一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚烯烃中空纤维膜的的制备方法，通过先配置铸膜液，再将铸膜液通过模头挤出形成具有内表面和外表面的成型品；通过使成型品以一定速率的冷却速率进行分相固化；在经过淬火，萃取处理后得到原膜；该原膜包括支撑层和分离层，其分离层是开孔的，所述分离层的平均孔径为5

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料
，更具体的说是涉及一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法。

技术介绍

[0002]在化学，生化或医学领域的许多应用中，存在将气体组分从液体中分离出来或将这些组分加入到液体中的问题。对于这些气体交换过程，日渐增多使用膜作为各种液体和吸附或释放气态组分的流体之间的分离膜，从这些液体中分离出气态组分或向这些液体中加入气态组分。在此的流体可以是一种气体或一种含有或吸附有待交换气体组分的液体。使用这样的膜，可以提供用于气体交换的交换表面并且如果必要，可避免液体和流体之间的直接接触。
[0003]一个重要的膜基气体交换方法在医用领域中的应用是氧合器，也叫人工肺，在这些氧合器中，例如它们用于开心手术中，进行血液氧合和/或血液中二氧化碳的脱除。通常，束状中空纤维膜用于这种氧合器。静脉血液流经中空纤维膜周围的外部空间，而空气，富氧空气，或甚至纯氧通入中空纤维膜的腔。通过这种中空纤维膜，使得氧气其能够进入到血液中，同时二氧化碳从血液中传输进入腔内的气体中。
[0004]目前用于氧合器的中空纤维膜大多为不对称膜，其包括分离层和支撑层，其中支撑层位于中空纤维膜靠近内径的一侧，分离层位于中空纤维膜背离内径的一侧；支撑层具有较高的孔隙率，从而保证了氧气和二氧化碳能够相对自由地透过中空纤维膜，即中空纤维膜的CO2传质速率和O2传质速率均较高；而分离层为致密层，即分离层表面以及内部几乎没有孔洞，这保证了中空纤维膜具有较长的血浆渗透时间，使用寿命较长；但上述的膜结构也存在着一定的缺点，例如在中空纤维膜的制备过程中，由于分离层没有孔洞，萃取液不容易短时间内从中空纤维膜中除去，但如果不除去萃取液，就无法进行后续的热定型处理，得到理想的中空纤维膜，因此必须要除去萃取液；目前短时间内除去萃取液最有效的方法就是高温干燥，在温度高于100℃的高温环境下进行干燥，既能短时间内将萃取液从中空纤维膜中除去，又能对中空纤维膜进行热定型；但高温干燥也容易对中空纤维膜的膜孔结构造成一定的破坏，例如其支撑层内的孔洞容易出现部分塌陷，从而影响中空纤维膜的完整性，降低中空纤维膜的气体(氧气和二氧化碳)传质速率；如何既能在短时间内除去萃取液，又能保证中空纤维膜的完整性，不会出现塌孔现象，使中空纤维膜具有较高的气体传质速率；这一问题的存在一直困扰着中空纤维膜的研发人员，也一定程度上限制了中空纤维膜的发展。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法，该制备方法能够在较短的时间内除去萃取液，又能保证中空纤维膜的完整性，不会出现塌孔现象，使制得的中空纤维膜具有较高的气体传质速率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0007]步骤一：将化合物A、化合物B组成的溶剂体系以及聚烯烃类聚合物在高于临界分层温度的条件下进行混炼，制成均相的铸膜液；其中化合物A为聚烯烃类聚合物的溶剂，化合物B为聚烯烃类聚合物的非溶剂；所述聚烯烃类聚合物为聚乙烯、聚丙烯和聚(4
‑
甲基
‑1‑
戊烯)中的至少一种；
[0008]步骤二：将铸膜液在温度高于临界分层温度的模头中形成具有内表面和外表面的成型品；
[0009]步骤三：分相固化，将成型品浸入冷却液中分相固化；
[0010]步骤四：淬火，对分相固化后的成型品进行预定型同时消除其内部应力，获得生膜；
[0011]步骤五：用萃取液萃取溶剂体系，使得由化合物A和化合物B组成的溶剂体系从生膜中脱除，得到原膜；所述原膜包括支撑层和分离层，其分离层是开孔的，所述分离层的平均孔径为5
‑
60nm；
[0012]步骤六：将原膜放置在温度不高于50℃的环境下进行低温干燥，使得原膜内萃取液含量不高于5％；
[0013]步骤七：对低温干燥后的原膜进行高温定型，从而制得中空纤维膜；
[0014]所述中空纤维膜的O2传质速率为1
‑
50L/(min
·
bar
·
m2)，CO2传质速率为1
‑
80L/(min
·
bar
·
m2)。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述中空纤维膜具有1
‑
4的气体分离因子α(CO2/O2)；所述中空纤维膜的O2传质速率为10
‑
40L/(min
·
bar
·
m2)，CO2传质速率为15
‑
70L/(min
·
bar
·
m2)。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述中空纤维膜的体积孔隙率为30
‑
65％；所述中空纤维膜的血浆渗透时间至少为48h。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，步骤六中低温干燥是指在温度为0
‑
40℃的条件下对原膜进行干燥，干燥时间为10
‑
80min。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，步骤六中对原膜进行低温干燥时，同时对原膜进行吹风，风速为0.3
‑
3m/s,吹风时间为10
‑
80min。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述化合物A为脱水蓖麻油脂肪酸、甲基
‑
12
‑
羟基硬脂酸、石蜡油、葵二酸二丁酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种；所述化合物B为己二酸二辛脂、蓖麻油、矿物油、棕榈油、菜籽油、橄榄油、邻苯二甲酸二甲酯、碳酸二甲酯、三乙酸甘油酯中的一种或多种；溶剂体系中化合物A与化合物B之间的质量比为1
‑
5:1。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，步骤三中将成型品浸入冷却液中分相固化具体是指成型品浸入到包含化合物A的冷却液中分相固化，冷却温度为5
‑
60℃，冷却时间为20
‑
100ms。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，步骤四中淬火具体是指接着用包含化合物A的淬火液对成型品进行淬火，淬火温度为40
‑
90℃，淬火时间为2
‑
6h。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，步骤五中所述萃取液为丙酮、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、四氟乙烷和异丙醇中的至少一种；萃取温度为40℃
‑
80℃；萃取时萃取液与生膜之间的相对速度为1m/min
‑
20m/min。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，步骤七中对原膜进行高温定型时的温度为110
‑
150℃，定型时间为2
‑
60s。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，所述中空纤维膜的分离层厚度为0.1μm
‑
2μm；该分离层厚度占中空纤维膜总厚度的0.4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将化合物A、化合物B组成的溶剂体系以及聚烯烃类聚合物在高于临界分层温度的条件下进行混炼，制成均相的铸膜液；其中化合物A为聚烯烃类聚合物的溶剂，化合物B为聚烯烃类聚合物的非溶剂；所述聚烯烃类聚合物为聚乙烯、聚丙烯和聚（4
‑
甲基
‑1‑
戊烯）中的至少一种；步骤二：将铸膜液在温度高于临界分层温度的模头中形成具有内表面和外表面的成型品；步骤三：分相固化，将成型品浸入冷却液中分相固化；步骤四：淬火，对分相固化后的成型品进行预定型同时消除其内部应力，获得生膜；步骤五：用萃取液萃取溶剂体系，使得由化合物A和化合物B组成的溶剂体系从生膜中脱除，得到原膜；所述原膜包括支撑层和分离层，其分离层是开孔的，所述分离层的平均孔径为5
‑
60nm；步骤六：将原膜放置在温度不高于50℃的环境下进行低温干燥，使得原膜内萃取液含量不高于5%；步骤七：对低温干燥后的原膜进行高温定型，从而制得中空纤维膜；所述中空纤维膜的O2传质速率为1
‑
50L/（min
· bar
· m2），CO2传质速率为1
‑
80L/（min
·
bar
·
m2）。2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述中空纤维膜具有1
‑
4的气体分离因子α（CO2/O2）；所述中空纤维膜的O2传质速率为10
‑
40L/（min
· bar
· m2），CO2传质速率为15
‑
70L/（min
·
bar
·
m2）。3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于：所述中空纤维膜的体积孔隙率为30
‑
65%；所述中空纤维膜的血浆渗透时间至少为48h。4.根据权利要求1所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于：步骤六中低温干燥是指在温度为0
‑
40℃的条件下对原膜进行干燥，干燥时间为10
‑
80min。5.根据权利要求4所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于：步骤六中对原膜进行低温干燥时，同时对原膜进行吹风，风速为0.3
‑
3m/s,吹风时间为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建东，陈梦泽，庞铁生，潘哲，
申请(专利权)人：杭州费尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：