聚乙二醇对羟基磷灰石作用的研究

第24卷第1期佳木斯大学学报(自然科学版)Vol 24 No. 12006年01月Joumal of Jiamusi University( Natural Science EditionJan.2006文章编号:1008-1402(2006)01-0001-03聚乙二醇对羟基磷灰石作用的研究孟祥才,孙青竹,吕奎龙,王海波(佳木斯大学黑龙江佳木斯15400摘要:为了解决沉淀法制备羟基磷灰石的团聚问题,本实验在胶体烘干前加入适量的分散剂聚乙二醇(PEG),通过TEM,KRD检测羟基磷灰石粉体,结果表明:当加入PEG为n(HAP):n(PEG)=10:2,PEG浓度为2%时羟基磷灰石经70℃烘干,600℃煅烧后粉末粒子为柱状,团聚体少,长约40mm,宽约20mm关键词:羟基磷灰石(HAP);聚乙二醇(PEG);分散中图分类号:TB383文献标识码:A羟基磷灰石(HAP是人体骨和牙齿的主要无二醇(PEG-2000,分析纯,分子式:[HO机成分,如人体骨磷灰石的基本单元是针状和柱状(CHCH2O)nH],平均分子为19000的磷灰石晶体(,长约40m,宽约20m因此纳米级的HAP与人体内组织成分更为厢似,具有更1.2表征仪器佳的生物性能,鉴于纳米羟基磷灰石特殊作用,而JSM-6360LV扫描电镜,日本电子公司;其形状和尺寸是其显示纳米效应的关键,因此,如EM1200EX型TEM透射电镜,日本电子公司(J-何对纳米HAP晶体的生成进行有效调控以制备O); Philips X pert powo.3040型x射线衍仪日本理出粒径细小、形态变化小、分散性良好和稳定性强学 Rigaku公司的HAP纳米粒子具有重要意义纳米羟基磷灰石胶体由于范德华力的存在易1.3卖验方法产生软团聚,这种团聚可以通过机械方法来消除,应用共沉淀法合成羟基磷灰石胶体,反应方程但是凝胶态的羟基磷灰石在随后的烘干和煅烧过式如下:程中发生的硬团聚则很难分散郭大勇等2采用凝7Ca(OH)2+3Ca(H2 PO).H20-Ca(PO4)胶-溶胶法并利用柠檬酸作螯合剂合成羟基磷灰(OH)2+15H1O石,解决了制得羟基磷灰石粒度较大的问题,但由待反应完毕,将脱水后的HAP胶体按n于柠檬酸的加入引起了羟基磷灰石的晶格畸变.廖(HAP):n(PEG)=10:0.3,10:1,10:2加入PEG片鹏飞等利用卵磷脂形成囊泡时产生的特殊反应状固体,再加入适量的蒸馏水将PG配制成浓度环境限制羟基磷灰石晶体的生长,700℃C.烧后得分别为1%,2%,3%,4%的水溶液配比如下表1,到球状粒径尺寸在50m左右的纳米羟基磷灰石,球磨3h后70℃烘干,将烘干产物在600℃煅烧4但卵磷脂的囊泡有序体对外界条件非常敏感,反应小时不易控制表1羟基磷灰石与聚乙二醇的配比本实验研究烘千前,在胶态的羟基磷灰石中加入非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG)水溶液,讨论10:0.3B1DI其对羟基磷灰石的作用及其原理1实验2实验结果与讨论1.1实验用原料氢氧化钙,分析纯;磷酸二氢钙,分析纯;聚乙H中国煤化工形貌CNMHG性剂的羟基磷灰石者简介:孟祥才(1952-),男黑龙江省桦南人,佳木斯大学教授,硕士研究生导师佳木斯大学学报(自然科学版)2006年图1未加PEG的羟基磷灰石形貌胶态烘于态煅烧态的TEM图片如图1羟基磷灰学作用:(1)吸附和降低表面张力;(2)胶团化作用石胶态(图1a)为长针状,长径尺寸为80mm左右采用表面活性剂作为分散剂主要是利用表面活性有团聚现象;羟基磷灰石烘干态(图1b)长径有所剂在固液界面上的吸附作用,形成一层分子膜阻碍减小,团聚更加严重;羟基磷灰石煅烧态(图lc),颗粒之间相互接触,同时表面活性剂还可以降低表粒径70-100mm且团聚严重面张力,从而减少毛细管的吸附力羟基磷灰石胶体的团聚主要是由于范德华力聚乙二醇(PFC)是一种非离子型表面活性剂,所致的软团聚,可由机械法去除,本实验中采用球它的水溶性稳定性极好,不易受电解质及酸碱影磨法打开软团聚;羟基磷灰石的硬团聚是由于湿的响它的分子式为Ho(CH2CH2O)H,只有羟基和醚胶体中含有大量的水,在烘干过程中随着水分的蒸基两种亲水基而无疏水基其在水溶液中呈蛇发胶体中出现孔隙在孔隙中形成大量的弯月液形,亲水性的氧原子被水分子拉出来处于链的面,由于毛细管作用,颗粒被压在一起,颗粒接近外侧,亲油性的基处于里面,链周围就变得容易与时胶体表面上的自由水分子与自由羟基形成氢水结合,总体显示出相当大的亲水性因而可以键,与相邻颗粒上的水形成氢链产生桥接作用,如把每个聚乙二醇分子形象地看作是由许多亲水基果进一步脱水,氢键将转化成强度高的桥氧键导朝外,亲油基朝内的小分子定向排列组成的一个反致了难以分散的硬团聚产生,这种在烘干阶段产生常胶束将它加入到溶液中可以使其高分子长链的的硬团聚在随后的煅烧过程中加剧所以要解决团端紧紧地吸附于羟基磷灰石胶粒表面,从而形成聚问题关键在于解决烘干阶段产生的硬团聚,并抑层高分子保护膜,包围了胶体粒子,而其呈蛇形制煅烧过程中颗粒的长大的分子键伸向水溶液中,又使得其具有一定厚度,22PEG对羟基磷灰石的影响所以当带同性电荷的胶体粒子相互接近时,静电斥力再加上这层粘稠的高分子表面活性剂在水溶液中有两种基本的物理化Cm凵中国煤化工骤闷图2不同浓度中分散最好样CNMHG膜的空间位阻效应,使得胶粒的吸引力大为削弱,将煅烧后的试样在30MP下压制成片,做SEM有效地抑制了胶体粒子的团聚观察,每组浓度中分散效果最好的试样分别为A1;第1期盂祥才,等:聚乙二醇对羟基磷灰石作用的研究3B3;C;D1四个试样的TEM观察图片如图2,PEG上的聚乙二醇完全去除,在此过程中聚乙二醇渐渐的浓度和加入量对它的分散作用均有影响,适当的失去空间位阻作用,在聚乙二醇完全去除之前羟基加人量具有很好的分散效果如B3,其中浓度的影磷灰石粒子仍处于包覆之中致使经过600℃煅烧4响作用是主导的,PEG浓度太低如A1,聚乙二醇小时后羟基磷灰石为柱状,这种形状与人骨的羟基溶液中的胶束浓度较低,不但颗粒间的静电斥力不磷灰石形状及其相近,可能具有较好的生物效应够强,而且也不能彻底遮蔽颗粒间的非架桥羟基和吸附水,无法达到良好的分散效果;若聚乙二醇胶23加入PEC煅烧后的相分析束浓度过大如D1,会导致混合液体流动性变差对B3,C2这两组分散较好的试样进行XRD分不但没有明显改善分散效果,并且有使颗粒粗大的析,如图3所示,在图中可以看到,明显的羟基磷灰趋势.对于本次试验,PEG浓度2%,摩尔比为10石XRD特征峰,而无其他杂质,可以判断聚乙二醇2,混合液体的流动特性较好,分散效果最好在煅烧过程中被挥发出去,没有影响羟基磷灰石的本实验中利用煅烧将包覆在羟基磷灰石表面相WM9295394耶4554553953954954955495图3煅烧后试样的XRD图谱[1]资文华陈庆华,谬松兰,等羟基磷灰石生物陶瓷的研究状3结论况及发展趋势[J]中国陶瓷工业,2003,10(1):38-43[2]郭大勇,储成林,林萍华,等.柠檬酸对溶胶凝胶法制备羟基(1)在胶态羟基磷灰石中加入PEC烘于后煅磷灰石粉体的影响J]东南大学学报(自然科学版),0,(3):烧可以得到分散性较好且颗粒分布均匀的纯相纳402-405米羟基磷灰石,解决了沉淀法制备羟基磷灰石的团[3]廖鹏飞,毛萓,汤顺清,等卵磷脂参与沉淀法制备纳米羟基聚问题磷灰石,暨南大学学报(自然科学版),2004,25(1):72-75[4]刘志强,李小斌,彭志宏等湿化学法制备超细粉末过程中(2)FEG的分散效果受其浓度影响较大,2%分的团聚机理及消除方法门化学通报199散效果好并得到长径40m左右,直径为20m的[5]张芳胡志强,蔡英骥案乙二醇加入量对锆钛酸铅粉体细羟基磷灰石度的影响[J]大连轻工业学院学报00,21(3);164-167[6]沈钟,王果庭胶体与表面化学[M]北京:化学工业出版社,1997.321.参考文献:Effect of Polyethylene Glycol(PEG)on thePreparation of HydroxyapatiteMENG Xiang-cai, SUN Qing -zhu, LU Kui-long, WANG Hai-bo(Jiamusi University, Jiamusi 15400, chinAbstract: Hydroxyapatite colloid was prepared with precipitator method By controlling the content of PEGwhich was mixed with HAP in drying, the homogenous nanometer HAP powder was obtained. The particle size of powder was observed by SEM and TEM. Its phase composition was cha中国煤化工 showed that the particle size of Hydroxyapatite was uniform. Even if it was calcined atCAMH Ghe size of powder wasabout 40nm. The mechanism of the dispersing of PEG to Hydroxyapexplained and analKey words: hydroxyapatite; PEG; dispersing