高度非对称结构的聚醚砜膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料，尤其是涉及一种高度非对称结构的聚醚砜膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚醚砜（pes）高分子材料凭借其优异的化学惰性、热力学稳定性和机械强度等性能被广泛用于制备超滤膜，进而应用于生物、医疗领域的分离纯化。然而，超滤膜的渗透选择分离性能主要受膜孔大小、膜结构的影响。为得到兼顾高通量和高截留率的超滤膜，表面致密底部多孔疏松的高度非对称膜是当前膜分离领域的研究热点之一。同时，在生物医药分离纯化过程中主要利用超滤膜皮层的细小孔径进行过滤截留病毒以保障生物制品的安全性；此外也将利用超滤膜的皮层孔径对已去除病毒的蛋白溶液进行浓缩，以达到皮下注射用剂的浓度要求等。因此传统的指状孔超滤膜虽具有良好的渗透性能，但其底部为大空腔结构，这使得其在生物安全性和机械强度上不具备优势；而海绵状孔结构虽具有梯度变化的孔结构且耐压性优良的特点，但此类结构常受限于超滤膜的致密皮层，从而使制备的膜在结构上的非对称度较小，呈现出低通量、低载量的缺点。因此制备一种具有高度非对称且膜孔径梯度变化可调控的超滤膜极具实际应用价值。

2、目前常见的超滤膜制备方法是单层浇铸后一体制备而成的膜，但所制备的膜非对称结构不明显。为制备具有高度非对称结构的超滤膜，在中国专利cn1759924b、cn116747721a、cn117282280b中均公开了一种具有多层结构的非对称复合超滤膜，上述复合超滤膜均至少要用两种不同的铸膜液制备而成，而在制备过程中需采用槽模涂覆机共浇铸或者调整刮刀厚度依次刮制不同膜液层。虽然采用此类技术能够制备出兼顾过滤精度的分离层和过滤流速的支撑层的复合超滤膜。但该技术在制膜过程中存在非常显著的缺点：不同层之间易分层、层与层之间存在容易生成皮层，存在明显的分界线；同时控制多层结构，分相过程更为复杂，工艺较难控制。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种高度非对称结构的聚醚砜膜的制备方法，以解决上述技术问题。

2、本发明的第二目的在于提供一种高度非对称结构的聚醚砜膜。

3、本发明的第三目的在于提供上述高度非对称结构的聚醚砜膜在蛋白或病毒过滤中的应用。

4、为了实现以上目的，特采用以下技术方案：

5、第一方面，本发明提供了一种高度非对称结构的聚醚砜膜的制备方法，包括以下步骤：

6、将铸膜液涂敷成液膜，然后将液膜浸入凝固浴中固化成膜，再经水洗后制备得到高度非对称结构的聚醚砜膜；

7、按质量百分比计，所述铸膜液包括聚醚砜15%~20%、非溶剂40%~60%，余量为良溶剂；

8、所述非溶剂为甘油醚、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚或二乙二醇单乙醚中的至少一种；

9、所述良溶剂包括n-n二甲基甲酰胺、n-n二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜中的至少一种；

10、所述凝固浴包括良溶剂和水，其中良溶剂的质量占比为10%~70%；所述凝固浴的温度为20~50℃。

11、作为进一步技术方案，所述铸膜液还包括亲水性添加剂。

12、作为进一步技术方案，所述亲水性添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、壳聚糖、聚乙烯醇、葡聚糖、氯化锂或高氯酸锂中的至少一种。

13、作为进一步技术方案，铸膜液中，所述亲水性添加剂的质量占比小于等于4%。

14、作为进一步技术方案，采用刮刀在载体上涂敷成液膜。

15、作为进一步技术方案，涂敷液膜过程中，环境的温度为20~25℃，湿度为40rh%~70rh%。

16、作为进一步技术方案，液膜浸入凝固浴中的时间为1~10min。

17、第二方面，本发明提供了一种高度非对称结构的聚醚砜膜，采用上述制备方法制备得到。

18、作为进一步技术方案，所述聚醚砜膜包括选择分离层和多孔支撑层；

19、所述选择分离层的厚度为200~500nm；

20、所述聚醚砜膜的厚度为100-150μm。

21、第三方面，本发明提供了上述高度非对称结构的聚醚砜膜在蛋白或病毒过滤中的应用。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、本发明提供的高度非对称结构的聚醚砜膜的制备方法工艺简单，仅通过一种铸膜液进行制备，一体成型，不需要多层复合制备工艺，易于放大；通过调控铸膜液配方和工艺参数控制聚醚砜膜的选择分离层和多孔支撑层结构，进而获得具有不同非对称结构的聚醚砜膜，为减弱超滤膜的trade-off效应提供了新思路；制备得到的聚醚砜膜可应用于蛋白质或病毒的分离纯化，满足实际应用需求。

技术特征：

1.一种高度非对称结构的聚醚砜膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铸膜液还包括亲水性添加剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述亲水性添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、壳聚糖、聚乙烯醇、葡聚糖、氯化锂或高氯酸锂中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，铸膜液中，所述亲水性添加剂的质量占比小于等于4%。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用刮刀在载体上涂敷成液膜。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，涂敷液膜过程中，环境的温度为20~25℃，湿度为40rh%~70rh%。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，液膜浸入凝固浴中的时间为1~10min。

8.一种高度非对称结构的聚醚砜膜，其特征在于，采用权利要求1~7任一项所述的制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的高度非对称结构的聚醚砜膜，其特征在于，所述聚醚砜膜包括选择分离层和多孔支撑层；

10.权利要求8或9所述的高度非对称结构的聚醚砜膜在蛋白或病毒过滤中的应用。

技术总结
本发明提供了一种高度非对称结构的聚醚砜膜及其制备方法和应用，涉及材料技术领域。本发明提供的高度非对称结构的聚醚砜膜的制备方法，包括：将铸膜液涂敷成液膜，然后将液膜浸入凝固浴中固化成膜，再经水洗后制备得到高度非对称结构的聚醚砜膜。该制备方法工艺简单，仅通过一种铸膜液进行制备，一体成型，不需要多层复合制备工艺，易于放大；通过调控铸膜液配方和工艺参数控制聚醚砜膜的选择分离层和多孔支撑层结构，进而获得具有不同非对称结构的聚醚砜膜，为减弱超滤膜的Trade‑off效应提供了新思路；制备得到的聚醚砜膜可应用于蛋白质或病毒的分离纯化，满足实际应用需求。

技术研发人员：王伟仪,祁鸣,张艺仙
受保护的技术使用者：杭州合域科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21