Способ получения гидроксилапатита кальция Советский патент 1992 года по МПК C01B25/32 

Изобретение относится к получению кристаллического гидроксиапатита кальция, который может быть использован преимущественно в медицине в качестве биосовместимого материала для внутрико- стной имплантации.

Цель изобретения - упрощение и интенсификация процесса.

П р и м е р 1. Оксид кальция марки чда прокаливают в муфельной печи при 1000°С в течение 0,5 ч и охлаждают в эксикаторе в сухой атмосфере до 25°С в течение 0,5 ч. Взвешивают 30 г прокаленного оксида кальция и 42,39 г двузамещенного фосфата аммония марки хч. Весовое соотношение СаО:(МН4)2НР04 1:1,413. Сухие реагенты помещают в фарфоровую чашку, перемешивают их и добавляют при интенсивном перемешиваний 150мл дистиллированной воды. - Весовое соотношение Н20:СаО 5,0:1. Время приготовления реакционной смеси 0,5 ч. Перемешивание смеси продолжают в течение 0,25 ч. Наблюдается разогревание реак- ционной смеси, выделение аммиака. Полученную массу высушивают досуха при температуре до 160°С в течение 8 ч, растирают (0,5 ч), прокаливают при 1100°С в течение 2 ч и охлаждают (0,5 ч).

Общее время процесса получения гидроксиапатита - 12,75 ч, сокращение времени по сравнению с прототипом 13,75 - 136,25 ч. По данным химического анализа в полученном гидроксиапатите кальция молярное отношение Са:Р 1,666:1. Плотность порошка 3,19 г/см3. Размер частиц 1-5 мкм.

По известному способу гидроксиапатит кальция получают из карбоната кальция и фосфорной кислоты, включая прокаливание карбоната кальция до оксида кальция в инертной атмосфере (азота, гелия .или аргоVJСА) О О СО

на) при 800-1300°С в течение 0,5-10 ч. (преимущественно при 950-1200°С в течение 1-5 ч), охлаждение полученного оксида кальция до температуры ниже 500°С (преимущественно до 200°С) в инертной атмос- фере, взаимодействие охлажденного оксида кальция с водой (в количестве 10- 100 весовых частей) при перемешивании в инертной атмосфере в течение 0,5-96 ч (преимущественно 1-24 ч) до получения гид- роксида кальция, смешивание суспензии гидроксида кальция с 1-10 %-ным раствором ортофосфорной кислоты в инертной атмосфере и проведение реакции при энергичном перемешивании в течение 0,5-200 ч (преиму- щественно 5-100 ч) при изменении рН раствора от 13,0 до 8-9, фильтрацию осадка гидроксиапатита кальция промывку его водой, высушивание при 250°С 16 ч и прокаливание при 850-1400°С в течение 0,5-5 ч (преимущественно при 1250-1400°С втече- ние 1-3 ч). Общее время процесса составляет 26,5-.150,5 ч.

В таблице приведены данные о влиянии массовых соотношений реагентов на про- должительность процесса и качество продукта.

Проведение процесса путем смешивания твердых компонентов и прибавления к смеси дистиллированной воды при переме- шивании всей массы приводит к интенсификации процесса получения гидроксиапатита кальция. При этом одновременно протекает несколько процессов, таких как растворение фосфата аммония, гашение оксида кальция с образованием суспензии высоко- реакционноспособного гидроксида кальция, взаимодействие между гидроксидом кальция и растворенным фосфатом аммония с образованием гидроксиапатита каль- ция и аммиака. Выделяющийся аммиак в свою очередь усиливает химическую активность гидроксида кальция.

Перемешивание реакционной смеси в водной среде увеличивает степень гомогенизации и способствует протеканию реакций гашения извести и взаимодействию ее с фосфатом аммония с образованием гидроксиапатита.

В реакции получения гидроксиапатита кальция на одну весовую часть оксида кальция можно взять несколько меньше двузамещенного фосфата аммония, чем 1,413 весовых частей.

Загрязнение получающегося гидроксиапатита кальция взятым в избытке оксидом кальция в определенных пределах не фиксируется. Если на одну весовую часть СаО приходится меньше, чем 1,389 весовых частей (NH4bHP04, то количество не прореагировавшего СаО превышает 1 %.

При недостатке оксида кальция по отношению к стехиометрии, т.е. когда на одну весовую часть СаО взято больше, чем 1,413 весовых частей (МНйЬНРОз, в полученном гидроксиапатите кальция содержится в качестве примеси трикальций фосфат Саз(Р04)2.

Определенное опытным путем необходимое количество дистиллированной воды определяется соотношением Н20:СаО (5- 7):1. Это количество воды превышает требуемое для реакции гашения извести и растворения фосфата аммония и является оптимальным для перемешивания и получения однородной смеси.

При меньшем относительном содержании воды затруднено перемешивание образующейся густой массы. В увеличении количества воды выше указанного предела (больше 7) нет необходимости. Кроме того, последующее удаление избытка воды требует увеличения времени высушивания.

Способ осуществляют следующим образом.

Оксид кальция прокаливают при 950- 1000°С, охлаждают в сухой атмосфере до 25-30°С, взвешивают и помещают в аппарат для проведения реакции. Затем в аппарат загружают необходимое количество двузамещенного фосфата аммония (на одну весовую часть СаО берут 1,389-1,413 весовых частей (NH4)2HP04, смесь перемешивают, добавляют дистиллированную воду при интенсивном перемешивании в течение 10- 15 мин, полученную массу высушивают досуха при 140-160°С. Время высушивания 8-10 ч. Высушенный порошок растирают и прокаливают при 1000-1200°С в течение 1,5-2 ч.

П р и м е р 2. Оксид кальция марки чда предварительно прокаливают в печи при 950°С в течение 1 ч, охлаждают (0,5 ч) в эксикаторе в сухой атмосфере до 30°С. 32,23 г прокаленного оксида кальция переносят в фарфоровую чашку, добавляют45,19 г двузамещенного фосфата аммония марки хч. Весовое соотношение СаО:(МН4)2НР04 1:1,402. Твердые фазы перемешивают, добавляют при интенсивном перемешивании 225,6 мл дистиллированной воды. Весовое соотношение Н20:СаО 7,0:1. Перемешивание продолжают в течение 0,25 ч. Образовавшуюся массу высушивают досуха в течение 9 ч при температуре до 160°С, растирают и прокаливают 1,5 ч при 1150°С. Общее время процесса 13,75 ч. Сокращение времени по сравнению с прототипом 12-.75 - 136,75 ч. Продукт по данным ренгенофазового анализа представляет гидроксиапатит кальция. Химический анализ показывает молярное отношение Са:Р 1,68:1.

ПримерЗ. Прокаливают СаО и охлаждают в эксикаторе в сухой атмосфере, как описано в примере 1.47,53 г прокаленного оксида кальция помещают в фарфоровую чашку, добавляют 66,02 г двузамещенного фосфата аммония марки хч. Весовое соотношение СаО:(МН4)аНР04 1:1,389. Компоненты смешивают и добавляют 261,4 мл дистиллированной воды. Весовое соотношение Н20:СаО 5,5:1. Смесь интенсивно перемешивают в течение 0,25 ч. Реакционную смесь высушивают досуха при 140°С в течение 10ч, растирают и прокаливают при 1000°С в течение 2ч. Общее время процесса 14,75 ч. Сокращение времени по сравнению с прототипом 11,75 - 135,75 ч. Рентгенофа0

5

зовый анализ показал образование гидро- ксиапатита кальция, по данным химического анализа молярное отношение Са:Р 1,695.

Формула изобретения Способ получения гидроксиапатита кальция, включающий прокаливание оксида кальция, его охлаждение, смешение с водой и фосфатсодержащим реагентом, сушку и прокаливание продукта.о тли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, в качестве фосфатсодержа- щего реагента берут двузамещенный фосфат аммония, который смешивают с гидроксидом кальция в массовом соотношении 1,389 - 1,413 : 1, в полученную смесь прибавляют при перемешивании дистиллированную воду в массовом соотношении вода : оксид кальция 5-7:1.

Изобретение относится к получению кристаллического гидроксиапатита кальция, который может быть использован в медицине. Целью изобретения является упрощение и интенсификация процесса. Гидроксиапатит кальция получают прокаливанием оксида кальция, охлаждением, смешением с твердым двуз- амещенным фосфатом аммония в массовом соотношении 1: (1.389-1.413). добавлением дистиллированной воды в массовом соотношении водаюксид кальция, равном (5-7): 1, высушивании реакционной смеси досуха и прокаливании. Указанные отличия позволяют сократить продолжительнсоть процесса до 13- 15ч. 1 табл,

Среднее при максимэль-5:2,98-1,68:11:1,4027,0:1

нон содержании воды

Минимальное при средней 5:2,95-1,695:11:1,3895,5:1

содержании воды

Меньше минимального при5:3,012-1,66:11:1,419 5,2:1

среднем содержании воды

Большое максимального при 5:2,,7:11:1,3855,64:1

средней содержании воды

Среднее при содержании5:2,99,67:11:1,4107,2:1

воды больше максимального

количества

Среднее при содержании5:2,,67:11:1,4104,6:1

воды меньше минимального..

количества

45,19 225,6 13,75

66,02 261,4 14,75

41,15

44,21

70,50

49,10

150,813,25

18014,75

36020,25 160

8 получавшемся гидроксиапатите кальция содержание СаО,рассчитанное по реакции составляет 0,4

В получающемся гидроксиапатите кальция содержание СаО, рассчитанное по реакции составляет 0,9

После сушки и прокаливания образуется гидроксиапатит кальция с примесью Са.э(Р04)г

После сушки и прокаливания образуется гидроксиапатит кальция с примесью СаО. Количество СаО, рассчитанное по реакции составляет 1,1%

Увеличивается продолжительноет времени высушивания до 16 ч (вместо 8-10 ч). После сушки и прокаливания образуется чистый гидроксиапатит кальция

После прибавления воды образующаяся густая масса трудно перемешивается