一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺，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；接着使成型品以一定的冷却速率进行分相固化，再经过淬火处理获得生膜，然后对生膜进行预拉伸0.2％

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺


[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工艺。

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；但是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，在进行萃取时，萃取液就不容易在短时间内将溶剂体系从膜丝中萃取出来；而为了尽可能除去膜丝中的溶剂体系，必须大大延长萃取时间，目前萃取时间至少在6小时以上，一般萃取时间为12
‑
24小时，萃取时间成本过大；如何既能缩短萃取时间，在较短时间内将溶剂体系从膜丝中脱除，同时又能保证最终制得的中空纤维膜具有较长的血浆渗透时间，使用寿命较长；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工艺，在制备中空纤维膜，只需通过较短萃取时间就能将溶剂体系从膜丝中脱除，同时又能保证最终制得的中空纤维膜具有较长的血浆渗透时间，使用寿命较长，适合作为血液氧合膜使用。
[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工艺，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：对生膜进行预拉伸0.2％
‑
0.8％，制得预拉伸后的生膜；此时生膜包括支撑层和分离层，所述分离层包括外表面且位于生膜背离内表面的一侧，其分离层是开孔的，分离层的平均孔径为5
‑
60nm。
[0012]步骤六：用萃取液萃取溶剂体系，萃取时间为1
‑
4h，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；
[0013]步骤七：对原膜高温定型，制得中空纤维膜；所述中空纤维膜的血浆渗透时间至少为48h。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，预拉伸后的生膜的外表面包含孔径为4
‑
90nm的第一孔洞，第一孔洞在外表面上的孔密度为4
‑
30个/1μm2。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述预拉伸包括第一预拉伸和第二预拉伸；所述第一预拉伸以收卷的形式进行预拉伸；所述第二预拉伸以放卷的形式进行预拉伸。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，第一预拉伸时对生膜预拉伸0.1
‑
0.5％，第一预拉伸温度为10
‑
50℃。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，第二预拉伸时对第一预拉伸后的生膜再次预拉伸0.1
‑
0.5％，第二预拉伸温度为20
‑
60℃。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述第一预拉伸时对生膜的牵引力为5
‑
20CN；所述第二预拉伸时对生膜的牵引力为5
‑
20CN。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述第一预拉伸时的收卷速率为25
‑
75m/min；所述第二预拉伸时的放卷速率为1
‑
20m/min。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述第一预拉伸时的卷绕比为3
‑
60。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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；淬火后，生膜收缩率不高于5％。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，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。
[0025]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。
[0026]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1
‑
50L/(min
·
bar
...

【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工艺，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：对生膜进行预拉伸0.2%
‑
0.8%，制得预拉伸后的生膜；此时生膜包括支撑层和分离层，所述分离层包括外表面且位于生膜背离内表面的一侧，其分离层是开孔的，分离层的平均孔径为5
‑
60nm；步骤六：用萃取液萃取溶剂体系，萃取时间为1
‑
4h，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；步骤七：对原膜高温定型，制得中空纤维膜；所述中空纤维膜的血浆渗透时间至少为48h。2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺，其特征在于：预拉伸后的生膜的外表面包含孔径为4
‑
90nm的第一孔洞，第一孔洞在外表面上的孔密度为4
‑
30个/1μm2。3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺，其特征在于：所述预拉伸包括第一预拉伸和第二预拉伸；所述第一预拉伸以收卷的形式进行预拉伸；所述第二预拉伸以放卷的形式进行预拉伸。4.根据权利要求3所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺，其特征在于：第一预拉伸时对生膜预拉伸0.1
‑
0.5%，第一预拉伸温度为10
‑
50℃。5.根据权利要求3所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺，其特征在于：第二预拉伸时对第一预拉伸后的生膜再次预拉伸0.1
‑
0.5%，第二预拉伸温度为20
‑
60℃。6.根据权利要求3所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺，其特征在于：所述第一预拉伸时对生膜的牵引力为5
‑
20CN；所述第二预拉伸时对生膜的牵引力为5
‑
20CN。7.根据权利要求3所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺，其特征在于：所述第一预拉伸时的收卷速率为25
‑
75m/min；所述第二预拉伸时的放卷速率为1
‑
20m/min。8.根据权利要求3所述的一种聚烯烃中空纤维膜的制备工艺，其特征在于：所述第一预拉伸时的卷绕比为3
‑
60。9.根据权利要求1所述的一种聚烯烃中空纤维膜的...

【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：