阅读说明：本技术 一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃、生物微晶玻璃及制备方法 (Fluorapatite and zinc spinel phase bioglass, biological glass ceramics and preparation method thereof ) 是由 张思奇 于阔沛 隋成富 宁常飞 赵志坤 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃、生物微晶玻璃及制备方法。生物微晶玻璃主要由以下成分按质量份数组成：SiO<Sub>2</Sub>22-27份,Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>18-27份,P<Sub>2</Sub>O<Sub>5</Sub>18-23份,CaO 0-16份,CaF<Sub>2</Sub>10-15份,ZnO 0-20份,B<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>0-5份,生物微晶玻璃由生物玻璃经核化和晶化后制成。它降低了玻璃转化温度,氟磷灰石和锌尖晶石的析晶温度,提高了结构致密性,降低了体系中钙的含量,增加了锌尖晶石相与氟磷灰石相的交叉利用可能性,特别是在电子催化领域和生物领域,降低能耗制备成本。(The invention relates to fluorapatite and gahnite phase bioglass, biological glass ceramics and a preparation method thereof. The biological microcrystalline glass mainly comprises the following components in parts by weight: SiO 2 2 22-27 parts of Al 2 O 3 18-27 parts of P 2 O 5 18-23 parts of CaO, 0-16 parts of CaF 2 10-15 parts of ZnO, 0-20 parts of ZnO, B 2 O 3 0-5 parts of biological microcrystalline glass which is nucleated by biological glassAnd crystallizing to obtain the final product. The method reduces the glass transition temperature and the crystallization temperature of fluorapatite and gahnite, improves the structural compactness, reduces the content of calcium in a system, increases the possibility of cross utilization of gahnite phase and fluorapatite phase, and reduces the energy consumption and preparation cost particularly in the field of electronic catalysis and biology.)

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃、生物微晶玻璃及制备 方法

技术领域

本发明涉及一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃、生物微晶玻璃及制备方法。

背景技术

SiO₂-Al₂O₃-P₂O₅-CaO-CaF₂系生物玻璃和微晶玻璃已广泛被大众知晓，本申请引入了氧化锌和氧化硼对体系进行改进，生产了新的锌尖晶石八面体结构相，此晶相可大量用于电子催化领域，对本身具有生物相容性的氟磷灰石相的生物玻璃和微晶玻璃有交叉应用的可能性(外科应用材料)。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃、生物微晶玻璃及制备方法，它降低了玻璃转化温度，氟磷灰石和锌尖晶石的析晶温度，提高了结构致密性，降低了体系中钙的含量，增加了锌尖晶石相与氟磷灰石相的交叉利用可能性，特别是在电子催化领域和生物领域，降低能耗制备成本，其采用的技术方案如下：

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃，其特征在于:主要由以下成分按质量份数组成：SiO₂ 22-27份，Al₂O₃ 18-27份，P₂O₅ 18-23份，CaO 0-16份，CaF₂ 10-15份，ZnO 0-20份，B₂O₃ 0-5份。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃的制备方法，其特征在于：分别称量原料：SiO₂ 22-27份，Al₂O₃ 18-27份，P₂O₅ 18-23份，CaO 0-16份，CaF₂ 10-15份，ZnO 0-20份，B₂O₃0-5份，将上述原料均匀混合为配合料，将配合料放入铂铑合金坩埚，将铂铑合金坩埚放入硅钼棒电炉中熔化玻璃，熔化升温速率6-10℃/min，熔化温度1460-1510℃，保温1.5-2.5小时后将玻璃液倒入水桶中水淬，制成生物玻璃。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物微晶玻璃，其特征在于:其由上述的氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃经核化和晶化后制成。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物微晶玻璃的制备方法，其特征在于：分别称量原料：SiO₂ 22-27份，Al₂O₃ 18-27份，P₂O₅ 18-23份，CaO 0-16份，CaF₂ 10-15份，ZnO 0-20份，B₂O₃ 0-5份，将上述原料均匀混合为配合料，将配合料放入铂铑合金坩埚，将铂铑合金坩埚放入硅钼棒电炉中熔化玻璃，熔化升温速率6-10℃/min，熔化温度1460-1510℃，保温1.5-2.5小时后将玻璃液倒入水桶中水淬，制成生物玻璃；

将玻璃料磨细至小于45微米，称量2g，压制成型，放在磨具上放入电炉中进行核化和晶化，核化温度660-710℃保温1-2小时，晶化温度850-910℃保温1-2小时，1000-1050℃保温1-2小时，核化与晶化升温速率均为6-10℃/min，制成含有氟磷灰石和锌尖晶石为主晶相，莫来石为副晶相的生物微晶玻璃。

本发明的有益效果为：降低了玻璃转化温度，氟磷灰石和锌尖晶石的析晶温度，提高了结构致密性，降低了体系中钙的含量，增加了锌尖晶石相与氟磷灰石相的交叉利用可能性，特别是在电子催化领域和生物领域，降低能耗制备成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

本实施例的一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃，其特征在于:主要由以下成分按质量份数组成：SiO₂ 24.2份，Al₂O₃ 20.6份，P₂O₅ 19.1份，CaO 15.1份，CaF₂ 14份，ZnO 0份，B₂O₃ 0份。

实施例1的氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃的制备方法，其特征在于：分别称量原料：SiO₂ 24.2份，Al₂O₃ 20.6份，P₂O₅ 19.1份，CaO 15.1份，CaF₂ 14份，ZnO 0份，B₂O₃ 0份，将上述原料均匀混合为配合料，将配合料放入铂铑合金坩埚，将铂铑合金坩埚放入硅钼棒电炉中熔化玻璃，熔化升温速率6-10℃/min，熔化温度1475℃，保温1.5小时后将玻璃液倒入水桶中水淬，制成生物玻璃。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物微晶玻璃的制备方法，由上述制备方法制得氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃后；

将玻璃料磨细至小于45微米(过300目筛)，称量2g，压制成型(片状)，放在磨具上放入电炉中进行核化和晶化，核化温度一般控制在玻璃转化温度Tg点以上30～50℃，晶化温度一般控制在玻璃结晶温度以上30～50℃。控制玻璃核化与晶化的温度和时间可使制品最终的晶粒尺寸达到纳米级，结晶相含量大于80％。核化与晶化的温度曲线为：室温～600℃60分钟，600℃～700℃12分钟，700℃保持60分钟，700℃～1000℃25分钟，1000℃保持60分钟，炉冷，制得含有主晶相为氟磷灰石，副晶相为莫来石相的生物微晶玻璃。

实施例2：

本实施例的一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃，其特征在于:主要由以下成分按质量份数组成：SiO₂ 23.9份，Al₂O₃ 27.0份，P₂O₅ 18.7份，CaO 12.2份，CaF₂ 13.7份，ZnO3.5份，B₂O₃ 1份。

实施例2的氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃的制备方法，其特征在于：分别称量原料：SiO₂ 23.9份，Al₂O₃ 27.0份，P₂O₅ 18.7份，CaO 12.2份，CaF₂ 13.7份，ZnO 3.5份，B₂O₃ 1份，将上述原料均匀混合为配合料，将配合料放入铂铑合金坩埚(铂金95％，铑5％)，将铂铑合金坩埚放入硅钼棒电炉中熔化玻璃，熔化升温速率6-10℃/min，熔化温度1475℃，保温1.5小时后将玻璃液倒入水桶中水淬，制成生物玻璃。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物微晶玻璃的制备方法，由上述制备方法制得氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃后；

将玻璃料磨细至小于45微米(过300目筛)，称量2g，压制成型(片状)，放在磨具上放入电炉中进行核化和晶化，核化温度一般控制在玻璃转化温度Tg点以上30～50℃，晶化温度一般控制在玻璃结晶温度以上30～50℃。控制玻璃核化与晶化的温度和时间可使制品最终的晶粒尺寸达到纳米级，结晶相含量大于80％。核化与晶化的温度曲线为：室温～600℃60分钟，600℃～832℃29分钟，832℃保持60分钟，832℃～1136℃39分钟，1136℃保持60分钟，炉冷，制得主晶相为氟磷灰石，副晶相为莫来石和锌尖晶石相的生物微晶玻璃。

实施例3：

本实施例的一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃，其特征在于:主要由以下成分按质量份数组成：SiO₂ 23.3份，Al₂O₃ 26.5份，P₂O₅ 18.3份，CaO 9.4份，CaF₂ 13.5份，ZnO6.7份，B₂O₃ 2份。

实施例3的氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃的制备方法，其特征在于：分别称量原料：SiO₂ 23.3份，Al₂O₃ 26.5份，P₂O₅ 18.3份，CaO 9.4份，CaF₂ 13.5份，ZnO 6.7份，B₂O₃ 2份，将上述原料均匀混合为配合料，将配合料放入铂铑合金坩埚(铂金95％，铑5％)，将铂铑合金坩埚放入硅钼棒电炉中熔化玻璃，熔化升温速率6-10℃/min，熔化温度1475℃，保温1.5小时后将玻璃液倒入水桶中水淬，制成生物玻璃。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物微晶玻璃的制备方法，由上述制备方法制得氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃后；

将玻璃料磨细至小于45微米(过300目筛)，称量2g，压制成型(片状)，放在磨具上放入电炉中进行核化和晶化，核化温度一般控制在玻璃转化温度Tg点以上30～50℃，晶化温度一般控制在玻璃结晶温度以上30～50℃。控制玻璃核化与晶化的温度和时间可使制品最终的晶粒尺寸达到纳米级，结晶相含量大于80％。核化与晶化的温度曲线为：室温～600℃60分钟，600℃～824℃28分钟，824℃保持60分钟，824℃～1024℃25分钟，1024℃～1102℃13分钟，保持1102℃60分钟，炉冷，制得主晶相为氟磷灰石，副晶相为莫来石和锌尖晶石相的生物微晶玻璃。

实施例4：

本实施例的一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃，其特征在于:主要由以下成分按质量份数组成：SiO₂ 23.0份，Al₂O₃ 26.0份，P₂O₅ 17.9份，CaO 6.7份，CaF₂ 13.3份，ZnO10.1份，B₂O₃ 3份。

实施例4的氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃的制备方法，其特征在于：分别称量原料：SiO₂ 23.0份，Al₂O₃ 26.0份，P₂O₅ 17.9份，CaO 6.7份，CaF₂ 13.3份，ZnO 10.1份，B₂O₃ 3份，将上述原料均匀混合为配合料，将配合料放入铂铑合金坩埚(铂金95％，铑5％)，将铂铑合金坩埚放入硅钼棒电炉中熔化玻璃，熔化升温速率6-10℃/min，熔化温度1475℃，保温1.5小时后将玻璃液倒入水桶中水淬，制成生物玻璃。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物微晶玻璃的制备方法，由上述制备方法制得氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃后；

将玻璃料磨细至小于45微米(过300目筛)，称量2g，压制成型(片状)，放在磨具上放入电炉中进行核化和晶化，核化温度一般控制在玻璃转化温度Tg点以上30～50℃，晶化温度一般控制在玻璃结晶温度以上30～50℃。控制玻璃核化与晶化的温度和时间可使制品最终的晶粒尺寸达到纳米级，结晶相含量大于80％。核化与晶化的温度曲线为：室温～600℃60分钟，600℃～800℃25分钟，800℃保持60分钟，800℃～960℃20分钟，960℃～1062℃17分钟，保持1062℃60分钟，炉冷，制得主晶相为氟磷灰石，副晶相为莫来石和锌尖晶石相的生物微晶玻璃。

实施例5：

本实施例的一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃，其特征在于:主要由以下成分按质量份数组成：SiO₂ 22.8份，Al₂O₃ 25.9份，P₂O₅ 17.9份，CaO 4.4份，CaF₂ 13.4份，ZnO13.5份，B₂O₃ 2份。

实施例5的氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃的制备方法，其特征在于：分别称量原料：SiO₂ 22.8份，Al₂O₃ 25.9份，P₂O₅ 17.9份，CaO 4.4份，CaF₂ 13.4份，ZnO 13.5份，B₂O₃ 2份，将上述原料均匀混合为配合料，将配合料放入铂铑合金坩埚(铂金95％，铑5％)，将铂铑合金坩埚放入硅钼棒电炉中熔化玻璃，熔化升温速率6-10℃/min，熔化温度1475℃，保温1.5小时后将玻璃液倒入水桶中水淬，制成生物玻璃。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物微晶玻璃的制备方法，由上述制备方法制得氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃后；

将玻璃料磨细至小于45微米(过300目筛)，称量2g，压制成型(片状)，放在磨具上放入电炉中进行核化和晶化，核化温度一般控制在玻璃转化温度Tg点以上30～50℃，晶化温度一般控制在玻璃结晶温度以上30～50℃。控制玻璃核化与晶化的温度和时间可使制品最终的晶粒尺寸达到纳米级，结晶相含量大于80％。核化与晶化的温度曲线为：室温～600℃60分钟，600℃～760℃20分钟，760℃保持60分钟，760℃～896℃17分钟，896℃～1016℃20分钟，保持1016℃60分钟，炉冷，制得主晶相为氟磷灰石和锌尖晶石，副晶相为莫来石相的生物微晶玻璃。

实施例6：

本实施例的一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃，其特征在于:主要由以下成分按质量份数组成：SiO₂ 22.8份，Al₂O₃ 25.8份，P₂O₅ 17.7份，CaO 2.1份，CaF₂ 13.3份，ZnO17.0份，B₂O₃ 2份。

实施例6的氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃的制备方法，其特征在于：分别称量原料：SiO₂ 22.8份，Al₂O₃ 25.8份，P₂O₅ 17.7份，CaO 2.1份，CaF₂ 13.3份，ZnO 17.0份，B₂O₃ 2份，将上述原料均匀混合为配合料，将配合料放入铂铑合金坩埚(铂金95％，铑5％)，将铂铑合金坩埚放入硅钼棒电炉中熔化玻璃，熔化升温速率6-10℃/min，熔化温度1475℃，保温1.5小时后将玻璃液倒入水桶中水淬，制成生物玻璃。

一种氟磷灰石和锌尖晶石相生物微晶玻璃的制备方法，由上述制备方法制得氟磷灰石和锌尖晶石相生物玻璃后；

将玻璃料磨细至小于45微米(过300目筛)，称量2g，压制成型(片状)，放在磨具上放入电炉中进行核化和晶化，核化温度一般控制在玻璃转化温度Tg点以上30～50℃，晶化温度一般控制在玻璃结晶温度以上30～50℃。控制玻璃核化与晶化的温度和时间可使制品最终的晶粒尺寸达到纳米级，结晶相含量大于80％。核化与晶化的温度曲线为：室温～600℃60分钟，600℃～720℃15分钟，720℃保持60分钟，720℃～800℃10分钟，800℃～980℃30分钟，保持980℃60分钟，炉冷，制得主晶相为氟磷灰石和锌尖晶石，副晶相为莫来石相生物微晶玻璃。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。