利用震動磨超細粉碎天然羥基磷灰石

摘 要 本文利用震動磨對羥基磷灰石進行超細粉碎，優選出震動磨超細粉碎的最佳工藝條件。利用震動磨研磨可以得到粒度分布單一的粉體樣品，D₅₀為2.001μm。

關鍵詞 研磨，震動磨

1引 言

羥基磷灰石（hydroxyapatite，Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，簡稱HA）因其化學組成接近自然骨，且能與骨組織緊密結合，具有良好的骨傳導性和生物相容性，并對新骨生長有一定的誘導作用，近30年來已成為臨床上最重要的齒、骨硬組織替代材料。但因人工合成羥基磷灰石的原料昂貴，且需在高溫、高壓下生產，所以造價很高，目前市場價格約為1萬元/kg。天然羥基磷灰石資源豐富、取材方便、價格低廉且具有良好的生物相容性，如能得到開發將創造良好的經濟價值，對人民身體健康和國民經濟的發展都有重要意義。

天然羥基磷灰石雖然資源豐富，但通過直接焙燒、常規制粉得到的粉體顆粒較大，無法滿足醫學上的使用要求。因此，本課題對用震動磨超細粉碎粗顆粒天然羥基磷灰石進行了研究。

2 實 驗

2.1 材 料

動物骨質提取的天然羥基磷灰石，由東南大學生物醫學工程系實驗室提供。

2.2 設 備

震動磨（日本理學）98060、美國Honeywell公司MicrotracX-100 。

2.3 實驗過程

采用干法研磨，實驗條件見表1。研磨容器材料為氧化鎢。直接將粉料放入研磨容器中，定時研磨。為了避免取樣引起磨機工作狀況的改變，在研磨結束時再取樣。

3結果與討論

3.1不加分散劑時研磨時間的選擇

圖1為不加任何分散劑時，粉體的D₅₀（50wt%粉體小于或等于的顆粒粒徑）隨研磨時間的變化圖。由圖1可知，在研磨的過程中，粉體出現“逆磨”現象，最佳研磨時間為5min，D₅₀為5.8μm。

在表1的實驗條件下，不加分散劑時粉體的粒度分布如圖2所示。由圖2可知，不加分散劑時，利用震動磨研磨可得到粒度分布為雙峰的粉體樣品。

圖1 不加分散劑時粉體D₅₀隨研磨時間的變化

圖2 不加分散劑時粉體的粒度分布圖

3.2分散劑的選擇及用量

由于羥基磷灰石粉料是用于生物醫學領域，因此在分散劑的選擇上首先要考慮其生物相容性。用飽和的焦磷酸鈉溶液做分散劑，通過大量的實驗，得出最佳的實驗條件：研磨時間為5min，分散劑最佳加入量為2.5wt%。

圖3 分散劑用量與Ｄ₅₀的關系

3.3 加入分散劑后粉體粒度分布

加入2.5%的飽和焦磷酸鈉溶液研磨5min后，粉體的粒度分布如圖4所示。

由圖4可知，加分散劑后可得到粒度分布單一、粒徑均勻的粉料，D₅₀值為2.001μm。

圖4加入分散劑后粉體的粒度分布

3.4 粉料紅外定性掃描圖

圖5是粉料的紅外定性掃描圖，由該圖可以看出，經研磨的粉料與標準羥基磷灰石圖譜基本一致。可見，利用震動磨研磨的粉料雜質含量較低，有利于粉料的實際應用。

（a）研磨粉料 （b）標準羥基磷灰石

圖5震動磨研磨的粉料與標準羥基磷灰石的紅外光譜比較

4 結論

通過實驗，本研究得到以下結論：

（1） 利用震動磨超細粉碎天然羥基磷灰石，不加入分散劑時，超細粉碎的最佳時間為5min。超細粉碎時間太長，易產生“逆磨”現象。加入分散劑后，研磨效率有明顯提高；

（2） 利用震動磨超細粉碎天然羥基磷灰石，不加入分散劑時粒度分布圖一般為雙峰；

（3） 利用震動磨超細粉碎天然羥基磷灰石具有快速、 能耗低和操作簡便等優點，可獲得微米級粉料。

參考文獻

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Comminution of Hydroxyapatite by Vibration Mill

Han Fenglan Wu Laner

（Department of Material Science and EngineeringThe Second University for MinorityYinchuanNingxia750021）

Abstract： An investigation of natural hydroxyapatite comminuted by lab vibration mill was carried out and optimal process conditions were investigated to gain minimum particle size.The results showed that ultimate powder with narrow particle size distribution and D50 2.001μm could be obtained.

Keywords： comminution，vibration mill