一种除病毒用不对称的PES多孔膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种除病毒用不对称的PES多孔膜及其制备方法，该多孔膜包含第一多孔表面、第二多孔表面和位于第一多孔表面及第二多孔表面之间的主体，主体内具有非定向曲折通路；该多孔膜为单层膜；PMI平均孔径为15

【技术实现步骤摘要】
一种除病毒用不对称的PES多孔膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料
，更具体的说是涉及一种除病毒用不对称的PES多孔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜技术是当代高效分离的新技术，与传统的蒸馏、精馏等技术相比，它具有分离效率高，能耗低，占地面积小等优点，膜分离技术的核心就是分离膜。其中聚合物滤膜是一类以有机高分子聚合物为原材料，根据一定工艺制成的分离膜；其中根据高分子聚合物种类的不同，聚合物滤膜可以细分为纤维素类聚合物滤膜，聚酰胺类聚合物滤膜，砜类聚合物滤膜，聚四氟乙烯类聚合物滤膜等；此外，也可以根据膜的孔径大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜及反渗透膜。
[0003]近年，除了源自人血液的血浆分馏制剂之外，对于生物药物而言，也需要提高病毒安全性的对策；因此药物制造厂商，对在制造工序中导入去除/灭活病毒工序进行了研究；其中利用去除病毒的膜进行过滤的去除病毒方法是不会使得有用的蛋白质变性同时又能够降低病毒的有效方法。
[0004]例如中国专利CN1759924B（EMD密理博公司申请）公开了一种多层复合超滤膜（附图15和16），该复合超滤膜包括至少一层具有第一面和等价的第二面的第一多孔膜层，以及至少一层具有等价的第一面和第二面的第二多孔膜层，该第一层与第二层的连接相叠加并具有从所述第二层的等价的第一面至所述第一层的等价的第二面的孔隙率连接过渡区域，其中所述层中的至少一层是非对称超滤膜；这样复合形成的膜结构对细小病毒就有较强的截留作用，同时能够得到较高的蛋白质收率，满足了实际应用的需求；但也存在以下问题，首先由于该滤膜是一种复合膜，在从一层过渡到另一层的过程中,孔径会突然变化（减小）,这就容易导致大范围的粒径保留在通过共浇铸生成的层的界面上，层边界的这种颗粒负载导致过滤器使用寿命的损失，即使用寿命大大降低；并且复合膜存在打褶期间分层/层分离的风险。
[0005]与此同时美国专利US20200238221A1（赛多利斯公司申请）也公开了一种多孔单层聚合物膜，该聚合物膜的至少一个主要表面具有至少40%的表面孔隙率,并且聚合物膜的总孔隙率为至少40%表面孔隙率的0.8倍至1.4倍；且该聚合物膜具有1.5至10的不对称因子；该聚合物薄膜是一种单层滤膜，具有不错的通量，和较长的使用寿命，主要应用于过滤病毒,蛋白质或大分子；但该聚合物膜的平均孔径较大，只能截留粒径为几百纳米的大颗粒物质，无法截留粒径为20nm的细小病毒。
[0006]此外，中国专利CN201580007740.0（旭化成公司申请）也公开了一种去除病毒的膜，其包含纤维素，用于由含有蛋白质的溶液去除病毒，该去除病毒的膜具有：供给含有蛋白质的溶液的第一多孔表面、和将透过该去除病毒的膜的透过液排出的第二侧的表面，该膜的平均孔径为13nm
‑
21nm；该膜具有高效截留病毒和低蛋白吸附率的优点，与此同时，该膜是单层膜，不存在孔径突然变化以及膜层之间容易分离的缺点；但该滤膜也存在在一定
的缺点；该除病毒膜是通过铜氨法制备而成，即将成膜物质加入到铜氨溶液进行各种处理，该制备方法不仅污染环境，同时危险性极高，容易对研发人员的生命安全造成极大的危害；其次制得的除病毒膜是中空纤维膜，其耐压强度较低，容易损坏，从而导致了该除病毒膜组件及其过滤器的制备工艺相对复杂；此外由于该除病毒膜的耐压强度较低，使得膜前膜后的压差较小，从而使得过滤速度较低，单位时间的经济效益过低。
[0007]综上所述，上述问题的存在也一定程度上限制了除病毒膜的发展。

技术实现思路

[0008]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除病毒用不对称的PES多孔膜及其制备方法，该PES多孔膜仅通过一种铸膜液制备而成，一体成型，不需要复合，制备工艺相对简单安全；同时制得的PES多孔膜对病毒有较强的截留作用，同时能够得到较高的蛋白质收率，满足了实际应用的需求；为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种除病毒用不对称的PES多孔膜，包含第一多孔表面、第二多孔表面和位于第一多孔表面及第二多孔表面之间的主体，所述主体内具有非定向曲折通路，所述多孔膜为单层膜；所述多孔膜的PMI平均孔径为15
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25nm；所述多孔膜的孔隙率为70
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85%，厚度为40
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150μm；截留直径20nm胶体金的部位是自所述第一多孔表面处于主体厚度的90%
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100%处的区域；所述主体的平均孔径从靠近第一多孔表面一侧区域向靠近第二多孔表面一侧区域连续梯度缩小。
[0009]本专利技术的PES多孔膜是一种单层膜，即该PES多孔膜是一体成型，没有经过“复合”等工艺；整个膜均是由一种材料聚醚砜（PES）制得，各处的材质是均一的，在材质上不存在变化；在膜的主体的结构中仅仅是膜结构的变化；与此相反的是复合膜，复合膜保护有多层结构，在从一层过渡到另一层的过程中,孔径会突然变化；本专利技术PES多孔膜的主体内具有非定向曲折通路，该非定向曲折通路是指无规取向的沟槽结构和/或离散分布的孔洞结构，且各非定向曲折通路相互贯通；并且形成膜多孔结构的纤维是连续的，可以理解的是，“连续”是指基本上所有的纤维呈整体地相互连接，如一体形成，而无需使用另外的粘合剂等使其相互连接，除非通过外力撕裂，否则网络状的纤维之间不能够相互分离；与此同时，所述连续的网络状纤维与第一多孔表面和第二多孔表面之间也是相互连接的；并且通过观察膜主体结构，还发现了主体的平均孔径从靠近第一多孔表面一侧区域向靠近第二多孔表面一侧区域连续梯度缩小，即膜主体平均孔径是逐渐得慢慢得缩小，没有发生突变，从而也证明了该PES多孔膜是一体成型，没有经过“复合”等工艺；靠近第一多孔表面的一侧区域内，其内部孔洞的孔径相对较大，主要用于截留流体中的大颗粒杂质，从而使得多孔膜具有较大的纳污量和较快的流速；靠近第二多孔表面的一侧区域内，其内部孔洞的孔径相对较小，主要是用于截留细小颗粒杂质，如蛋白质中的细小病毒，保证了多孔膜对病毒也具有较高的捕集能力，因此该PES多孔膜特别适合作为除病毒膜使用；通过PMI孔径测试仪对多孔膜的平均孔径进行测试，得到本专利技术多孔膜的PMI平均孔径为15
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25nm，再通过主体结构的曲折通路以及膜一定的厚度，保证了该PES多孔膜对纳米级的细小病毒（即使是粒径为20nm的鼠细小病毒）具有较强的截留作用，能够满足实际应用的需求，适合作为除病毒膜使用；膜的厚度可以通过使用扫描电子显微镜对膜结构进行形貌表征后，再利用计算机
软件（如Matlab、NIS
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Elements等）或手工进行测量后计算测得；当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得上述参数，上述测量手段仅供参考；当膜的厚度过小时，其膜的机械强度就会较低；同时由于过滤时间过短，就无法进行有效的过滤；当膜的厚度过大时，其过滤时间就会过长，时间成本过大；本专利技术PES多孔膜的厚度为40
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150μm，保证了PES多孔膜不仅具有较高的机械强度，而且能够进行有效的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种除病毒用不对称的PES多孔膜，包含第一多孔表面、第二多孔表面和位于第一多孔表面及第二多孔表面之间的主体，所述主体内具有非定向曲折通路，其特征在于：所述多孔膜为单层膜；所述多孔膜的PMI平均孔径为15
‑
25nm；所述多孔膜的孔隙率为70
‑
85%，厚度为40
‑
150μm；截留直径20nm胶体金的部位是自所述第一多孔表面处于主体厚度的90%
‑
100%处的区域；所述主体的平均孔径从靠近第一多孔表面一侧区域向靠近第二多孔表面一侧区域连续梯度缩小。2.根据权利要求1所述的一种除病毒用不对称的PES多孔膜，其特征在于：截留直径20nm胶体金的截留峰值是自所述第一多孔表面处于主体厚度的94%
‑
98%处的区域。3.根据权利要求1所述的一种除病毒用不对称的PES多孔膜，其特征在于：截留直径30nm胶体金的部位是自所述第一多孔表面处于主体厚度的81%
‑
100%处的区域；截留直径50nm胶体金的部位是自所述第一多孔表面处于主体厚度的73%
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95%处的区域；当被截留胶体金粒径为30
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50nm时，所述主体沿厚度方向的平均截留胶体金粒径变化梯度K1=2
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8nm/μm；当被截留胶体金粒径为20
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30nm时，所述主体沿厚度方向的平均截留胶体金粒径变化梯度K2=1.4
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5.6nm/μm；K1:K2=1.2
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1.8；平均截留胶体金粒径变化梯度=胶体金粒径变化值/截留相应胶体金粒径的主体厚度。4.根据权利要求1所述的一种除病毒用不对称的PES多孔膜，其特征在于：截留直径20
‑
30nm胶体金的主体区域的厚度为8
‑
28μm，且是自所述第一多孔表面处于主体厚度的81%
‑
100%处的区域。5.根据权利要求1所述的一种除病毒用不对称的PES多孔膜，其特征在于：截留直径30
‑
50nm胶体金的主体区域的厚度为11
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37μm，且是自所述第一多孔表面处于主体厚度的73%
‑
100%处的区域。6.根据权利要求1所述的一种除病毒用不对称的PES多孔膜，其特征在于：截留直径30
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50nm胶体金的主体区域的厚度为截留直径20
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30nm胶体金的主体区域的厚度的1.25
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1.7。7.根据权利要求1所述的一种除病毒用不对称的PES多...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾建东，卢红星，庞铁生，
申请(专利权)人：杭州科百特过滤器材有限公司，
类型：发明
国别省市：