本發(fā)明涉及空氣微濾膜技術領域，具體是一種一次性聚醚砜空氣微濾膜及其制備方法。
背景技術：
目前市場上用于空氣過濾的材料，如醋酸纖維素膜、聚丙烯溶噴纖維膜、尼龍膜、核孔膜均存在不同的缺點：醋酸纖維素膜，原料是從棉花中提煉的，強度差，宜粉化，而且易被許多微生物侵蝕而分解，當微生物的種類及取代的化學基團不同時，膜性能被破壞的程度也不相同；聚丙烯膜由于采用高溫熔噴拉絲法制成，其膜表面由許多的裸露在外的長纖維組成，它耐酸耐堿，強度也好，但是纖維易脫落，生產的膜孔徑也較大，很難做到0.2～1.2μm的膜；尼龍膜，目前市場的膜大多使用尼龍66，強度高，但也存在耐堿不耐酸的特性，而且本身具有吸濕性，隨著吸濕性的增加，空氣通量降低，膜孔徑易變化；核孔膜又名核徑跡——蝕刻膜，是國外70年代發(fā)展起來的一種新型微孔濾膜，利用核反應堆中的熱中子使鈾-235裂變，裂變產生的碎片穿透有機高分塑料薄膜，在裂變碎片經過的路徑上留下一條狹窄的輻照損傷通道，這通道經氧化后，用適當的化學試劑蝕刻，即可把薄膜上的通道變成圓柱狀微孔，控制核反應堆的輻照條件和蝕刻條件，可以得到不同孔密度和孔徑的核孔膜，但是核孔膜的制作工藝較為復雜，膜的價格高，應用受到限制。
聚醚砜(Polyethersulfone簡稱PES)是英國ICI公司在1972年開發(fā)并成功商品化的一種特種工程塑料，由于PES玻璃化溫度高，物、化性能優(yōu)良，被國外用于制造納濾膜、超濾膜及微濾膜，還有血液透析過濾器等，用于空氣過濾的比較少，用它生產的膜具有強度高、過濾效果好、流速快等優(yōu)點。
傳統(tǒng)的一次性聚醚砜空氣膜以質量百分比計，由以下的原料制成：膜材料：PES，10～35％；溶劑：二甲基甲酰胺，30～75％；溶出劑：氯化鈉，0～10％以及氣體蒸發(fā)劑：碳酸鈣，20～60％。其制備工藝為：將膜材料、溶劑、溶出劑和氣體蒸發(fā)劑放入容器內，在25～85℃溫度范圍內攪拌0.5～6h使充分溶解，經過過濾膜脫泡，放置熟化，制得PES鑄膜液；將鑄膜液倒在玻璃板或其它支撐體上，用刮刀刮膜，刮刀的間隙為0.03～0.18mm，刮膜的操作溫度20～45℃，相對濕 度50～90％；從刮膜進入相轉化的第一階段，初生膜在空氣中20～150秒蒸發(fā)、沉淀，初步凝膠；成孔成膜后，進入第一個凝固浴，凝固浴溫度控制在15～45℃，保持3～20min，第一個凝固浴成份包括水和鹽酸(0～12％)，第一個凝固浴中的鹽酸與膜中的碳酸鈣反應生產二氧化碳，形成細孔；第二步進入第二水浴中進行清洗，第二水浴為純化水，溫度為20～90℃，保持10～60min，在30～80℃的溫度中烘干。以上制備工藝的缺點是：由于上述的配方中采用氣體強制成孔法，具有開孔率低、流量低、過濾效果低的缺點，還有制備過程中使用的鹽酸對環(huán)境、土壤、地下水都有不小的危害。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種開孔率高、疏水高、阻水高、表面水接觸角大的一次性聚醚砜空氣微濾膜及其制備方法。
為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
一次性聚醚砜空氣微濾膜，以質量百分比計，由以下原料制成：聚醚砜9～15％、溶劑57～87.5％、表面粗糙劑1～10％、成孔劑1～8％和防水納米粉0.5～10％。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述的聚醚砜為PES-3000p，分子量為2×104～5×105。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述的溶劑為二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或N-甲基-2-吡咯烷酮。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述的成孔劑為丙酮、無水乙醇、乙二醇或水。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述的表面粗糙劑為二氧化硅。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述的防水納米粉為聚四氟乙烯納米粉。
所述的一次性聚醚砜空氣微濾膜的制備方法，具體步驟為：
第一步：按比例將聚醚砜和溶劑加入到攪拌機內，在25～80℃攪拌3～5h，按比例加入表面粗糙劑、成孔劑和防水納米粉，再繼續(xù)攪拌8～15h，過200目濾網，真空脫泡8～20h得到鑄膜液；
第二步：將第一步得到的鑄膜液澆鑄在支撐體上，用刮刀刮膜得到初生膜，其中，刮刀的間隙高度為0.15～0.35mm，刮膜溫度為25～40℃，相對濕度40～80％；
第三步：將第二步得到的初生膜在空氣中停留15～180s將溶劑揮發(fā)成孔， 然后依次進入第一凝固浴、第二清洗浴中進行清洗，所述第一凝固浴中具有20～40℃的無熱原純化水，第二清洗浴中具有25～50℃的無熱原純化水，所述初生膜在第一凝固浴、第二清洗浴中的停留時間分別為5～20min、5～20min，將經過第二清洗浴清洗后的初生膜在70～110℃烘干2～15min得到空氣微濾膜。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述空氣微濾膜的平均孔徑為0.05～1.2μm。
與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明是相轉化非對稱膜，即膜的一面孔要大于或小于另一面的孔，故稱非對稱膜。由于鑄膜液的組成是有機高分子PES及各種溶劑組成的，所以有機高分子是由很多很小的分子單體連結而成，高分子鑄膜液通過各種途徑使高分子從均相溶液中沉析出來，即分為二相：一相為高分子富相最后形成高分子膜，另一相為高分子貧相，最后成為膜中之孔，添加的表面粗糙劑使膜表面產生納米級凹凸的結構(類似荷葉結構)，生產的膜表面疏水角更高，防水納米粉的添加提高了膜的阻水性，在相同的鑄膜液組成中，只需改變環(huán)境的溫度、濕度、蒸發(fā)時間，就能改變蒸發(fā)速度常數，從而獲得不同孔徑的膜。
本發(fā)明采用優(yōu)質塑料聚醚砜，通過液·液相分離法，工藝簡單，產品成本低，符合中國消費情況，所生產的產品具有開孔率高(60～85％)、流量高(用Φ25的膜做過濾器，10kPa壓力下的氣體流量大于2800-3200ml)、過濾效果高(對≥0.3μm的微粒濾除率大于95％)，即具備了三高的性能。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1
本發(fā)明實施例中，一次性聚醚砜空氣微濾膜，以質量百分比計，由以下原料制成：聚醚砜9％、N-甲基-2-吡咯烷酮85％、表面粗糙劑2％、丙酮2％和防水納米粉2％。
所述的一次性聚醚砜空氣微濾膜的制備方法，具體步驟為：
第一步：按比例將聚醚砜和N-甲基-2-吡咯烷酮加入到攪拌機內，在60℃攪 拌3h，按比例加入表面粗糙劑、丙酮和防水納米粉，再繼續(xù)攪拌10h，過200目濾網，在20℃條件下真空脫泡10h得到鑄膜液；
第二步：將第一步得到的鑄膜液澆鑄在支撐體上，支撐體為玻璃板，用刮刀刮膜得到初生膜，其中，刮刀的間隙高度為0.2mm，刮膜溫度為30℃，相對濕度70％；
第三步：將第二步得到的初生膜在空氣中停留70s將N-甲基-2-吡咯烷酮揮發(fā)成孔，然后依次進入第一凝固浴、第二清洗浴中進行清洗，所述第一凝固浴中具有25℃的無熱原純化水，第二清洗浴中具有25℃的無熱原純化水，所述初生膜在第一凝固浴、第二清洗浴中的停留時間分別為5min、5min，將經過第二清洗浴清洗后的初生膜在70℃烘干4min得到空氣微濾膜。
實施例2
本發(fā)明實施例中，一次性聚醚砜空氣微濾膜，以質量百分比計，由以下原料制成：聚醚砜10％、二甲基甲酰胺81％、表面粗糙劑7.5％、無水乙醇1％和防水納米粉0.5％。
所述的一次性聚醚砜空氣微濾膜的制備方法，具體步驟為：
第一步：按比例將聚醚砜和二甲基甲酰胺加入到攪拌機內，在80℃攪拌5h，按比例加入表面粗糙劑、無水乙醇和防水納米粉，再繼續(xù)攪拌8h，過200目濾網，在20℃溫度下真空脫泡8h得到鑄膜液；
第二步：將第一步得到的鑄膜液澆鑄在支撐體上，支撐體為玻璃板，用刮刀刮膜得到初生膜，其中，刮刀的間隙高度為0.15mm，刮膜溫度為40℃，相對濕度80％；
第三步：將第二步得到的初生膜在空氣中停留180s將二甲基甲酰胺揮發(fā)成孔，然后依次進入第一凝固浴、第二清洗浴中進行清洗，所述第一凝固浴中具有40℃的無熱原純化水，第二清洗浴中具有50℃的無熱原純化水，所述初生膜在第一凝固浴、第二清洗浴中的停留時間分別為20min、20min，將經過第二清洗浴清洗后的初生膜在70℃烘干15min得到空氣微濾膜。
實施例3
本發(fā)明實施例中，一次性聚醚砜空氣微濾膜，以質量百分比計，由以下原料制成：聚醚砜12％、N-甲基-2-吡咯烷酮83％、表面粗糙劑2％、丙酮1％和防水納 米粉2％。
所述的一次性聚醚砜空氣微濾膜的制備方法，具體步驟為：
第一步：按比例將聚醚砜和N-甲基-2-吡咯烷酮加入到攪拌機內，在60℃攪拌3h，按比例加入表面粗糙劑、丙酮和防水納米粉，再繼續(xù)攪拌10h，過200目濾網，在20℃溫度下真空脫泡10h得到鑄膜液；
第二步：將第一步得到的鑄膜液澆鑄在支撐體上，支撐體為玻璃板，用刮刀刮膜得到初生膜，其中，刮刀的間隙高度為0.25mm，刮膜溫度為28℃，相對濕度60％；
第三步：將第二步得到的初生膜在空氣中停留50s將N-甲基-2-吡咯烷酮揮發(fā)成孔，然后依次進入第一凝固浴、第二清洗浴中進行清洗，所述第一凝固浴中具有25℃的無熱原純化水，第二清洗浴中具有30℃的無熱原純化水，所述初生膜在第一凝固浴、第二清洗浴中的停留時間分別為6min、8min，將經過第二清洗浴清洗后的初生膜在80℃烘干5min得到空氣微濾膜。
實施例4
本發(fā)明實施例中，一次性聚醚砜空氣微濾膜，以質量百分比計，由以下原料制成：聚醚砜12％、二甲基乙酰胺83％、表面粗糙劑1％、丙酮2％和防水納米粉2％。
所述的一次性聚醚砜空氣微濾膜的制備方法，具體步驟為：
第一步：按比例將聚醚砜和二甲基乙酰胺加入到攪拌機內，在80℃攪拌3h，按比例加入表面粗糙劑、丙酮和防水納米粉，再繼續(xù)攪拌15h，過200目濾網，在25℃溫度下真空脫泡15h得到鑄膜液；
第二步：將第一步得到的鑄膜液澆鑄在支撐體上，支撐體為玻璃板，用刮刀刮膜得到初生膜，其中，刮刀的間隙高度為0.30mm，刮膜溫度為25℃，相對濕度55％；
第三步：將第二步得到的初生膜在空氣中停留30s將二甲基乙酰胺揮發(fā)成孔，然后依次進入第一凝固浴、第二清洗浴中進行清洗，所述第一凝固浴中具有20℃的無熱原純化水，第二清洗浴中具有40℃的無熱原純化水，所述初生膜在第一凝固浴、第二清洗浴中的停留時間分別為10min、10min，將經過第二清洗浴清洗后的初生膜在90℃烘干5min得到空氣微濾膜。
實施例5
本發(fā)明實施例中，一次性聚醚砜空氣微濾膜，以質量百分比計，由以下原料制成：聚醚砜13％、二甲基甲酰胺65％、表面粗糙劑8％、乙二醇6％和防水納米粉8％。
所述的一次性聚醚砜空氣微濾膜的制備方法，具體步驟為：
第一步：按比例將聚醚砜和二甲基甲酰胺加入到攪拌機內，在25℃攪拌5h，按比例加入表面粗糙劑、乙二醇和防水納米粉，再繼續(xù)攪拌8h，過200目濾網，在20℃溫度下真空脫泡8h得到鑄膜液；
第二步：將第一步得到的鑄膜液澆鑄在支撐體上，支撐體為玻璃板，用刮刀刮膜得到初生膜，其中，刮刀的間隙高度為0.15mm，刮膜溫度為40℃，相對濕度80％；
第三步：將第二步得到的初生膜在空氣中停留180s將二甲基甲酰胺揮發(fā)成孔，然后依次進入第一凝固浴、第二清洗浴中進行清洗，所述第一凝固浴中具有40℃的無熱原純化水，第二清洗浴中具有50℃的無熱原純化水，所述初生膜在第一凝固浴、第二清洗浴中的停留時間分別為5min、5min，將經過第二清洗浴清洗后的初生膜在110℃烘干2min得到空氣微濾膜。
實施例6
本發(fā)明實施例中，一次性聚醚砜空氣微濾膜，以質量百分比計，由以下原料制成：聚醚砜15％、二甲基甲酰胺80％、表面粗糙劑1％、丙酮2％和防水納米粉2％。
所述的一次性聚醚砜空氣微濾膜的制備方法，具體步驟為：
第一步：按比例將聚醚砜和二甲基甲酰胺加入到攪拌機內，在25℃攪拌3h，按比例加入表面粗糙劑、丙酮和防水納米粉，再繼續(xù)攪拌15h，過200目濾網，在25℃溫度下真空脫泡20h得到鑄膜液；
第二步：將第一步得到的鑄膜液澆鑄在支撐體上，支撐體為玻璃板，用刮刀刮膜得到初生膜，其中，刮刀的間隙高度為0.35mm，刮膜溫度為25℃，相對濕度40％；
第三步：將第二步得到的初生膜在空氣中停留15s將二甲基甲酰胺揮發(fā)成孔，然后依次進入第一凝固浴、第二清洗浴中進行清洗，所述第一凝固浴中具有20℃ 的無熱原純化水，第二清洗浴中具有40℃的無熱原純化水，所述初生膜在第一凝固浴、第二清洗浴中的停留時間分別為10min、10min，將經過第二清洗浴清洗后的初生膜在110℃烘干5min得到空氣微濾膜。上述發(fā)明實施例所得的空氣微濾膜的性能測試結果如下表1所示：
表1 實施例1-6的樣品性能
本發(fā)明的一次性聚醚砜空氣微濾膜主要用于醫(yī)用臨床輸液器進氣件過濾空氣中的微粒和細菌。首先將空氣微濾膜制成規(guī)定的形狀，做成空氣過濾器。空氣過濾器分上殼體、下殼體，殼體是由醫(yī)用高分子塑料經注塑成型得到，然后其中間放上本發(fā)明濾膜，起過濾作用。上殼體、下殼體和空氣微濾膜裝配后用超聲波進行焊接成一體，一端進氣，空氣經過空氣微濾膜后，其中的微粒和細菌即可被空氣微濾膜截留和濾除，然后從另一端輸出相對潔凈的氣體，在臨床上使輸液達到安全、有效的目的。
對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領 域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。