一种具有均匀和可控尺寸的羟基磷灰石的合成方法与流程

本发明涉及一种具有均匀和可控尺寸的羟基磷灰石合成反应器，属于功能材料领域。

背景技术：

1、羟基磷灰石(hydroxyapatite,hap)是一种磷酸钙生物材料，化学式为ca10(po4)6(oh)2，是牙齿和骨骼的主要无机成分，具有无毒性和生物相容性，被广泛应用于医疗行业、制药行业和化学工业中。羟基磷灰石的合成方法主要分为湿化学法、溶胶-凝胶法、乳液法、化学沉淀法、水热反应和机械化学合成等，不同合成方法可合成出纳米颗粒、针棒状、纤维状等不同形貌的hap。在这些工艺中，湿化学工艺因其简单而被广泛使用，并且可以通过控制反应参数来改变颗粒的单晶尺寸和粒径，但没有一种能够集成投料、控制参数、控制反应进程及混匀体系的合成系统使羟基磷灰石单晶尺寸可控化。近年来，羟基磷灰石颗粒因其独特的性能在各个领域的潜在应用受到人们的积极关注。由于羟基磷灰石的性质取决于尺寸和形态，基于胶体的湿化学工艺已被广泛用于合成羟基磷灰石颗粒，对溶液中的羟基磷灰石颗粒进行形态修饰是羟基磷灰石化学合成领域的发展趋势。为了获得和利用颗粒的新特性和高性能，不仅要实现单晶尺寸可控，还要实现羟基磷灰石颗粒的均匀尺寸分布。当务之急是开发一种可靠的具有高产品质量的羟基磷灰石颗粒的单晶尺寸可控反应器，以便更广泛和普遍地应用高性能羟基磷灰石颗粒。

技术实现思路

1、目前利用湿化学法合成羟基磷灰石的工艺中虽然能够很大程度上实现改变羟基磷灰石的尺寸，但是在生产过程中，经常会出现羟基磷灰石的团聚、单晶尺寸控制不佳、粒径不均匀等情况，从而使得羟基磷灰石的产品质量降低，无法满足其应用要求。

2、本发明的目的是提供一种具有均匀和可控尺寸的羟基磷灰石合成反应器，其特征在于，包括如下步骤：

3、将钙源反应液与磷源反应液混合后，调节ph后在搅拌条件下进行反应，反应结束后添加粒径调节剂和电荷干扰剂，得到单晶尺寸可控、粒径均匀的羟基磷灰石。

4、所述的钙源反应液选自硝酸钙、氯酸钙、硫酸钙、高氯酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙钙盐中的一种或几种。

5、所述的磷源反应液选自磷酸二氢盐、磷酸氢盐和正磷酸盐磷酸盐中的一种或几种。

6、钙源反应液和磷源反应液起始物料摩尔浓度 0.5-5 m之间，且钙源反应液中的钙原子和磷源反应液中的磷原子的摩尔比（ca/p）为1.6-1.8，优选为1.67。

7、反应过程中采用碱液磷酸盐溶液的 ph 调节至 9-12。

8、所述反应过程为连续化反应过程，其中，钙源反应液与磷源反应液的流速分别为100-700ml/min；搅拌反应过程中，搅拌速度为1500-3000r/min。

9、所述反应过程中粒径调节剂为乙二醇（eg），电荷干扰剂为氯化钾（kcl，99.9%）。

10、所述反应过程中粒径调节剂质量分数为0.1-0.5wt%之间，电荷干扰剂浓度为0.01-0.1m之间。

11、本发明一个较佳实施例中，所得羟基磷灰石的尺寸为98 nm。

12、本发明解决了背景技术中存在的工艺和成本缺陷，合成羟基磷灰石的过程中，液体流速、反应器转速对hap颗粒的形成有很大影响，可通过控制流速和转速来实现控制羟基磷灰石的单晶尺寸；粒径调节剂和电荷干扰剂等添加剂对粒度分布的均匀性有很大影响，可通过控制粒径调节剂、电荷干扰剂的添加量以及回混过程来增强hap尺寸的均匀性。另外，本反应器是一个大型连续反应器，可持续进样并同时获得产物，对于制备具有有限团聚的大规模羟基磷灰石具有良好的效果。

技术特征：

1.具有均匀和可控尺寸的羟基磷灰石的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的钙源反应液选自硝酸钙、氯酸钙、硫酸钙、高氯酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙钙盐中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述的磷源反应液选自磷酸二氢盐、磷酸氢盐和正磷酸盐磷酸盐中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，钙源反应液和磷源反应液起始物料摩尔浓度为0.5-5m之间，且钙源反应液中的钙原子和磷源反应液中的磷原子的摩尔比（ca/p）为1.6-1.8，优选为1.67。

5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，反应过程中采用碱液磷酸盐溶液的ph调节至9-12。

6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述反应过程为连续化反应过程，其中，钙源反应液与磷源反应液的流速分别为100-700ml/min；搅拌反应过程中，搅拌速度为1500-3000r/min。

7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述粒径调节剂为乙二醇（eg），电荷干扰剂为氯化钾（kcl，99.9%）。

8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述粒径调节剂质量分数为0.1-0.5wt%之间，电荷干扰剂浓度为0.01-0.1m之间。

技术总结
本发明提供具有均匀和可控尺寸的羟基磷灰石的合成方法，将钙源反应液与磷源反应液混合后，调节pH后在搅拌条件下进行反应，反应结束后添加粒径调节剂和电荷干扰剂，得到单晶尺寸可控、粒径均匀的羟基磷灰石。本发明的有益效果是：采用该反应器合成羟基磷灰石，液体流速和反应器转速对颗粒的形成和粒度分布的均匀性有很大影响，可通过控制流速、转速等参数，粒径调节剂和电荷干扰剂等添加剂来得到单晶尺寸可控、粒径均匀的羟基磷灰石，回混过程可促进颗粒的尺寸均匀性。另外，本反应器是一个大型连续反应器，可持续进样并同时获得产物，对于制备具有有限团聚的大规模羟基磷灰石具有良好的效果。

技术研发人员：望兆博,江山竹,覃阳洁,池汝安,黄胜超,李中军
受保护的技术使用者：湖北三峡实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/8/26