一种新型除病毒用聚醚砜平板膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型除病毒用聚醚砜平板膜的制备方法，包括如下步骤：先制备均一的聚合物溶液，所述聚合物溶液包括至少一挥发性非溶剂，再通过多相诱导相转化获取所述新型除病毒用聚醚砜平板膜，所述多相诱导相转化包括气相诱导相转化和浸没沉淀相转化；本发明专利技术另一方面公开了一种新型除病毒用聚醚砜平板膜，包括气相诱导相转化亚层和浸没沉淀相转化亚层；本发明专利技术的制备方法可制备出具有截留病毒能力的、高孔隙率的聚醚砜平板膜，工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施；所得的新型除病毒用聚醚砜平板膜具有高孔隙率致密化的上表面结构，断面孔径梯度可控、通量高、具有较强的病毒截留作用、良好的机械强度和抗污染性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型除病毒用聚醚砜平板膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料
，具体为一种新型除病毒用聚醚砜平板膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]在工业生物技术中，膜分离在下游的分离纯化中，主要有三种用途：产品纯化，过滤除菌和去除病毒。去除病毒作为膜过滤法在生物制药领域最新的应用，主要应用于源于血液、细胞培养等可能会含有来自原材料的危险病毒污染。除病毒滤膜可通过膜设备过滤去除大多数病毒污染，包括人体免疫缺陷病毒和细小病毒B19等等。并且膜法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，所以近些年在病毒去除中与早已熟知的通用病毒灭活方法如其它化学灭活试剂，延长时间温和加热灭活等联合使用，得到越来越多的应用。
[0003]由于绝大部分病毒(除朊病毒外)由约占95％的蛋白质和少数遗传物质组成，如大型病毒(如牛痘苗病毒)约200～300nm；中型病毒(如流感病毒)约100nm；小型病毒(如脊髓灰质炎病毒)仅20～30nm。所以用于除去病毒的膜的孔径通常为20nm，属于超滤膜范围，并且要求孔径分布很窄，以保证充分滤除病毒。
[0004]聚醚砜平板超滤膜制备方法，通常是浸没沉淀相转化法(NIPS)，此方法操作简单，易于实现工业化。通常首先制备含有溶剂，聚合物和添加剂的均一溶液，然后利用刮刀或者模具挤出成一定厚度的膜液，然后浸入含有非溶剂的凝固浴中，由于非溶剂和铸膜液内溶剂的传质交换，使得铸膜液的热力学状态变得不稳定，铸膜液分相并固化成膜，根据聚合物含量和其他工艺条件控制膜孔径。但此方案中存在孔隙率随着孔径变小而降低的现象。例如平均孔径为0.5μm的微孔膜孔隙率为75
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80％，而平均孔径在20nm附近的超滤膜孔隙率仅为5％左右。低的孔隙率造成膜的通量下降，病毒去除效率较低。
[0005]为了提高膜的孔隙率来提高通量，通常的做法是制备非对称膜，即构造致密的截留层和疏松的支撑层。制备非对称膜的本质是在分相、固化成膜过程中，聚合物在表层和内层的含量呈梯度分布。当表面的聚合物含量高时，易于形成致密结构；当内层的聚合物含量相对低时，易于形成疏松大孔结构。例如公开号为CN113856495A中国专利文件中公开了一种直接浸没沉淀相转化方法，通过调节铸膜液粘度和铸膜液温度和凝固浴温度的差值以及凝固浴中弱溶剂的添加，来延长相分离时间，造成铸膜液表层和内层的聚合含量不同，来制备非对称的除病毒滤膜。但浸没沉淀相转化法中传质的速度很快，铸膜液的表面和内层分相时间差异有限，很难实现精准控制。另外，这种直接浸没沉淀相转化方法还受凝固浴的组成、稳定等多重因素干扰，难以实现对孔径及孔径分布进行调控，并且对设备和生产环境都有严格的要求。
[0006]为了避免直接相转化不可控的难题，研究人员开发出了一种多层复合膜制备技术，先后制备具有大孔结构的内层和致密结构的表层。例如公告号为CN1759924B的中国专利文件中公开了一种用于病毒去除的多层复合超滤膜，其复合工艺为使用一个槽模涂覆机
共浇铸两种不同成分或不同浓度的聚合物溶液，先将第一聚合物溶液进行浇铸，再将第二聚合物溶液进行浇铸，第二种溶液层厚度约为整个溶液层厚度的10％；然后将浇铸鼓上迅速加热至一定温度，此时第一溶液在混浊点以上，同时第二溶液还未达到其混浊点；最后在55℃的水浴中进行相转换，从而使得第一聚合物溶液形成微孔层，第二聚合物溶液形成超滤层。这多种铸膜液的配置相对繁琐，复合工艺复杂，经济成本较高。并且表层和内层的贴合力不高，容易出现分层现象，影响使用。
[0007]因此，如何构筑出具有孔径在20纳米并且高孔隙率的表层，又具有疏松但又能起到支撑作用的内层的超滤膜，同时满足病毒的高效去除和高的分离效率，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种新型除病毒用聚醚砜平板膜及其制备方法，使用含有高比例挥发性非溶剂的铸膜液体系，利用多相诱导相分离工艺，即先在空气中进行一定时间的气相诱导相转化，然后再浸没到凝固相中进一步相转化，来控制聚合物在膜中的分布，进而实现膜结构的调控。由于大量挥发性非溶剂的引入，在空气相转化过程中，挥发性非溶剂从铸膜液中快速挥发，导致表面聚合物浓度急剧增加，有利于制备出孔径在20nm左右的膜的表层。同时通过控制气相诱导相转化条件，如环境温度和湿度，保证表面较高的孔隙率。经一定时间的气相诱导相转化之后，再进行水溶液中的浸没沉淀相转化，更容易获得疏松多孔的内层结构，保证了分离膜具有更高的通量。两步相转化过程可以对表层和内层相分离时间进行严格的控制，形成非对称结构，保证了病毒的高效去除。
[0009]为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种新型除病毒用聚醚砜平板膜的制备方法，包括如下步骤：先制备均一的聚合物溶液，聚合物溶液包括至少一挥发性非溶剂，再通过多相诱导相转化获取新型除病毒用聚醚砜平板膜，多相诱导相转化包括气相诱导相转化和浸没沉淀相转化。
[0010]较佳地，在通过多相诱导相转化获取所述新型除病毒用聚醚砜平板膜后还包括如下步骤：对新型除病毒用聚醚砜平板膜进行清洗和烘干；
[0011]制备均一的聚合物溶液，具体为：
[0012]将膜基材、第一溶剂和第一非溶剂在60
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80℃共混搅拌均匀后，降温至30℃以下，添加至少一第二非溶剂，再搅拌至澄清透明；所述膜基材包括聚醚砜；所述第一非溶剂为不易挥发非溶剂，所述第二非溶剂为挥发性非溶剂；
[0013]其中，溶剂：聚醚砜粉末可以均匀分散在其中，形成完全溶解的均相体系，通常是N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺以及N
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甲基吡咯烷酮等高沸点的有机酰胺/内酰胺类溶剂。
[0014]非溶剂：纯液体不能溶解聚醚砜粉末，包括水和有机小分子如醇类等。将非溶剂和溶剂按照一定比例混合，所得混合物仍可以溶解聚醚砜粉末。根据沸点的不同，可以将非溶剂分为挥发性非溶剂和不易挥发非溶剂。其中挥发性非溶剂在本说明书中指常压沸点低于90℃的非溶剂，主要利用其挥发性制备高聚合物浓度表层，以获得20nm表面孔径的亚层作为截留层；不易挥发非溶剂指常压沸点高于90℃的非溶剂，和挥发性非溶剂配合，调节铸膜液体系的热力学状态，制备高度不对称性亚层结构。
[0015]气相诱导相转化包括将所述聚合物溶液刮膜后置于水蒸气氛围中停留预设的时长；
[0016]浸没沉淀相转化包括将经过气相诱导相转化的所述聚合物溶液浸入凝固浴中。
[0017]较佳地，膜基材还包括亲水添加剂，所述亲水添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、嵌段聚醚、磺化聚醚砜、磺化聚砜以及羟基化聚醚砜中的一种或者几种。
[0018]较佳地，第一溶剂包括N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺以及N
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甲基吡咯烷酮中的一种或者几种。
[0019]较佳地，第一非溶剂包括1,2
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丙二醇、1,3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型除病毒用聚醚砜平板膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先制备均一的聚合物溶液，所述聚合物溶液包括至少一挥发性非溶剂，再通过多相诱导相转化获取所述新型除病毒用聚醚砜平板膜，所述多相诱导相转化包括气相诱导相转化和浸没沉淀相转化。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在通过多相诱导相转化获取所述新型除病毒用聚醚砜平板膜后还包括如下步骤：对所述新型除病毒用聚醚砜平板膜进行清洗和烘干；所述制备均一的聚合物溶液，具体为：将膜基材、第一溶剂和第一非溶剂在60
‑
80℃共混搅拌均匀后，降温至30℃以下，添加至少一第二非溶剂，再搅拌至澄清透明；所述膜基材包括聚醚砜；所述第一非溶剂为不易挥发非溶剂，所述第二非溶剂为挥发性非溶剂；所述气相诱导相转化包括将所述聚合物溶液刮膜后置于水蒸气氛围中停留预设的时长；所述浸没沉淀相转化包括将经过气相诱导相转化的所述聚合物溶液浸入凝固浴中。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述膜基材还包括亲水添加剂，所述亲水添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、嵌段聚醚、磺化聚醚砜、磺化聚砜以及羟基化聚醚砜中的一种或者几种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂包括N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺以及N
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甲基吡咯烷酮中的一种或者几种。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一非溶剂包括1,2
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丙二醇、1,3
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丙二醇、丙三醇、乙二醇以及水中的一种或者几种，所述第二非溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇以及丙酮中的一种或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德彬，刘梦瑶，查尚文，张慎祥，
申请(专利权)人：上海翊科聚合物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：