Ca(H_2PO_4)_2-H_3PO_4-H_2O体系的相平衡过程研究

直接通过磷酸与磷矿反应,从酸解液中结晶分离出磷酸二氢钙是一条经济可行的生产路线,该新工艺的开发需要依据磷酸二氢钙在磷酸溶液中的相平衡行为。通过静态法测定了40～80℃时Ca(H_2PO_4)_2-H_3PO_4-H_2O体系的相平衡行为,并使用XRD表征平衡固相。结果表明:在不同条件下,存在不同的结晶固相。随着磷酸浓度的增大,结晶固相分别为CaHPO_4、CaHPO_4+Ca(H_2PO_4)_2·H_2O、Ca(H_2PO_4)_2·H_2O。一定温度下,随着磷酸浓度的增大,CaHPO_4溶解度增大,而Ca(H_2PO_4)_2·H_2O溶解度减小。在磷酸浓度一定时,随着温度的升高,CaHPO_4溶解度减小,Ca(H_2PO_4)_2·H_2O溶解度增大。电解质NRTL模型可以很好地拟合该体系的相平衡数据,还可用于计算Ca HPO_4和Ca(H_2PO_4)_2·H_2O在磷酸溶液中的溶解度。该研究结果可为新工艺开发提供相应的理论基础和基础数据。

胶原对TTCP/MCPM骨水泥性能的影响

以混合后钙磷比为1.67的磷酸四钙(TTCP)和一水磷酸二氢钙(MCPM)粉体为原料,按固液比3∶1分别用水和5.24 mg/ml自制Ⅰ型胶原溶胶作固化液制备骨水泥试样,测定其凝结时间和抗压强度。结果显示,用胶原作固化液可使TTCP/MCPM骨水泥的抗压强度由17.8±1.9 MPa增至22.7±1.6 MPa,对凝结时间则没有明显影响;两种试样经模拟体液(SBF)浸泡抗压强度均有增加,尤以胶原溶胶固化的试样增幅较大,SBF浸泡4 d和14 d,抗压强度分别增至31.8±3.9 MPa(胶原溶胶)/19.5±1.3 MPa(水)和38.1±3.1 MPa/21.9±2.2 MPa。对比胶原矿化前后的红外谱图发现,矿化后胶原的酰胺Ⅰ带特征峰红移,酰胺Ⅱ带、Ⅲ带几乎消失,提示在胶原与羟基磷灰石(HA)之间发生了明显的化学作用,这应是胶原对TTCP/MCPM骨水泥增强作用的基础;而SBF浸泡前后试样表面的SEM和XRD图谱则显示,SBF浸泡在使透钙磷石(DCPD)转化为HA的同时,又沉积生成了大量新的HA,使试样表面更加致密、光滑,这既是SBF浸泡增强的机理,也揭示TTCP/MCPM骨水泥的凝结硬化是先生成DCPD,再转化为HA。