Способ получения окрашенного однофазного пирофосфата кальция

Изобретение может быть использовано в производстве материалов для восстановления дефектов костной ткани, зубных пломб. Способ получения окрашенного однофазного пирофосфата кальция включает смешение лактата кальция с двузамещенным фосфатом аммония при их мольном соотношении, равном 1. Смешение исходных компонентов проводят в планетарной мельнице в течение 20-40 мин со скоростью вращения 300-500 оборотов/мин. Затем добавляют воду и осуществляют помол в течение 20-40 мин. Полученный продукт обжигают при 600°С. Изобретение позволяет получать порошки пирофосфата кальция различных оттенков серого цвета для их последующего использования в 3D печати. 4 пр.

 

Изобретение относится к медицинскому материаловедению, а именно, к способу получения пирофосфата кальция, который может быть использован для производства керамики для медицины, стимулирующих восстановление дефектов костной ткани, производства зубных пломб, зубных паст, сорбентов и пр.

Из уровня техники известно, что пирофосфат кальция (ПФК), наряду с гидроксиапатитом и трикальцийфосфатом, используют в качестве материала для костных имплантатов (Safronova T.V., Putlyaev V.I., Kurbatova S.A., Shatalova T.B., Larionov D.S., Kozlov D.A., Evdokimov P.V. Properties of amorphous calcium pyrophosphate powder synthesized via ion exchange for the preparation of bioceramics // Inorganic Materials. 2015. V. 51. №. 11. P. 1177-1184; Safronova T.V., Putlayev V.I., Bessonov K.A., Ivanov V.K. Ceramics based on calcium pyrophosphate nanopowders // Processing and Application of Ceramics. 2013. V. 7. №1. P. 9-14 22 Chen L., Song W., Mark D.C., Shi Т., Muzik O., Matthew H., Ren W. Flow perfusion culture of MC3T3-E1 osteogenic cells on gradient calcium polyphosphate scaffolds with different pore sizes // Journal of Biomaterials Applications. 2016. V. 30. №7. P. 908-918). Поскольку растворимость керамики из ПФК в жидкостях организма выше, по сравнению с широко использующимися в настоящее время керамиками из ГА и ТКФ, а также композитов ГА/ТКФ, керамика из ПФК перспективна для использования в регенеративной медицине. Прекурсорами для получения ПФК и керамики из него являются дикальцийфосфат дигидрат (ДКФД, CaHPO4*2H2O) и монетит (ДКФБ, CaHPO4). ПФК является высокотемпературной фазой, поэтому получить его можно только, проводя температурную обработку обоих прекурсоров. Как правило, для получения ДКФД и ДКФБ используют химические методы, чаще всего, осаждение из водных растворов солей кальция и фосфатов, (Патент РФ №2431599 Способ получения порошка брушита / Сафронова Т.В., Путляев В.И., Решотка Д.С., Лукин Е.С., Третьяков Ю.Д.; Солоненко А.П., Голованова О.А. Определение параметров кристаллизации при образовании брушита Вест. ОНЗ РАН. 2011. Т. 3.). В основе растворных методов получения ДКФД лежит реакция ионного обмена:

где X - одновалентный кислотный остаток; Z - одновалентный металл или ион аммония.

Недостатком такого способа получения является то, что полученные по предложенному способу порошки белого цвета, в то время как для 3D печати требуются окрашенные порошки (для увеличения разрешающей способности при печати)

Известно также изобретение (патент РФ №2629079 Способ получения порошка пирофосфата кальция / Сафронова Т.В., Путляев В.И., Курбатова С.А., Шаталова Т.Б. т др.) В данном изобретении предложен способ получения порошка ПФК, включающий подготовку и взаимодействие водных растворов, содержащих ионы кальция, пирофосфат-ионы и ионы аммония, старение осадка в маточном растворе в течение 30-60 мин, фильтрование, сушку, дезагрегацию, термообработку в интервале 300-600°С в течение 2-4 ч. При этом после подготовки раствора, содержащего пирофосфат-ионы, его смешивают с ионообменной смолой в Н+-форме при соотношении «масса ионообменной смолы/масса соли» в интервале 3-5 в течение 30-60 мин. Недостатком данного способа является использование ионообменной смолы, что усложняет процесс получения ПФК.

Другой способ получения активного к спеканию ПФК (патент РФ №2395450 Способ получения активного к спеканию порошка пирофосфата кальция / Сафронова Т.В., Путляев В.И., Шехирев М.А., Третьяков Ю.Д.) включает взаимодействие водных растворов соли кальция и растворимого пирофосфата, старение и отделение осадка и термическую обработку при 300-600°С. Полученные данным способом порошки ПФК также являются не окрашенными.

Описан способ получения порошка ПФК из формиата кальция и гидрофосфата аммония при соотношении Са/Р в исходных водных растворах, равном 1. (Сафронова Т.В., Путляев В.И., Филиппов Я.Ю., и др. Синтез кальцийфосфатного порошка из формиата кальция и гидрофосфата аммония для получения биосовместимых резорбируемых бифазных керамических материалов // Стекло и керамика. 2017. №5. С. 43-48.) Фазовый состав порошков, синтезированных из растворов с концентрацией 0, 5М, был представлен брушитом CaHPO4⋅2Н2О и октакальциевым фосфатом Са8(HPO4)2(PO4)66H2O. Фазовый состав порошка после обжига при 1100°С был представлен пирофосфатом кальция.

Во всех описанных способах в качестве шихты для получения ПФК использовали брушит, синтезированный осаждением из водных растворов. Недостатком растворных способов получения является необходимость работы с большими объемами растворов, требующими больших реакторов, что представляет определенное неудобство.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, описанный в статье (Сафронова Т.В., Путляев В.И., Андреев М.Д., Филиппов Я.Ю. и др. Синтез порошка фосфата кальция из лактата кальция и гидрофосфата аммония для получения биокерамики. // Неорганические материалы. 2017. Т. 53. №8. С. 874-884). Авторы предлагают использовать для получения ПФК органическую соль кальция-лактат аммония, что позволяет получать при термообработке ПФК, окрашенный в различные оттенки серого цвета. Недостатком такого способа получения ПФК является необходимость работы с большими объемами растворов, требующими больших реакторов, при получении больших количеств керамического порошка ПФК.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение однофазного порошка ПФК различных оттенков серого цвета.

Технический результат достигается тем, что в способе получения однофазного пирофосфата кальция, включающем смешение лактата кальция с двухзамещенным фосфатом аммония, взятых в мольном соотношении, равном 1, обжиг полученного продукта при 600°С, согласно изобретению, смешение исходных компонентов проводят в планетарной мельнице в течение 20-40 мин со скоростью вращения 300-500 оборотов/мин, с последующим добавлением воды и помолом в течение 20-40 мин, результатом чего являются порошки ПФК различных оттенков серого цвета.

Окрашивание порошка ПФК происходит за счет присутствия частиц углерода. В результате обжига порошков фосфатов кальция, содержащих сопутствующие органические продукты реакции (ОПР), в муфельной печи при недостатке кислорода, происходит образование мелких частиц углерода, образующихся при неполном сгорании ОПР. Присутствие мелких, менее 1 мкм, частиц углерода придает порошкам ФК окраску различных оттенков серого цвета.

В результате смешения в планетарной мельнице лактата кальция (Са(СН3СН(ОН)СОО)2*5H2O) и гидрофосфата аммония ((NH4)2HPO4) между этими компонентами происходит химическое взаимодействие согласно реакции (2):

В качестве ОПР образуется лактат аммония (СН3СН(ОН)COONH4), который разлагается при обжиге с образованием частиц углерода размером менее 1 мкм (3):

При обжиге порошка, полученного после механохимического синтеза, при 600°С ДКФД трансформируется в ПФК:

После обжига при 600°С получены порошки разных оттенков серого цвета, фазовый состав которых соответствует ПФК.

Пример 1.

Берут навески 30,8 г (0,1 моль) лактата кальция и 13,2 г (0,1 моль) двухзамещенного фосфата аммония, мольное соотношение лактат кальция: двухзамещенный фосфат аммония равно 1. Помещают в барабан объемом 500 мл, туда же помещают 250 г помольных тел из диоксида циркония (соотношение материал : шары = 1:5,7). Осуществляют помол в течение 30 мин при скорости вращения барабана 400 оборотов/мин, после чего добавляют в смесь 250 мл дистиллированной воды. Продолжают помол в течение 30 мин, затем отделяют шары от суспензии и отфильтровывают осадок на воронке Бюхнера. Отфильтрованный осадок сушат при 80°С до полного высыхания, затем растирают порошок и проводят обжиг при 600°С в течение 1 часа. Полученный порошок серого цвета по фазовому составу соответствует ПФК.

Пример 2.

Берут навески 37 г (0,12 моль) лактата кальция и 13,2 г (0,1 моль) двухзамещенного фосфата аммония, мольное соотношение лактат кальция: двухзамещенный фосфат аммония равно 1,2. Помещают в барабан объемом 500 мл, туда же помещают 250 г помольных тел из диоксида циркония (соотношение материал : шары = 1:5). Осуществляют помол в течение 30 мин при скорости вращения барабана 500 оборотов/мин, после чего добавляют в смесь 250 мл дистиллированной воды. Продолжают помол в течение 30 мин, затем отделяют шары от суспензии и отфильтровывают осадок на воронке Бюхнера. Отфильтрованный осадок сушат при 80°С до полного высыхания, затем растирают порошок и проводят обжиг при 600°С в течение 1 часа. Фазовый состав порошка неоднородный: представлен ПФК и трикальцийфосфатом.

Пример 3.

Берут навески 30,8 г (0,1 моль) лактата кальция и 13,2 г (0,1 моль) двухзамещенного фосфата аммония, мольное соотношение лактат кальция: двухзамещенный фосфат аммония равно 1. Помещают в барабан объемом 500 мл, туда же помещают 250 г помольных тел из диоксида циркония (соотношение материал : шары = 1:5). Осуществляют помол в течение 10 мин при скорости вращения барабана 200 оборотов/мин, после чего добавляют в смесь 250 мл дистиллированной воды. Продолжают помол в течение 30 мин, затем отделяют шары от суспензии и отфильтровывают осадок на воронке Бюхнера. Отфильтрованный осадок сушат при 80°С до полного высыхания, затем растирают порошок и проводят обжиг при 600°С в течение 1 часа. Фазовый состав порошка неоднородный: в результате меньшей, чем заявлено, скорости оборотов барабана, выделяющейся при соударении шаров энергии недостаточно для протекания реакции между лактатом кальция и двухзамещенным фосфатом аммония, в результате чего в порошке до обжига при 600°С обнаруживаются примеси исходных солей - лактата кальция и гидрофосфата аммония.

Пример 4.

Берут навески 30,8 г (0,1 моль) лактата кальция и 13,2 г (0,1 моль) двухзамещенного фосфата аммония, мольное соотношение лактат кальция: двухзамещенный фосфат аммония равно 1. Помещают в барабан объемом 500 мл, туда же помещают 250 г помольных тел из диоксида циркония (соотношение материал : шары = 1:5). Осуществляют помол в течение 10 мин при скорости вращения барабана 200 оборотов/мин, после чего добавляют в смесь 250 мл дистиллированной воды. Продолжают помол в течение 30 мин, затем отделяют шары от суспензии и отфильтровывают осадок на воронке Бюхнера. Отфильтрованный осадок сушат при 80°С до полного высыхания, затем растирают порошок и проводят обжиг при 400°С в течение 1 часа. Фазовый состав порошка неоднородный: в результате меньшей, чем заявлено, температуры формируется не ПФК, а CaHPO4.

Способ получения окрашенного однофазного пирофосфата кальция, включающий смешение лактата кальция с двузамещенным фосфатом аммония, взятых в мольном соотношении, равном 1, обжиг полученного продукта при 600°С, отличающийся тем, что смешение исходных компонентов проводят в планетарной мельнице в течение 20-40 мин со скоростью вращения 300-500 оборотов/мин, с последующим добавлением воды и помолом в течение 20-40 мин, результатом чего являются порошки пирофосфата кальция различных оттенков серого цвета.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к очистке дигидрофосфата калия, который в виде крупногабаритных монокристаллов используется в лазерных установках высокой пиковой мощности.

Изобретение может быть использовано при создании биоразлагаемых материалов. Способ получения органомодифицированного гидроксиапатита путем прививки молочной кислоты включает модификацию гидроксиапатита в растворе этилового спирта и молочной кислоты с использованием ультразвуковой диспергации.

Изобретение относится к получению стеарата кальция и может быть использовано в производстве получения композитов поливинилхлорида (ПВХ), синтетических каучуков, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей области, в производстве искусственных кож и линолеума, лекарственных препаратов и парфюмерно-косметической отрасли.

Изобретение может быть использовано в космической технике, в оптическом приборостроении, в строительной индустрии. Пигмент для покрытий класса «солнечные оптические отражатели» приготовлен из порошка сульфата бария, который модифицирован наночастицами оксида алюминия в количестве 5 мас.%.

Изобретение относится к способу получения покрытых цитратом и легированных фторидом наночастиц аморфного фосфата кальция для применения в биомедицине в связи с его биоразлагаемостью и биологической активностью; он также стимулирует неспецифическую адгезию клеток и остеогенерацию.

Изобретение относится к терморегулирующим покрытиям, в том числе к терморегулирующим покрытиям космических аппаратов, и может быть использовано в космической технике, а также в строительной индустрии и в широких отраслях промышленности для термостатирования устройств или технологических объектов.

Изобретение может быть использовано при изготовлении бумаги, меловании бумаги, в производстве пластмасс, адгезивов, герметиков и красок. Для приготовления водной суспензии, содержащей осажденный карбонат кальция, осуществляют карбонизацию по меньшей мере одного источника кальция, являющегося по существу нерастворимым в воде, по меньшей мере одним источником карбоната в присутствии по меньшей мере одного водорастворимого источника марганца.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при обезвреживании пульпы гипохлорита кальция, образующейся в процессе очистки хлорсодержащих газов от хлора известковым молоком.
Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано в химической промышленности. Для получения кальцинированной соды в полученную при производстве соды по аммиачному способу отфильтрованную дистиллерную жидкость, содержащую хлорид натрия, вводят карбонат кальция в количестве 50-100 кг на одну тонну соды и серную кислоту до достижения полученной смеси рН 6-7.

Изобретение может быть использовано в производстве ворсовых материалов, бумаги. Способ получения флоккулированных частиц наполнителя включает обеспечение по меньшей мере двух водных суспензий, каждая из которых содержит по меньшей мере один материал-наполнитель.

Изобретение относится к неорганической химии, к промышленной экологии и к гальванотехнике, в частности к способу получения дигидрата бис(дигидродифосфато)купрата(II) калия формулы K2Cu(H2P2O7)2⋅2H2O, и может быть использовано для утилизации отходов гальванического производства - отработанных электролитов дифосфатного меднения и для приготовления электролитов дифосфатного меднения стали, чугуна, алюминия и его сплавов, сплавов цинка, титана, а также диэлектриков.

Изобретение относится к неорганической химии, к промышленной экологии и к гальванотехнике, в частности к способу получения дигидрата бис(дигидродифосфато)купрата(II) калия формулы K2Cu(H2P2O7)2⋅2H2O, и может быть использовано для утилизации отходов гальванического производства - отработанных электролитов дифосфатного меднения и для приготовления электролитов дифосфатного меднения стали, чугуна, алюминия и его сплавов, сплавов цинка, титана, а также диэлектриков.

Изобретение относится к способам получения порошков фосфатов кальция, которые могут быть использованы для производства медицинских материалов, стимулирующих восстановление дефектов костной ткани, для производства косметических средств, сорбентов и других функциональных материалов.

Изобретение относится к способу получения пористого пирофосфата кальция для использования в медицине. Способ включает подготовку исходной порошковой смеси, содержащей карбонат кальция и гидрофосфат аммония, формование заготовок и их обжиг.

Изобретение относится к области медицинского материаловедения и может быть применено при создании материалов для использования в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, а также в качестве носителей лекарственных средств или субстратов для культивирования клеток.

Изобретение относится к способу получения канафита, т.е. гидратированного двойного пирофосфата натрия кальция (Na2Ca2PO7*4H2O).

Изобретение относится к области химии. .

Изобретение относится к производству пищевых фосфатов натрия, используемых в пищевой промышленности в качестве соли-плавителя при производстве плавленых сыров и колбасных изделий.

Изобретение относится к производству фосфатов щелочных металлов, в частности дигидропирофосфата натрия (натрия пирофосфорно-кислого двузамещенного), используемого в пищевой промышленности в качестве разрыхлителя для пекарских порошков, а также для приготовления колбасных изделий.

Изобретение относится к способу получения пирофосфата натрия, используемого в химической промышленности. .

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано для реминерализации твердых тканей зубов с целью профилактики и лечения кариеса в стадии пятна, гиперестезии твердых тканей зубов.

Изобретение может быть использовано в производстве материалов для восстановления дефектов костной ткани, зубных пломб. Способ получения окрашенного однофазного пирофосфата кальция включает смешение лактата кальция с двузамещенным фосфатом аммония при их мольном соотношении, равном 1. Смешение исходных компонентов проводят в планетарной мельнице в течение 20-40 мин со скоростью вращения 300-500 оборотовмин. Затем добавляют воду и осуществляют помол в течение 20-40 мин. Полученный продукт обжигают при 600°С. Изобретение позволяет получать порошки пирофосфата кальция различных оттенков серого цвета для их последующего использования в 3D печати. 4 пр.

Наверх