японии 62-230607, МПК C 01 B 25/32, 1987.
2. Патент РФ 2050317, МПК C 01 B 25/32, 1995.
3. Выложенная заявка Японии 62-265108, МПК C 01 B 25/32, 1987.
Изобретение относится к способу получения порошка гидроксиапатита (ГА), используемого в качестве медицинской керамики в стоматологии и травматологии, а также для нанесения биотолерантных покрытий на
металлические протезы.
Известен способ получения порошка гидроксиапатита, в котором водную суспензию, полученную смешением соединений кальция и фосфата, пульверизируют в поток воздуха при 100-200°С и получают порошок с дальнейшей его сушкой [1].
Недостатком способа является невысокая чистота порошка ГА, т.к. он содержит до 30-40% Са3(РO4)2, а
также необходимость использования крупногабаритного оборудования в виде распылительной сушилки и
необходимость дополнительных энергетических затрат, связанных с сушкой больших объемов водных растворов.
Известен способ получения порошка гидроксиапатита, заключающийся в криоосаждении растворов солей кальция (CaCl2, Са(NO3)2, Са(СН3СОО)2) и фосфорной кислоты, многостадийной сублимационной сушке
замороженной суспензии и последующей термической обработке при 600-1200°Ñ [2].
Недостатками способа являются невысокая чистота продукта (20-40% примесей), т.к. в данном способе
отсутствует стадия промывки получаемой суспензии от посторонних ионов, а также использование сложного
и дорогого оборудования для криоосаждения и сублимационной сушки, сложность и многостадийность процесса сублимации суспензии ГА.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению
является способ получения порошка ГА, согласно которому суспензию порошка, полученную синтезом между солями кальция и фосфорной кислоты, подвергают обезвожива-нию, смачиванию органическим раствором, сушке, предварительному обжигу, диспергированию в органическом растворителе, обработке
ультразвуком (УЗ) и последующей сушке [3].
BY 2302 C1
Недостатком данного способа является получение ГА, содержащего до 30% примесей Са3(РО4)2, многостадийность процесса, а также использование для диспергирования ГА ультразвуковой установки (сложного
и дорогого оборудования) и повышение дефектности структуры ГА в результате ультразвуковой обработки.
Задача, решаемая данным изобретением, состоит в том, что в предлагаемом способе после операции синтеза взаимодействием соли кальция и фосфорной кислоты проводили операцию выдерживания полученной
суспензии ГА под маточным раствором в течение 1-14 суток, операцию промывки и обезвоживания до получения влажной суспензии ГА. Далее проводили операцию выдержки полученной влажной суспензии в органическом растворителе в течение 20-24 часов при объемном соотношении влажной суспензии ГА и
органического растворителя 1: (1,9-2,1) и температуре 15-30°С и последующей сушки. Операций смачивания
органическим раствором, сушки, обжига, диспергирования в органическом растворителе, обработки ультразвуком и последующей сушки не проводили.
Установлено, что совокупность и последовательность вышеуказанных операций позволяет получить порошок чистого, однофазного, не содержащего примесей ГА, уменьшить количество стадий проведения процесса с 6 до 2 и исключить необходимость использования дорогостоящего, сложного оборудования (УЗ).
Для получения ГА проводили сливание растворов соли кальция (Са(NO3)2, CaCl2) и двузамещенного
фосфата аммония при соотношении Са2+ : PO43- = 1,6 - 1,9, близком к стехиометрическому, при рН = 11-13,
выдерживали образовавшуюся суспензию в течение 1-14 суток под маточным раствором (операция старения), промывали и обезвоживали до образования влажного осадка. Влажную суспензию смешивали с органическим растворителем в объемном соотношении 1 : (1,9-2,1), выдерживали в течение 20-24 часов при
температуре 15-30°С и сушили, после чего получали легко рассыпающийся порошок гидроксиапатита, не
требующий дополнительного механического помола. По данным рентгенофазового анализа и ИКспектроскопии полученный порошок представляет собой однофазный ГА без посторонних примесей.
Операцию старения суспензии ГА проводили для протекания вторичных процессов формирования структуры ГА. Если соотношение Са2+ : РO43- = 1,9, т.е. превышает стехиометрическое 1,67, время старения уменьшается до 1 суток, поскольку процессы протекают быстрее. Если соотношение меньше стехиометрического - 1,6,
то время старения увеличивается до 14 суток, т.к. формирование структуры ГА при меньшей концентрации
протекает медленнее. При проведении операции старения менее 1 суток вторичные процессы формирования
структуры ГА еще не закончены, и происходит загрязнение осадка трикальцийфосфатом, а при проведении
операции более 14 суток происходит усложнение фосфатных анионов за счет межмолекулярного выделения воды из концевых Р-ОН групп (поликонденсация), что также загрязняет продукт примесями.
Операцию промывки суспензии дистиллированной водой проводили до отсутствия в промывных водах
посторонних ионов, загрязняющих ГА (NH4+ , NO3-, Сl-).
В качестве органического растворителя использовали этиловый спирт и ацетон, т.е. такие растворители,
которые хорошо смешиваются с водой и являются водоотнимающими агентами. Выдержку в органическом
растворителе проводили для разрушения ассоциатов молекул воды вокруг фосфатных анионов и разупорядочения гидрофильных полимерных структур. При проведении выдержки менее 20 часов, при количестве
органического растворителя менее объемного соотношения 1 : 1,9 и температуре менее 15°С полного разрушения ассоциированных связей между молекулами воды и молекулами фосфата не происходит и продукт
получается в виде крупных комков, требующих помола, а не в виде порошка. Выдержка более 24 часов при
объемном соотношении 1 : 2,1 и температуре выше 30°Ñ приводит к загрязнению образца продуктами поликонденсации фосфатных групп и получается продукт низкой степени чистоты.
Установлено, что приведенная выше совокупность и последовательность операций позволяет получить
чистый порошок ГА без посторонних примесей, уменьшить количество стадий от 6 до 2 и упростить процесс
за счет исключения дополнительного, дорогостоящего оборудования.
Пример 1. 790 г азотнокислого кальция растворяли в дистиллированной воде, раствором аммиака доводили рН до 12 и разбавляли до 6 л водой (раствор 1). 264 г двузамещенного фосфата аммония растворяли и
также доводили рН до 12, а затем разбавляли дистиллированной водой до 8 л (раствор 2). К раствору 1 постепенно при перемешивании добавляли раствор 2. В сливаемых растворах соотношение ионов Са2+ : PO43соответствует стехиометрическому 1,67. После выдерживания образовавшейся суспензии в течение 6 суток
под маточным раствором ее промывали, обезвоживали на фильтре, затем влажную суспензию смешивали с
органическим растворителем, например этиловым спиртом, в объемном соотношении 1 : 2,0 и выдерживали
в течение 22 часов при 20°С, после чего высушивали. Получали продукт в виде рассыпчатого порошка, не
требующего дополнительного помола, который по данным ИК и рентгенофазового анализа содержал 100%
гидроксиапатита. Примесей не обнаружено. Выход продукта 320 г.
Пример 2. Готовили и смешивали растворы хлористого кальция и двузамещенного фосфата аммония, как в
примере 1, до соотношения Са2+ : РO43- = 1,67. После выдерживания образовавшейся суспензии в течение 6 суток
под маточным раствором ее промывали, обезвоживали на фильтре, затем влажную суспензию смешивали с ацетоном в объемном соотношении 1 : 2,0 и выдерживали в течение 22 часов при 20°С, после чего высушивали. Получали продукт в виде рассыпчатого порошка, не требующего дополнительного помола, который по данным ИК и
2
BY 2302 C1
рентгенофазового анализа содержал 100% гидроксиапатита. Других примесей не обнаружено. Выход продукта 320 г.
Последующие варианты синтеза представлены в таблице.
Порошок гидроксиапатита находит применение для получения медицинских протезов, поскольку ГА является
синтетическим аналогом костной ткани и имеет с ней одинаковую рентгенограмму. Кроме того, порошок ГА является сыпучим продуктом, который может использоваться для плазменного напыления биокерамических покрытий
на зубные и эндопротезы из титана, стали или сплавов. Преимуществом предлагаемого способа является получение ГА высокой степени чистоты в виде порошка, не требующего помола, причем более простым, по сравнению с
прототипом, способом, содержащим меньшее число стадий и не требующим дополнительного оборудования.
№
п/п
Условия синтеза ГА
Время выМольное
держисоотнования в машение
точном
Ca2+:PO43растворе,
сут.
Объемное
соотношение суспензии и
органического растворителя
Характеристика продукта
Время вы- Темпера- Содержание Содержание
примесей,
гидроксидержива- тура вымас.%
держиапатита,
ния в
мас.%
органиче- вания, °С
ском растворителе,
час
1
2
3
4
5
6*
7*
8*
9*
10*
11*
12*
13*
Механическое
состояние
продукта
1,67
6
1 : 2,0
22
20
100
0
порошок
1,60
14
1 : 2,0
22
20
100
0
порошок
1,90
1
1 : 2,0
22
20
100
0
порошок
1,67
6
1 : 1,9
20
15
100
0
порошок
1,67
6
1 : 2,1
24
30
100
0
порошок
1,67
0,5
1 : 2,0
22
20
80
20
порошок
1,67
15
1 : 2,0
22
20
90
10
порошок
1,67
6
1 : 1,8
22
20
100
0
комки**
1,67
6
1 : 2,2
22
20
90
10
порошок
1,67
6
1 : 2,0
19
20
100
0
комки
1,67
6
1 : 2,0
25
20
90
10
порошок
1,67
6
1 : 2,0
22
14
100
0
комки
1,67
6
1 : 2,0
22
31
90
10
порошок
Прототип
1,67
0,15***
20
70
30
порошок
* - запредельные опыты,
** - образуется продукт в виде твердых комков размерами 0,5 - 1,0 см, требующих помола,
*** - кроме этой операции, еще проводятся операции прокаливания, смешения с органическим растворителем и обработки ультразвуком.
Cоставитель А.Ф. Фильченкова
Редактор Т.А. Лущаковская
Корректор Т.В. Бабанина
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
113 Кб
Теги
by2302, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа