FORMATION OF POROUS CALCIUM PHOSPHATES IN A COMBUSTION WAVE

Abstract

Методами синхронного термического анализа, электронной сканирующей микроскопии и рентгенофазового анализа исследованы конденсированные продукты реакции гипофосфита кальция с нитратами и нитритами натрия и калия с добавками нитрата аммония. Сжигание проводилось на воздухе при атмосферном давлении. Приготовленные смеси устойчиво горели с образованием хрупкой стекломассы белого цвета с пористой внутренней поверхностью и выделением аэрозоля ортофосфорной кислоты. Температура горения составляла от 1300 до 1500 ºС. Выход конденсированной фазы составлял от 60 до 40% от массы исходного состава. Установлено, что при сгорании смесей гипофосфита кальция образуются фазы, перспективные для регенеративной медицины: с нитратами или нитритами щелочных металлов образуются α-Ca2P2O7 и β-Ca2P2O7, причем введение в исходный состав нитрата натрия приводит к образованию еще фазы ренанита NaCaPO4, а нитрата калия – фазы KCaPO4; при сгорании состава с самой низкой температурой горения – с нитратом аммония обнаружена фаза гидроаппатита. Во всех случаях образуются фосфаты с соотношением Са/Р менее 1,67, которые перспективны для биомедицинских применений. При сгорании изученных составов формируются пористые системы с бимодальным распределением: макропоры диаметром 2-5 мкм и 100-200 нм. The condensed products of the reaction of calcium hypophosphite with sodium and potassium nitrates and nitrites with additions of ammonium nitrate were studied using the methods of simultaneous thermal analysis, electron scanning microscopy and X-ray phase analysis. The combustion was carried out in air at atmospheric pressure. The prepared mixtures burned steadily with the formation of a brittle white glass melt with a porous inner surface and the release of an aerosol of orthophosphoric acid. The combustion temperature ranged from 1300 to 1500 ºС. The yield of the condensed phase ranged from 60 to 40% by weight of the initial composition. It has been established that during the combustion of mixtures of calcium hypophosphite, phases are formed that are promising for regenerative medicine: with nitrates or nitrites of alkali metals, α-Ca2P2O7and β-Ca2P2O7 are formed, and the introduction of sodium nitrate into the initial composition leads to the formation of another phase of renanite NaCaPO4, and potassium nitrate - KCaPO4 phases; During the combustion of the composition with the lowest combustion temperature - with ammonium nitrate, the hydroapatite phase was detected. In all cases, phosphates are formed with a Ca/P ratio of less than 1.67, which are promising for biomedical applications. Upon combustion of the studied compositions, porous systems with a bimodal distribution are formed: macropores with a diameter of 2-5 μm and 100-200 nm.