一种新型的复合微滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种新型的复合微滤膜及其制备方法，其中所述制备方法包括以下步骤：(1)采用相转化法制备非对称性聚醚砜平板膜；(2)以步骤(1)制备的非对称性聚醚砜膜作为接收底膜，采用静电纺丝技术在其表面制备亲水聚乙烯醇纳米纤维层；(3)经热微融复合，得到一种新型的复合微滤膜。本发明专利技术制备的复合微滤膜表层亲水纳米纤维层孔隙率大，孔道连通性好，孔径分布在10～15μm，可以起到预过滤的效果，同时具有优异的生物相容性和亲水性，低蛋白吸附，基层非对称性聚醚砜平板膜保证了较高的过滤精度及截流效果，制备的复合纳滤膜综合性能良好，孔径分布均匀，0.5bar低压可运行，其水通量和截留率均得到较大提升，在生命科学领域具有重要的应用意义。重要的应用意义。重要的应用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的复合微滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜材料
，具体涉及一种新型的复合微滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]微滤膜的工作原理主要是依靠膜两侧静压差作为推动力，利用微滤膜的筛分机理，允许大分子有机物和溶解性固体通过，截留悬浮物，细菌，及大分子胶体等物质。微滤膜的运行压力一般为0.7～7bar，孔径在0.1～5μm，分离效果主要受控于膜的物理结构，即膜的孔径大小、形状、分布等。目前微滤在生命科学领域的应用十分广泛，例如用于获取昆虫细胞，分离大肠杆菌，制取阿米多无菌注射液和用于组织液培养及抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液的灭菌处理。
[0003]微滤膜过滤精度高，但对微粒容纳量较小，用于过滤相对复杂的样品(存在差异较大的不同粒径的颗粒或处理含大量蛋白类物质)时，容易出现堵塞膜孔或孔壁的现象，为解决此问题，通常会采取化学方法进行亲水改性或者采用物理方法制备复合膜。目前市面上常见的复合平板膜，其制备方法大都是采用涂布法将铸膜液涂敷在湿法无纺布基材上，获得有支撑的聚合物膜，但此方法对无纺布的密度、均匀度、平整度有很高的要求，对铸膜液的粘度也有一定要求，这种制备方法基材很容易被铸膜液浸润不均匀，同时，基材的瑕疵以及内部的气泡会很大程度会造成膜表面有瑕疵，导致膜孔径分布不均匀，影响膜的截留效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种新型的复合微滤膜的制备方法，由浸没沉淀相转化法制备出非对称性聚醚砜膜，再采用气流辅助静电纺丝技术在聚醚砜膜表面进行纺丝，制备出亲水聚乙烯醇纳米纤维层，经热微融复合，得到一种新型的复合微滤膜，解决大颗粒、杂质的污染堵塞以及蛋白吸附等问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种新型的复合微滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1：制备非对称性聚醚砜平板膜：将聚醚砜原料溶解于溶剂中，加入成孔剂和非溶剂添加剂，混合均匀得到铸膜液；将铸膜液刮膜后，置于凝固浴中转化得到成型的所述非对称性聚醚砜平板膜；
[0007]S2:在所述非对称性聚醚砜平板膜上制备聚乙烯醇纳米纤维层：将聚乙烯醇和交联剂加入水中，溶胀后进一步溶解得到纺丝液；通过气流辅助静电纺丝技术，在所述非对称性聚醚砜平板膜上形成聚乙烯醇纳米纤维层；
[0008]S3：通过热处理使聚乙烯醇纳米纤维层进一步交联并与所述非对称性聚醚砜平板膜热微融复合，得到所述复合微滤膜。
[0009]优选地，步骤S1具体为：将一定量的聚醚砜原料溶解于溶剂中，加入成孔剂和非溶剂添加剂，加热搅拌2～8h直至完全溶解，从而得到均匀澄清的铸膜液；铸膜液静置脱泡6～
12h后，采用自动刮膜机将铸膜液均匀的刮涂在玻璃板上，空气停留一段时间后，立即将玻璃板置于凝固浴中，固化成型后用纯水清洗烘干，确保溶剂完全洗脱，得到所述非对称性聚醚砜膜；
[0010]步骤S2具体为：将聚乙烯醇和交联剂置于纯水中，搅拌2～3h充分溶胀后，升温至95℃继续搅拌直至完全溶解，冷却静置得到纺丝液，以步骤S1中得到的所述非对称性聚醚砜平板膜为接收底膜，采用气流辅助静电纺丝技术进行纺丝，得到聚乙烯醇纳米纤维层；
[0011]步骤S3具体为：将步骤S2得到的载有聚乙烯醇纳米纤维层的非对称性聚醚砜平板膜在120～160℃下热处理0.5～1h，得到所述复合微滤膜。
[0012]优选地，步骤S1中：所述溶剂包括N，N
‑
二甲基乙酰胺；成孔剂包括聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮；非溶剂添加剂包括水、乙醇、乙二醇、丙二醇、异丙醇、正丁醇任意一种或两种以上混合；
[0013]步骤S2中：所述交联剂包括酒石酸、琥珀酸、聚丙烯酸任意一种或两种以上混合。
[0014]优选地，在步骤S1的铸膜液中：所述聚醚砜质量分数为14～18％，聚乙烯醇质量分数为5～20％，聚乙烯吡咯烷酮质量分数为0.5％～10％，非溶剂添加剂质量分数为5～20％；
[0015]在步骤S2的纺丝液中：所述聚乙烯醇溶液的质量分数为9～11％，交联剂的质量分数为聚乙烯醇质量分数的20～30％。
[0016]优选地，在步骤S1中，所述加热搅拌温度为60～80℃，所述自动刮膜机的走速为100mm/s，所述自动刮膜机的塞尺厚度为200～300μm，所述铸膜液在刮膜时的温度为20～40℃，所述铸膜液在刮膜后在空气停留时间为5～30s然后置于凝固浴，停留时环境温度为20～30℃，环境湿度为60％～90％，凝固浴温度为40～70℃，凝固浴为N，N
‑
二甲基乙酰胺水溶液，浓度为30～70％。
[0017]优选地，在步骤S2中，气流辅助静电纺丝技术的参数电压为15～20kV，气压为0.06～0.08MPa，推进速率为0.1～0.5ml/h，接收距离为15～20cm，环境温度为20～30℃，环境湿度为40～50％，纺丝时间为2～4h。
[0018]本专利技术另一方面提供了一种新型的复合微滤膜，其特征在于，包括非对称性聚醚砜平板膜层和聚乙烯醇纳米纤维层；
[0019]所述复合微滤膜的有效孔径大小为0.15～0.30μm；所述非对称性聚醚砜平板膜层朝向所述聚乙烯醇纳米纤维层的界面处的孔径大于其位于复合微滤膜的表面处的孔径，所述聚乙烯醇纳米纤维层的孔径为10～15μm。
[0020]优选地，所述复合微滤膜通过上述的制备方法制作而得。
[0021]聚乙烯醇一种无毒、具有良好生物相容性的亲水高分子有机物，由于其优异的可纺性，常在静电纺丝中作为助纺剂。本专利技术中采用聚乙烯醇材料制备静电纺纳米纤维层，考虑到应用在水环境中，所以采用添加少量交联剂进行化学交联和热交联相结合的方法，改善了其水溶性。
[0022]与现有的技术相比，本专利技术有益效果在于：
[0023](1)本专利技术制备的复合膜，在处理料液时，进料端先接触的是亲水的纳米纤维层，再进入到非对称聚醚砜膜大孔亚层，最后到非对称膜致密层，这种多个分层过滤以及纳米纤维层的高亲水性保证了较高的过滤精度同时大大提高膜的通量和截留效果，解决大颗
粒、杂质的污染堵塞以及蛋白吸附的问题，保证了蛋白回收效益，增强了膜的耐用性；
[0024](2)本专利技术将静电纺丝和相转化法相结合制备复合膜，利用热微融复合，相较于单层聚醚砜膜，其优势在于复合膜的表层为亲水纳米纤维层，纤维分布均匀，孔道连通性好，孔隙率高，孔径在10～15μm，可以起到预过滤的效果，同时具有亲水抗污性和低蛋白吸附，生物相容性好，并且0.5bar低压下可运行，大大提高了膜的使用寿命；
[0025](3)相较于无纺布复合膜中基材的密度、均匀度、平整度对成品膜产生严重影响，本专利技术相当于采用聚醚砜作为基材，在其表面制备亲水纳米纤维层，膜面平整光滑，同时本专利技术未采用化学粘合剂/热压烫平处理，不会明显阻塞膜孔，可保持较高的孔隙率，本专利技术可以更加精准调控膜结构和性能，提高了制膜工艺的可行性；
[0026](4)本专利技术的聚乙烯醇纳米纤维层的热融温度较低，因此可以在较温和的条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的复合微滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备非对称性聚醚砜平板膜：将聚醚砜原料溶解于溶剂中，加入成孔剂和非溶剂添加剂，混合均匀得到铸膜液；将铸膜液刮膜后，置于凝固浴中转化得到成型的所述非对称性聚醚砜平板膜；S2:在所述非对称性聚醚砜平板膜上制备聚乙烯醇纳米纤维层：将聚乙烯醇和交联剂加入水中，溶胀后进一步溶解得到纺丝液；通过气流辅助静电纺丝技术，在所述非对称性聚醚砜平板膜上形成聚乙烯醇纳米纤维层；S3：通过热处理使聚乙烯醇纳米纤维层进一步交联并与所述非对称性聚醚砜平板膜热微融复合，得到所述复合微滤膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：将一定量的聚醚砜原料溶解于溶剂中，加入成孔剂和非溶剂添加剂，加热搅拌2～8h直至完全溶解，从而得到均匀澄清的铸膜液；铸膜液静置脱泡6～12h后，采用自动刮膜机将铸膜液均匀的刮涂在玻璃板上，空气停留一段时间后，立即将玻璃板置于凝固浴中，固化成型后用纯水清洗烘干，确保溶剂完全洗脱，得到所述非对称性聚醚砜膜；步骤S2具体为：将聚乙烯醇和交联剂置于纯水中，搅拌2～3h充分溶胀后，升温至95℃继续搅拌直至完全溶解，冷却静置得到纺丝液，以步骤S1中得到的所述非对称性聚醚砜平板膜为接收底膜，采用气流辅助静电纺丝技术进行纺丝，得到聚乙烯醇纳米纤维层；步骤S3具体为：将步骤S2得到的载有聚乙烯醇纳米纤维层的非对称性聚醚砜平板膜在120～160℃下热处理0.5～1h，得到所述复合微滤膜。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中：所述溶剂包括N，N
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二甲基乙酰胺；成孔剂包括聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮；非溶剂添加剂包括水、乙醇、乙二醇、丙二醇、异丙醇、正丁醇任意一种或两种以上混合；步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梦瑶，张德彬，查尚文，
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：