羟基磷灰石溶胶及其液晶的制备

论文摘要

羟基磷灰石（Hydroxyapatite,简称HAp或HA）是一种典型的生物活性材料,具有优良的生物相容性和生物活性。人体的骨骼和牙齿是纳米羟基磷灰石针晶（nano-hydroxyapatite,n-HA）有序排列于胶原纤维而组成的天然复合材料,具有天然的纳米组装结构和优良的力学性能。而这种三维有序的纳米自组装结构与无机液晶态极其相似。本文采用化学沉淀法制备高长径比的羟基磷灰石纳米颗粒,通过控制反应条件（温度、pH值、反应物浓度、Ca/P比值）和有机物或分散剂种类与添加量变化,调控n-HA的形状和尺寸,然后将其制备成分散性很高的溶胶态,通过溶胶中羟基磷灰石含量的控制,研究实现羟基磷灰石无机液晶态的条件,并对液晶现象进行了初步的观察。结果表明:以浓度为0.2mol/L的硝酸钙和磷酸铵溶液为原料,控制反应pH为8,温度为90℃,可制备出长200nm-500nm,直径20nm-30nm,长径比为15-20的n-HA。在常压化学沉淀条件下,纳米羟基磷灰石的生长规律为:随反应温度升高n-HA颗粒形状相似、尺寸增大,结晶度提高,而其它因素的影响不明显。分别采用明胶、低分子量聚丙烯酸钠、柠檬酸钠和六偏磷酸钠复合体系作为纳米羟基磷灰石颗粒的分散剂,通过对n-HA水溶胶对比显示:明胶对n-HA有独特的表面包覆作用而使其保持在水溶液有中一定的悬浮稳定作用;低分子量聚丙烯酸钠通过表面吸附也对n-HA产生一定的稳定作用;柠檬酸钠和六偏磷酸钠复合体系的分散效果最好,可制备出高度稳定n-HA溶胶体系。对柠檬酸钠和六偏磷酸钠为复合分散剂的n-HA溶胶浓缩后的体系进行了初步的液晶观察,当溶胶浓度为5%时没有双折射现象,达到10%时,双折射现象较弱,而其浓度达到20%,体系出现了比较显著的双折射现象,此时溶胶的凝胶化临界浓度为8%.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米羟基磷灰石的研究进展
• 1.2.1 HA 的组成、结构与性质
• 1.2.2 纳米HA 粉体的合成方法
• 1.2.2.1 液相沉淀法
• 1.2.2.2 水热反应法
• 1.2.2.3 溶胶-凝胶法
• 1.2.2.4 微乳液法
• 1.2.2.5 自燃烧法
• 1.2.3 纳米羟基磷灰石的分散方法
• 1.2.3.1 离子吸附
• 1.2.3.2 表面活性剂改性
• 1.2.3.3 高分子改性
• 1.2.4 纳米羟基磷灰石液晶态
• 1.3 纳米羟基磷灰石的应用
• 1.3.1 HA 在填充材料方面的应用
• 1.3.2 HA 在复合材料方面的应用
• 1.3.3 HA 在涂层材料方面的应用
• 1.3.4 HA 在其它方面的应用
• 1.4 课题的研究背景及研究思路
• 1.4.1 课题的研究背景及意义
• 1.4.2 课题的研究思路
• 第二章 高长径比纳米羟基磷灰石的制备与表征
• 2.1 实验材料、方法及设备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 纳米 HA 的制备工艺
• 2.1.3 纳米 HA 的表征方法
• 2.2 实验结果与分析
• 2.2.1 温度对 HA 生长的影响
• 2.2.1.1 产物的XRD 分析
• 2.2.1.2 产物的SEM 图片分析
• 2.2.2 不同钙磷比条件下实验
• 2.2.2.1 产物的XRD 分析
• 2.2.2.2 产物的SEM 图片分析
• 2.2.3 不同pH 值条件下的实验
• 2.2.3.1 产物的XRD 分析
• 2.2.3.2 产物的SEM 图片分析
• 2.2.4 不同反应物溶液浓度条件下的实验
• 2.2.4.1 产物的SEM 图片分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 羟基磷灰石溶胶的制备与表征
• 3.1 实验材料、方法及设备
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 纳米 HA 的制备工艺
• 3.1.3 纳米 HA 的表征方法
• 3.2 实验结果及讨论
• 3.2.1 以明胶为分散剂的羟基磷灰石分散体系
• 3.2.1.1 样品的X-射线衍射分析
• 3.2.1.2 样品的微观形貌分析
• 3.2.1.3 样品红外光谱分析
• 3.2.1.4 样品差热分析
• 3.2.1.5 稳定机理及相图
• 3.2.2 以聚丙烯酸钠为分散剂制备 HA 分散体系
• 3.2.2.1 样品的X-射线衍射分析
• 3.2.2.2 样品的微观形貌分析
• 3.2.2.3 样品的红外光谱分析
• 3.2.2.4 聚丙烯酸钠分散机理
• 3.2.3 以柠檬酸钠和六偏磷酸钠为分散剂制备 HA 分散体系
• 3.2.3.1 样品的X-射线衍射分析
• 3.2.3.2 样品的微观形貌分析
• 3.2.3.3 样品的红外光谱分析
• 3.2.3.4 样品的Zeta 电位分析
• 3.2.3.5 柠檬酸钠&六偏磷酸钠的分散机理
• 3.3 本章小结
• 第四章 羟基磷灰石液晶态的初步观察
• 4.1 引言
• 4.2 样品的制备和表征
• 4.3 实验结果与观察
• 4.3.1.柠檬酸钠&六偏磷酸钠体系液晶相的观察
• 4.3.1.1 液晶相的宏观观察
• 4.3.1.2 液晶相的微观观察
• 4.3.2 明胶体系体系液晶相的观察
• 4.3.2.1 液晶相的微观观察
• 4.3.2.2 液晶相的微观观察
• 4.4 液晶转变的讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢