ผลของการเติมอนุภาคไฮดรอกซีอะพาไทต์ต่อสมบัติของซีเมนต์กระดูกประเภทแคลเซียมฟอสเฟต

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของการเติมอนุภาคไฮดรอกซีอะพาไทต์ต่อสมบัติของซีเมนต์กระดูกประเภทแคลเซียมฟอสเฟตเพื่อใช้เป็นวัสดุทดแทนกระดูก ซึ่งขั้นตอนในการศึกษานี้ประกอบด้วย (1) การสังเคราะห์อนุภาคของไฮดรอกซีอะพาไทต์สำหรับใช้เป็นตัวเร่งการก่อตัว ด้วยวิธีเมคาโนเคมิคอล และศึกษาผลของการใช้ตัวกลางที่เป็นเอทานอลเปรียบเทียบกับตัวกลางที่เป็นน้ำ เมื่อใช้ความเร็วรอบ 200 400 และ 600 รอบต่อนาที เป็นเวลานาน 15-180 นาที จากการศึกษาพบว่าอนุภาคที่ได้จากการบดโดยใช้ตัวกลางที่เป็นเอทานอลมีแนวโน้มที่จะลดลงเมื่อเพิ่มความเร็วรอบหรือเวลาในการบดโดยไม่มีผลต่อการเปลี่ยนเฟส ซึ่งแตกต่างจากการใช้ตัวกลางที่เป็นน้ำ เมื่อเพิ่มความเร็วรอบหรือเวลาในการบดมีผลทำให้เกิดการเปลี่ยนทั้งเฟสและรูปร่างของอนุภาค โดยขนาดอนุภาคจะใหญ่ขึ้นเมื่อเพิ่มความเร็วรอบหรือเวลาในการบด เนื่องจากเกิดปฏิกิริยาเมคาโนเคมิคอลส่งผลให้ไดแคลเซียมฟอสเฟตไดไฮเดรตกับแคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งเป็นสารตั้งต้นเปลี่ยนเฟสเป็นไฮดรอกซีอะพาไทต์ที่มีความเป็นผลึกต่ำ มีรูปร่างเป็นแผ่นและทรงกลมขนาดเล็กเกาะกันเป็นกลุ่ม เมื่อนำไปเผาแคลไซด์ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส อนุภาคของไฮดรอกซีอะพาไทต์จะมีความเป็นผลึกมากขึ้นและเปลี่ยนรูปสัณฐานแป็นทรงกลม โดยมีขนาดประมาณ 50-300 นาโนเมตร ขนาดผลึกประมาณ 443 นาโนเมตร (2) เตรียมซีเมนต์จากการผสมไดแคลเซียมฟอสเฟตไดไฮเดรตกับแคลเซียมคาร์บอเนต ตลอดจนศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการก่อตัวของซีเมนต์ (สารเพื่อช่วยเร่งการก่อตัว อัตราส่วนของผงซีเมนต์ต่อของเหลวที่เหมาะสม) จากการทดลองพบว่าการเติมไดโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟตมีผลต่อการก่อตัวของผงซีเมนต์นี้มากที่สุด เมื่อเพิ่มความเข้มข้นมากขึ้นจะทำให้เวลาในการก่อตัวลดลงจากที่ไม่ก่อตัวเป็นใช้เวลาในการก่อตัวเท่ากับ 5.0 นาที เมื่อผสมกับไดโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟต 30 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก โดยไม่มีผลต่อการเปลี่ยนเฟส (3) ศึกษาผลของการเติมอนุภาคของไฮดรอกซีอะพาไทต์ต่อสมบัติของแคลเซียมฟอสเฟตซีเมนต์ เมื่อเติมอนุภาคของไฮดรอกซีอะพาไทต์ในอัตราส่วนต่างๆ กันตั้งแต่ 5-30 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักในซีเมนต์ที่ได้จากการผสมผงไดแคลเซียมฟอสเฟตไดไฮเดรตกับแคลเซียมคาร์บอเนต และไดโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟต 30 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก จากการทดลองพบว่าการเติมอนุภาคของไอดรอกซีอะพาไทต์ช่วยลดเวลาในการก่อตัวจาก 5.0 นาที เป็น 4 นาที ความแข็งแรงเชิงกดเท่ากับ 7 เมกะปาสคาล เมื่อเติมอนุภาคของไฮดรอกซีอะพาไทต์ 20 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก นอกจากนี้การเกิดปฏิกิริยาในการก่อตัวของของซีเมนต์นี้ยังก่อให้เกิดความร้อนน้อยมากเมื่อทดสอบด้วยเทคนิคทางความร้อน (DSC) ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเติมอนุภาคของไฮดรอกซีอะพาไทต์สามารถช่วยลดเวลาในการก่อตัว และเพิ่มความแข็งแรงเชิงกด สามารถนำไปใช้เป็นวัสดุทดแทนกระดูก