專利名稱：共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料透析膜技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)化工過程常用的分離方法有篩分、過濾、離心分離、濃縮、蒸餾、蒸發(fā)、萃取、重結(jié)晶等。但是，對于更高層次的分離，如分子或離子尺寸的分離，生物溶液中各組分的分離等，采用傳統(tǒng)的分離方法是難以實現(xiàn)的，或達不到精度，或較大消耗能源而無實用價值。具有選擇性分離功能的高分子材料的出現(xiàn)和應用，使上述分離難題迎刃而解。自二十世紀六十年代建立的膜分離技術(shù)、因具有一系列優(yōu)點而獲得迅速發(fā)展，目前已廣泛應用于液相和氣相分離的各個領(lǐng)域。
膜分離技術(shù)既能使混合流體(液體或氣體)按組分不同而分離，又能對流體進行凈化或濃縮。它因具有如下優(yōu)點而受到重視和蓬勃發(fā)展分離時沒有相態(tài)變化，故不必加熱或冷凍，也無需加入其他試劑，因此能耗降低，而且不產(chǎn)生二次污染；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，占地面積小，成本低，有利于實行連續(xù)化生產(chǎn)和自動控制；可以使一些按傳統(tǒng)方法難以分離的物質(zhì)，如共沸物、沸點接近的混合物、熱敏性物質(zhì)、或化學穩(wěn)定性差的物質(zhì)得以實現(xiàn)分離。
分離膜有多種形式，如平板膜、卷式膜、管式膜、褶疊膜和中空纖維膜等。其中由中空纖維膜組裝成的分離器械，具有在同樣的膜面積下有最小的體積的特點。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于研制具有高強度、耐壓實性、耐消毒性、生物相容性好和能在較大范圍內(nèi)改變膜的性能的中空纖維膜。
本發(fā)明除采用聚醚砜為主要制膜材料外，還使用其他高聚物與其進行共混。共混聚合物為聚乙烯基類的聚合物或共聚物、或纖維素及其酯類。大部分聚合物都是不相容的，即兩種聚合物共同溶解在溶劑中或制成膜材料時，它們不是以分子為單位相互混合，而是各自形成獨立的相疇而相混。相疇的大小與兩種聚合物的相容性有關(guān)如兩種聚合物完全不相容其共混溶液分離成獨立的兩相；相容性極好的高聚物能溶解成均相的溶液；相容性處于上述兩者之間，則各自形成獨立的相疇，并以相疇為單位分散在溶液中，相容性較好者，相疇的尺寸較小，相疇間的空穴也較小，因此成膜后形成的微孔尺寸也較?。幌嗳菪暂^差者，溶液中的獨立相疇較大，相疇間的空穴也較大，因此成膜后形成的微孔尺寸也較大。利用這一特點，選擇共混聚合物，即可制成性能不同的系列中空纖維膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法，該方法包括下列步驟1.原材料及組成(重量百分比)聚醚砜(η＝0.4～0.8)8～30％
共混聚合物 0.1～10％致孔劑 1～30％溶劑 50～90％2.紡絲原液的配制將上述原料按配方稱量后，先后置于溶解釜中，在50～90℃的溫度程序控制下，劇烈攪拌6～10小時，使充分溶脹和溶解，經(jīng)過濾、脫泡凈化后，制成紡絲原液；3.中空纖維的紡制紡絲原液經(jīng)壓縮空氣自紡絲桶壓經(jīng)紡絲管道及計量泵準確計量后，原液進入燭形濾器進行最后一道過濾，再經(jīng)同心圓形管組成的噴絲頭擠入空氣中，原液細流經(jīng)一定高度的空氣層后進入凝固浴(凝固浴由溶劑和水組成)進行凝固成初生中空纖維膜；4.中空纖維透析膜的制造初生中空纖維膜經(jīng)2～4道雙向拉伸和保孔處理和干燥后即為本發(fā)明所述的共混聚醚砜中空纖維透析膜。
本發(fā)明方法中上述共混聚合物為聚乙烯基類的聚合物或共聚物、纖維素及其酯類；它們可單獨使用，也可混合使用；致孔劑為PVP或PEG等有機或氯化鋁、硝酸鈉等無機化合物；溶劑為二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或N——甲基吡咯烷酮。
紡制中空纖維透析膜的工藝參數(shù)為計量泵轉(zhuǎn)速(r/min)6～40紡絲壓力(Mpa)0.3～0.6
填充液壓力(Mpa) 0.001～0.06填充液濃度(wt％) 0～50干紡程長度(mm) 40～450凝固浴濃度(wt％) 0.1～50擠出紡絲原液溫度(℃) 30～60凝固浴溫度(℃) 30～50凝固浴循環(huán)量(l/h)5～40紡絲速度(m/min) 10～50徑向拉伸率(％) 0～100軸向拉伸率(％) 0～300在上述紡絲過程中需在噴絲頭內(nèi)腔壓入填充液，填充液成分為溶劑的水溶液、丙酮水溶液或醇類的水溶液。
上述凝固浴的組分為溶劑的水溶液。
上述紡絲過程中，本發(fā)明引入一個新概念“雙向拉伸”、并付諸工藝實施。傳統(tǒng)的膜的紡制一般不進行拉伸、或進行少量的單向(軸向)拉伸；化學纖維則必須采用高倍率的軸向拉伸，拉伸結(jié)果使大分子沿拉伸方向取向，使纖維的縱向強度明顯增加，而橫向強度則降低，因纖維在使用過程中只利用其縱向強度，而與橫向強度關(guān)系甚微，因此，拉伸的結(jié)果明顯地改善纖維的機械強度。中空纖維膜與普通纖維不同，它不僅需要有較高的縱向強度，同時需要有優(yōu)良的徑向強度。因此，使用傳統(tǒng)的單向(軸向)拉伸是不合宜的，因為它在增強縱向強度的同時卻降低了橫向強度，整個膜的強度也因而下降。本發(fā)明采用雙向(軸向和徑向)拉抻的方法，既可改變上述方法的缺點，又使整個膜的強度有一定程度的提高，并使膜上微孔形狀更為規(guī)整，長徑比更接近于一。
本發(fā)明使用聚醚砜為主要制膜材料，與性能優(yōu)良的傳統(tǒng)制膜材料聚砜相比較，聚醚砜具有如下特點膜的微孔尺寸更易控制，有更高的選擇分離性；膜的強度較高，具有較好的抗破壞性；較好的化學穩(wěn)定性，操作條件下的敏感性明顯降低，在負荷下有較長的使用壽命，化學適用范圍較廣；優(yōu)良耐熱性能、Tg比聚砜高40℃左右，故有較高的耐蒸汽消毒性；具有更好的血液相容性。
本發(fā)明制成的一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的外觀尺寸，可根據(jù)不同的用途而隨意調(diào)節(jié)并確定長度為300～1200mm；厚度30～250μm；外徑220～1400μm。
本發(fā)明制造的共混聚醚砜中空纖維膜，按其性能不同可組裝成各種透析器、也可制成多種超濾器，分別用作各種透析器、水的純化和處理器、各種工業(yè)廢液的處理和回收等。
實施例1按如下組分和組成配料聚醚砜16％；丙烯腈共聚物2％；PVP4％；DMSO78％。上述原材料加入溶解器中，在40～90℃溫度程序控制下，溶脹和溶解6小時制成紡絲原液，經(jīng)過濾、脫泡后進行紡制成膜。成膜工藝參數(shù)為計量泵容積0.35ml/r，泵轉(zhuǎn)速12r/min；空氣浴長度160mm；凝固浴濃度為10％溶劑一水溶液；紡絲速度為30m/min。制得膜經(jīng)雙向拉伸、水洗及?？滋幚聿⒏稍锖?、組裝成高通量人工腎透析器。透析器水通量為410ml/h.Kpa；肌肝透過率為90％；尿素透過率為93％實施例2把15份聚醚砜、3份聚丙烯酰胺、6份PEG溶于76份二甲基乙酰胺中。溶脹和溶解在40～80℃溫度程序控制下，時間7小時。紡絲原液經(jīng)脫泡、過濾等凈化過程后紡制成膜。成膜工藝參數(shù)為計量泵容積0.35ml/r；泵轉(zhuǎn)速25r/min；空氣浴長度200mm；凝固浴濃度5％的溶劑——水溶液；紡絲速度26m/min。制得中空纖維膜經(jīng)雙向拉伸、水洗及?？滋幚聿⒏稍锖?，組裝成無菌無離子水的終端處理器，該器在0.1Mpa的超濾壓力下，水通量可達600l/h。
權(quán)利要求
1.一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法，其特征在于該方法包括下列步驟(1)原材料及組成(重量百分比)聚醚砜(η＝0.4～0.8) 8～30％共混聚合物0.1～10％致孔劑1～30％溶劑 50～90％(2)紡絲原液的配制將上述原料按配方稱量后，先后置于溶解釜中，在50～90℃的溫度程序控制下，劇烈攪拌6～10小時，使充分溶脹和溶解，經(jīng)過濾、脫泡凈化后，制成紡絲原液；(3)中空纖維的紡制紡絲原液經(jīng)壓縮空氣自紡絲桶壓經(jīng)紡絲管道及計量泵準確計量后，原液進入燭形濾器進行最后一道過濾，再經(jīng)同心圓形管組成的噴絲頭擠入空氣中，原液細流經(jīng)一定高度的空氣層后進入凝固浴，凝固成初生中空纖維膜；(4)中空纖維透析膜的制造初生中空纖維膜經(jīng)2～4道雙向拉伸和保孔處理，干燥后制得共混聚醚砜中空纖維透析膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法，其特征在于其中所述的共混聚合物為聚乙烯基類的聚合物或共聚物、纖維素及其酯類；它們可單獨使用，也可混合使用；致孔劑為PVP或PEG等有機物或氯化鋁、硝酸鈉等無機化合物；溶劑為二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或N——甲基吡咯烷酮；?？讋橐辉?、二元醇或三元醇，可單獨使用其中的一種，也可以數(shù)種混合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法，其特征在于紡制中空纖維透析膜的工藝參數(shù)為計量泵轉(zhuǎn)速(r/min) 6～40紡絲壓力(Mpa) 0.3～0.6填充液壓力(Mpa)0.001～0.06填充液濃度(wt％) 0～50干紡程長度(mm) 40～450凝固浴濃度(wt％) 0.1～50擠出紡絲原液溫度(℃) 30～60凝固浴溫度(℃) 30～50凝固浴循環(huán)量(l/h) 5～40紡絲速度(m/min)10～50
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法，其特征在于其中所述凝固浴是由溶劑和水組成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法，其特征在于膜的厚度為30～250μm；長度為300～1200mm；外徑為220～1400μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分子材料膜技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種新型共混聚醚砜中空纖維透析膜的制造方法。本發(fā)明的方法使用聚醚砜為主要制膜材料,并使用其它高聚物進行共混。制得的中空纖維透析膜具有高強度、耐壓實性、耐消毒性、生物相溶性好和能在較大范圍內(nèi)改變性能,以適應各種透析器、超濾器的需要。
文檔編號B01D71/00GK1375351SQ0113926
公開日2002年10月23日 申請日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者王慶瑞, 吳耀國, 陳雪英, 蔣乃慶, 羅永平, 王曉波 申請人:上海益爾康醫(yī)用設(shè)備有限公司, 陳雪英