一种柔性改性硝酸纤维素铸膜液、硝酸纤维素膜及其制备方法和用途与流程

本发明涉及材料领域，特别涉及一种柔性改性硝酸纤维素铸膜液、硝酸纤维素膜及其制备方法和用途。

背景技术：

1、基于侧流免疫分析(纸相色谱)的诊断原理于1959年由生物物理学家rosalyns.yalow和内分泌学家solomon a.berson提出，使用石蜡纸设计的系统用来快速测试人类血浆中的胰岛素。这项新型的分析方法很快被称为侧向流动免疫层析(lfia)技术。硝酸纤维素(nc)膜由于其多孔的结构和良好的蛋白结合能力，成为侧向流动免疫层析检测试纸条中无可取代的c/t线关键载体。目前国内的侧向流动免疫层析检测用硝酸纤维素膜主要来自进口。

2、硝酸纤维素膜制备与成型已有许多文献和专利进行报道。ca10499368a提供了一种带有纸衬垫的硝化纤维素微孔膜及其制备方法；ca113186643a提供了一种纳米纤维素修饰的硝化纤维素免疫层析膜的制备方法；ca114272762a提供了一种无尘硝化纤维素滤膜的制备方法；ca114130373a一种硝化纤维素膜及其制备方法；ca11350334a一种硝化纤维素膜制备工艺；ca112834741a一种用于侧向流分析的有序结构硝化纤维素膜制备方法；ca103819710a提供了一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法；cn109957139a提供了一种用于硝化纤维素膜的后处理方法；cn111154123a涉及了一种连续化制备大孔径硝化纤维素膜的方法。相关报道都主要是以制备硝酸纤维素滤膜或后处理进行优化。但是研究发现，保障硝酸纤维素膜的环境适应性能、高灵敏性能主要来自硝酸纤维素原料性能、配置浆料组成与工艺、膜成型过程的分段控制技术，这对于得到高性能的硝酸纤维素膜具有重要的意义。

3、因此，如何设计一种性能优良、储存方便、灵敏度高的新型硝酸纤维素膜，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种柔性改性硝酸纤维素铸膜液，通过加入特定质量指标要求的硝酸纤维素甘油醚为主要膜基材，配合良溶剂、助溶剂、非溶剂以及改性剂，对主要膜基材进行润胀、溶解，利于后期流延得到高柔性、高灵敏度的硝酸纤维素膜。

2、本发明的目的之二是提供一种采用上述铸膜液经流延成型得到的硝酸纤维素膜，其玻璃化转变温度比同氮量的硝酸纤维素降低30-60℃，可有效避免流延得到的硝酸纤维素膜开裂等问题，且具有更好的蛋白吸附能力、更优的检测灵敏度的优势。

3、本发明还提供了上述硝酸纤维素膜的制备方法，通过控制成型工艺，可以得到表面均一、孔径合适的硝酸纤维素膜，满足生物快速检测的需求。

4、实现本发明目的之一的技术方案是：一种柔性改性硝酸纤维素铸膜液，包括2-8重量份硝酸纤维素甘油醚、15-19重量份丙酮、20-24重量份丁酮、8-13重量份乙醚、8-13重量份乙醇、12-41.9重量份异丙醇、5-10重量份水、0.1-1重量份十二烷基硫酸钠。

5、优选的，包括3-6重量份硝酸纤维素甘油醚、16-18重量份丙酮、20-23重量份丁酮、9-12重量份乙醚、9-12重量份乙醇、20.5-37.8重量份异丙醇、5-8重量份水、0.2-0.5重量份十二烷基硫酸钠。

6、优选的，所述硝酸纤维素甘油醚的甘油醚摩尔取代度ms＝0.20-0.35，含氮量为10-13wt％，含氮量分布均方差≤2.5，分子量mn＝1*105-1*106，分子量分散指数≤2.9，灰分含量≤0.4％。

7、本发明还提供了任一上述柔性改性硝酸纤维素铸膜液的制备方法，包括以下步骤：

8、1)按比例取料；

9、2)将硝酸纤维素甘油醚加入乙醇和乙醚的混合溶剂中，搅拌、润胀2-3h；

10、3)继续加入丙酮和丁酮的混合溶剂，搅拌溶解2-3h；

11、4)以喷雾状态加入水和十二烷基硫酸钠的混合溶液，搅拌混合2-3h；

12、5)继续加入异丙醇，搅拌混合2-3h。

13、进一步的，步骤4)所述喷雾状态，为通过气压将混合溶液经喷嘴形成雾化，雾滴直径为50-150μm，喷雾量为100-300ml/min。

14、本发明的目的之二是提供一种硝酸纤维素膜，采用任一上述柔性改性硝酸纤维素铸膜液通过流延成型得到。

15、本发明还提供了上述硝酸纤维素膜的制备方法，包括以下步骤：

16、1)取权利要求1-3任一柔性改性硝酸纤维素铸膜液，涂布在树脂基膜上，转移至第一密封空间中，第一密封空间中含有雾化的水和乙醇，进行表面雾化处理，温度为20-30℃、停留20-30min；

17、2)转移至第二密封腔室，第二密封腔室的底部进风、顶部排风，进风口距离树脂基膜20-40cm，排风口距离树脂基膜30-50cm，温度为30-40℃、停留时间10-20min；

18、3)转移至第三密封腔室，第三密封腔室的底部进风、顶部排风，进气口距离树脂基膜10-30cm，排风口距离树脂基膜20-40cm，温度为40-60℃、停留时间为10-20min，得到硝酸纤维素膜。

19、优选的，步骤1)所述树脂基膜为pet树脂基膜，所述雾化的水和乙醇的粒径为5-50μm，水和乙醇的质量比为10-20：1,步骤2)顶部排风量大于底部进风量，底部进风量为40-70m3/h，顶部排风量为45-75m3/h，步骤3)顶部排风量大于底部进风量，底部进风量为100-150m3/h，顶部排风量为105-155m3/h。

20、本发明还提供了上述硝酸纤维素膜在生物快速检测中的用途。

21、进一步的，所述生物快速检测为侧向流动免疫层析检测。

22、采用上述技术方案具有以下有益效果：

23、1、本发明提供的柔性改性硝酸纤维素铸膜液，包括硝酸纤维素甘油醚、丙酮、丁酮、乙醚、乙醇、异丙醇、水、十二烷基硫酸钠。其中，硝酸纤维素甘油醚引入甘油醚，通过高分子内增塑机理，实现其柔性改性，大大提高了分子链的柔顺性和亲水性，其玻璃化转变温度比同氮量的硝化纤维素降低30℃-60℃，可以很好的避免硝酸纤维素膜的开裂问题，且由于可硝基化的位点变多，使得硝酸纤维素甘油醚具有比硝化纤维素更好的蛋白吸附能力，可很好的提高检测过程中的灵敏度。丙酮和丁酮是良溶剂，主要作用是溶解硝酸纤维素甘油醚；乙醚和乙醇是助溶剂，主要作用是促进硝酸纤维素甘油醚的溶解，使其溶解性得到提高；异丙醇和水是非溶剂，主要作用是提供膜成型过程的相转变的条件；十二烷基硫酸钠是亲水性改性剂，主要作用是赋予膜一定的亲水性。

24、2、本发明通过控制硝酸纤维素甘油醚的甘油醚摩尔取代度ms＝0.20-0.35，含氮量为10-13wt％，含氮量分布均方差≤2.5，分子量mn＝1*105-1*106，分子量分散指数≤2.9，灰分含量≤0.4％，可以实现硝酸纤维素甘油醚分子结构的均匀性，以便获得更高蛋白吸附性能和更好柔性的膜。

25、3、本发明提供的柔性改性硝酸纤维素铸膜液，通过控制各组分的重量比，可以获得适合于本发明膜成型方法的铸膜液。如果铸膜液各个溶剂比例过高或过低，就无法得到适合于本发明膜成型方法的铸膜液，也就无法使用本发明的膜成型方法。

26、4、本发明铸膜液的制备方法，先将硝酸纤维素甘油醚与助溶剂(乙醇和乙醚)混合是为了先对硝酸纤维素甘油醚进行润涨，这样，就更利于下一步与良溶剂(丙酮和丁酮)进行充分的溶解，可提高硝酸纤维素甘油醚的溶解性。水和十二烷基硫酸钠以雾滴形式加入，可以最大程度的减少硝酸纤维素甘油醚在体系中的提前析出，影响其溶解性。最后加入异丙醇，也是为了减少硝酸纤维素甘油醚在体系中的提前析出，同时还可以调节铸膜液的粘度。

27、5、本发明利用上述柔性改性硝酸纤维素铸膜液通过流延成型得到硝酸纤维素膜，通过第一密封空间的雾化处理，可以在膜表面形成更均匀的孔隙结构。通过第二密封空间和第三密封空间排风量大于进风量是为了在腔内形成微负压，更加利于腔内气流的控制，可以控制溶剂的挥发速度，进而保证了膜孔结构更均匀。

28、经申请人试验验证，采用本发明方法制备得到的硝酸纤维素膜，其断裂伸长率与同氮量的硝酸纤维素膜高10-30％，蛋白结合量≥180μg/cm2(bsa)。

29、本发明中，所述重量份的单位为g、kg。

30、下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。