專利名稱：血液凈化用聚砜型中空纖維膜及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種血液凈化用聚砜型中空纖維膜及其制備工藝。更為具體地說，涉及一種改進(jìn)了血液相容性和分離性的聚砜型血液凈化膜及其制備工藝。
近幾年來，借助選擇性滲透分離膜的分離手段如超純化法、反滲透法、氣體分離法等已經(jīng)在眾多的領(lǐng)域中獲得了應(yīng)用，而且由適于各種用途的基質(zhì)物制的分離膜已經(jīng)投入市場(chǎng)。作為選擇性滲透分離膜的基質(zhì)物，采用過的高分子物包括纖維素型、醋酸纖維素型、聚酰胺型、聚丙烯腈型、聚乙烯醇型、聚甲基丙烯酸甲酯型、聚砜型、聚烯烴型等。其中聚砜型聚合物具有優(yōu)異的物化性能如耐熱性、耐酸性、耐堿性、耐氧化性等，因此近年來研究重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向開發(fā)其作為醫(yī)藥和工業(yè)分離膜的基質(zhì)物上。
但是，由于聚砜型聚合物是疏水性物質(zhì)，因此由其制備的選擇性滲透分離膜在水潤(rùn)濕性能方面遠(yuǎn)不如以親水性聚合物制備的選擇性滲透分離膜。因此，當(dāng)聚砜型聚合物應(yīng)用于醫(yī)藥用途時(shí)，就會(huì)暴露出一些缺點(diǎn)如，易于誘導(dǎo)血漿蛋白質(zhì)的吸附，不易脫除氣泡，而結(jié)果是，留在膜體上的氣泡會(huì)遷移到血液中，活化血小板并導(dǎo)致凝血。
因此，已作過將聚砜型聚合物制的選擇性滲透分離膜的親水性增加，以增強(qiáng)其水潤(rùn)濕性能的工作。已有的方法之一是，通過將親水性聚合物引入到聚砜型聚合物中來制備一種選擇性滲透分離膜，還有它的制備工藝。但是，它存在著一些弊端如，當(dāng)親水性聚合物的含量低時(shí)，水潤(rùn)濕性能變差并因此會(huì)導(dǎo)致凝血；而當(dāng)親水性聚合物的含量高時(shí)，自目標(biāo)膜體中洗提的親水性聚合物的量就會(huì)增加。
JP-A-61-238,306和JP-A-63-97,666給出了制備聚砜型分離膜的一種方法，它采用了作為成膜聚合物溶液的一種體系，該體系通過添加聚砜型聚合物、親水性聚合物以及起到聚砜型聚合物的非溶劑或溶脹劑作用的添加劑而形成。但是，在對(duì)如何降低親水性聚合物洗提量的問題上，他們卻什么都沒有說。除此之外，JP-A-63-97,205，JP-A-63-97,634和JP-A-4-300,636(對(duì)應(yīng)于歐洲專利No.0 509 663)給出了一種方法，其中由上述方法制備的聚砜型分離膜，為了不溶解親水性聚合物將其施以輻射和/或熱處理，從而降低了親水性聚合物的洗提量。但是，親水性聚合物會(huì)因交聯(lián)而不溶解，血液相容性因此而變差。
JP-A-6-165,926給出了制備中空纖維膜的一種方法，將含有聚乙二醇和乙烯基吡咯烷酮型聚合物的聚砜型中空纖維膜進(jìn)行水洗和熱水洗處理，接著以對(duì)所述聚砜型聚合物溶劑作用較差的溶劑進(jìn)行處理。但是，此法是將中空纖維膜內(nèi)表面的PVP含量調(diào)整到1.1倍于所存比例的一種措施，而且并不能滿足洗提過量PVP的目的。
對(duì)于紡絲牽伸率，JP-B-5-54,373(對(duì)應(yīng)于歐洲專利公開No.0 168783)給出了制備血液處理用中空纖維膜的一種方法，其制備是，將一種低粘度的聚合物溶液進(jìn)行紡絲，其包括一種疏水性聚合物、一種親水性聚合物和它們的共用溶劑，而且含有1～10wt％百分比的親水性聚合物以及吸水量為3～10％，并且此文聲稱，噴絲嘴處紡絲組合物的擠出速度與目標(biāo)纖維的卷繞速度優(yōu)選是相等的，即牽伸率是1。然而，當(dāng)牽伸率真的是1時(shí)，想增加紡絲速率就困難了。當(dāng)為提高紡絲速度而增加聚合物溶液的擠出量時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生一些問題如，噴絲嘴處的壓力損失變大；紡絲聚合物溶液的擠出線速度增加；紡絲聚合物溶液的擠出不均勻性易于產(chǎn)生；紡絲不穩(wěn)定；膜體結(jié)構(gòu)撕裂等。除此之外，JP-A-6-165,926指出牽伸率一般在2～5的范圍內(nèi)，因?yàn)槿绻麪可炻侍^增加或相反降低，結(jié)構(gòu)就會(huì)變得不穩(wěn)定；但是，當(dāng)牽伸率超過2時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)諸如形成在中空纖維膜內(nèi)表面上產(chǎn)生撕裂的結(jié)構(gòu)的問題，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致清蛋白，一種有用的蛋白質(zhì)更易于滲出。
近年來，已有人提出將低分子量的蛋白質(zhì)如β-2-小球蛋白等視為透析并發(fā)癥的原因，并呼吁一種高性能的透析膜，能夠?qū)⑺鼈儚难褐懈咝У厍宄?。在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)分級(jí)特性所做的實(shí)驗(yàn)還不夠，而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不令人滿意。這是因?yàn)椋绻麨榱烁倪M(jìn)對(duì)小分子量蛋白質(zhì)的清除效果而增加膜體的滲透性，就會(huì)帶來如滲出清蛋白等有用蛋白質(zhì)的麻煩。
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的許多難點(diǎn)；改進(jìn)血液相容性；提供具有改進(jìn)的分離特性的聚砜型血液凈化膜；并提供其制備工藝。
本文的發(fā)明者們?yōu)閷?shí)現(xiàn)上述目的而孜孜不倦地進(jìn)行著研究，并最終發(fā)現(xiàn)，一種具有低的內(nèi)表面聚乙烯基吡咯烷酮(以下稱PVP)洗提量加上優(yōu)異的血液相容性的潔凈中空纖維膜的制備是，將含PVP的血液凈化用聚砜型中空纖維膜的一些量PVP以水不溶解，并將中空纖維膜內(nèi)表面的PVP含量調(diào)整到適當(dāng)值。而且，他們發(fā)現(xiàn)，一種低內(nèi)表面PVP洗提量的潔凈中空纖維膜的制備是，以足夠的溶液洗提PVP，進(jìn)而沖洗中空纖維膜。除此之外，他們還發(fā)現(xiàn)，將一種具有足夠粘度的聚合物溶液以適當(dāng)?shù)臓可炻蔬M(jìn)行紡絲，就能制備膜體分級(jí)特性尖銳的血液凈化用聚砜型中空纖維膜，而且在該膜中具有基本篩分膜體中的洗提分子作用的選擇性分離膜層的厚度是可以合理調(diào)控的；而且中空纖維膜的內(nèi)表面上不存在撕裂結(jié)構(gòu)；并且因?yàn)橹锌绽w維膜的內(nèi)表面上不存在撕裂結(jié)構(gòu)，所以就能夠高效地清除無用物質(zhì)和回收有用物質(zhì)。
即，本發(fā)明是一種血液凈化用聚砜型中空纖維膜，在該膜中選擇性分離膜層位于中空纖維膜的內(nèi)表面?zhèn)?，而且此膜體含有聚乙烯基吡咯烷酮，其中聚乙烯基吡咯烷酮所含的百分比為1～10wt％，此聚乙烯基吡咯烷酮中的5～50wt％是可溶于水的，并且聚乙烯基吡咯烷酮在內(nèi)表面上的含量為30～45wt％。
本發(fā)明也是一個(gè)制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其包括，含有15～20wt％聚砜型聚合物的聚合物溶液，在溶液中聚乙烯基吡咯烷酮對(duì)聚砜型聚合物的重量比是0.25～0.5，將其在1,500～6,000mPa·s的粘度下擠出，并在牽伸率為1.1～1.9和線擠出速度不超過90m/min的條件下紡絲。
而且，本發(fā)明是一種制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其包括采用含有15～20wt％聚砜型聚合物的聚合物溶液，在溶液中聚乙烯基吡咯烷酮對(duì)聚砜型聚合物的重量比是0.25～0.5，將其紡制成中空纖維膜，并隨后以物化手段使中空纖維膜中的一些量聚乙烯基吡咯烷酮不溶解。
Fig.1A和Fig.1B是利用掃描電子顯微鏡(Fig.1A放大倍數(shù)10,000，F(xiàn)ig.1B放大倍數(shù)30,000)觀察實(shí)施例1的中空纖維膜內(nèi)表面所得到的圖像?？煽吹絻?nèi)表面是光滑的，并且有細(xì)纖沿中空纖維的軸向排列和束集。
Fig.2A和Fig.2B是利用掃描電子顯微鏡(Fig.2A放大倍數(shù)10,000，F(xiàn)ig.2B放大倍數(shù)30,000)觀察比較例3的中空纖維膜內(nèi)表面所得到的圖像。在內(nèi)表面上，存在有約2μm的好象撕裂狀的間隙。
Fig.3A是利用放大倍數(shù)為1,000的掃描電子顯微鏡觀察比較例4的中空纖維膜內(nèi)表面所得到的圖像。可以發(fā)現(xiàn)存在有結(jié)構(gòu)不均勻性，可能是聚合物溶液的擠出不均勻性所致。細(xì)纖稀疏的區(qū)域記為a，細(xì)纖維稠密的區(qū)域記為b，將其放大1,500倍所得到的圖像分別示于Fig.3B和Fig.3C。
本發(fā)明的聚砜型聚合物是帶有砜鍵的高分子化合物的俗稱，而且沒有什么特別的限制；但是，其例如，由式1
或式2
所示的重復(fù)單元構(gòu)成的聚砜型聚合物已廣泛地投入到市場(chǎng)之中，之所以優(yōu)選是因?yàn)樗鼈內(nèi)菀椎玫?。前述結(jié)構(gòu)的聚砜樹脂市上有售，如AMOCOPERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制的商品名“UDEL”和BASF制的商品名“Ultrason”，并且根據(jù)聚合度等的不同而存在多個(gè)品種。
而且，本發(fā)明的PVP是一種水溶性高分子化合物，由N-乙烯基吡咯烷酮按乙烯基聚合法制備，并以ISP COMPANY制商品名“Plasdone”和以BASF制商品名“Kollidon”市上有售，而且每一種都包括一系列分子量的聚乙烯基吡咯烷酮。
當(dāng)中空纖維膜的PVP含量低時(shí)，與血液接觸的中空纖維膜內(nèi)表面上的PVP含量不能提高，膜體親水性變差，于是在膜體與血液接觸時(shí)，容易導(dǎo)致凝血。而且，如下所述，為增加中空纖維膜的PVP含量，只要提高紡絲用聚合物溶液中的PVP含量就足夠了；但是，聚合物溶液的粘度也會(huì)隨之增加而無法進(jìn)行紡絲。因此，在本發(fā)明中，中空纖維膜的PVP含量在范圍1～10wt％內(nèi)。PVP含量的優(yōu)選范圍是2.5～8wt％。
中空纖維膜的PVP含量可以很容易地從元素分析氮和硫的數(shù)值計(jì)算得到。另一種簡(jiǎn)便的測(cè)定是，以熱解氣相色譜分析中空纖維膜并解析PVP的相關(guān)峰。
PVP是易溶于水的聚合物，一般地，PVP易于被水或血液從由含PVP的聚砜型聚合物溶液按已知方法紡制的中空纖維膜上洗提下來。已知此類PVP可以通過，比如，以紫外線照射而交聯(lián)成為不溶化。但是，當(dāng)所含的PVP完全被不溶化時(shí)，雖然完全消除了從中空纖維膜的洗提，但是膜體表面親水化效果也變差了。因此，在本發(fā)明中，只是將一些量的PVP進(jìn)行交聯(lián)而不溶化，以使水溶性PVP的量占中空纖維膜所含PVP總量的5～50％。在此范圍內(nèi)，從中空纖維膜的洗提受到抑制而膜體表面的親水化效果也足以保證。
以物化手段交聯(lián)PVP。這里所指的物化手段是輻射、加熱等，這里所指的輻射包括α-射線、β-射線、γ-射線、X-射線、紫外線、電子束等。當(dāng)利用射線進(jìn)行交聯(lián)時(shí)，優(yōu)選將整個(gè)膜體都保持在充分潤(rùn)濕的狀態(tài)并最好保持在至少飽和水含量的狀態(tài)。在中空纖維膜以射線照射的過程中，飽和水含量的狀態(tài)是血液凈化膜的使用狀態(tài)，即，最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)辦法是，在組裝結(jié)束后，將模件充滿水并把中空纖維膜浸入水中。但是，也可以這樣實(shí)現(xiàn)，即，在組裝結(jié)束后，只是將中空纖維膜的內(nèi)表面，即血液側(cè)充滿水；或相反只是將中空纖維膜的外側(cè)，即所謂的透析側(cè)充滿水。或者，將模件中空纖維膜的雙面或者單面充滿水，并隨后將水放掉；吸收到中空纖維膜表面上的水已經(jīng)足夠，膜體中PVP的含水凝膠狀態(tài)沒變，而中空纖維膜也處于與浸在水中基本相同的狀態(tài)。若小于飽和水含量，那可就要注意了，因?yàn)榻宦?lián)情況就會(huì)變得不穩(wěn)定，而且無法控制交聯(lián)度。
為了產(chǎn)生本發(fā)明的部分不溶解狀態(tài)，將交聯(lián)度控制在所需的范圍是必要的。在交聯(lián)過程中，配合以足夠量的交聯(lián)抑制劑來控制交聯(lián)度。作為交聯(lián)抑制劑，適用的如甘油、丙二醇、溶解有亞硫酸氫鈉和碳酸鈉的水溶液等。但是，它們并不一定得單獨(dú)使用，也可以兩種或多種混合使用。比如，將中空纖維膜引入到模件中，以溶解有100～1,000ppm亞硫酸氫鈉和50～500ppm碳酸鈉的水溶液充滿，接著以γ-射線照射。考慮到最終的交聯(lián)度，γ-射線的劑量要合理設(shè)置；優(yōu)選10kGy～100kGy的范圍。
本發(fā)明的水溶性PVP的量是指沒有經(jīng)交聯(lián)而不溶解化的膜體中PVP的量，其按如下測(cè)定。即，將中空纖維膜完全溶解在N-甲基-2-吡咯烷酮中。隨后，在此聚合物溶液中添加水，以沉淀聚砜型聚合物。經(jīng)過靜置后，以液相色譜法測(cè)定最終上層清液中的PVP量。
影響中空纖維膜血液相容性的重要因素是與血液接觸的膜體表面的親水性，而在含有PVP的聚砜型聚合物中，膜體內(nèi)表面的PVP含量是重要的。當(dāng)PVP表面含量太低時(shí)，膜體表面呈疏水性，而且易于吸附血漿蛋白質(zhì)，容易導(dǎo)致凝血。就是說，膜體的血液相容性變差。相反地，當(dāng)表面PVP含量太高時(shí)，會(huì)增加血液等的PVP洗提量，這是與本發(fā)明的目的和應(yīng)用相悖的。因此，本發(fā)明的表面PVP含量在范圍30～45％內(nèi)，優(yōu)選33～40％。
以化學(xué)分析用X-射線電子顯微鏡(ESCA)測(cè)定中空纖維膜內(nèi)表面的PVP含量。即，中空纖維膜內(nèi)表面的ESCA測(cè)試是這樣的把樣品排列在雙面膠帶上，然后用切割機(jī)沿纖維軸向切開，剝開后，讓中空纖維膜的內(nèi)側(cè)成為表面，隨后將剝開的樣品進(jìn)行排列，接著以常法測(cè)試。根據(jù)C1s、O1s、N1s和S2p譜線的積分強(qiáng)度，利用儀器自帶的相對(duì)敏感系數(shù)求得表面氮含量(A)和表面硫含量(B)，而表面PVP含量從以下公式中計(jì)算得到表面PVP含量＝A×100/(A×111+B×442)。
在本發(fā)明中，采用上述交聯(lián)方法將一部分PVP進(jìn)行不溶解化，抑制了它從中空纖維膜中的洗提。本發(fā)明其特征尤其在于抑制了中空纖維膜內(nèi)表面的PVP洗提。在本發(fā)明的更為優(yōu)選的實(shí)施方案中，當(dāng)以40％乙醇水溶液循環(huán)洗提中空纖維膜的內(nèi)側(cè)時(shí)，聚乙烯基吡咯烷酮的洗提量為每平方米膜體面積不大于0.5mg。特別是，在中空纖維膜引入到模件中后，40％的乙醇水溶液在此中空纖維膜的內(nèi)側(cè)，即血液側(cè)循環(huán)4小時(shí)，溫度為37℃，PVP的洗提量為每平方米膜體面積不超過0.5mg。作為洗提介質(zhì)，37℃的血液是適宜的；但是，因?yàn)橛H水性聚合物的分量太小而抑制劑的量又較大，PVP的洗提難于定量。除此之外，作為洗提介質(zhì)，水的洗提力也是很差的，因此PVP的洗提難于定量。40％的乙醇水溶液適宜作為洗提介質(zhì)。
采用下述的干濕紡絲法來制備本發(fā)明的血液凈化用聚砜型中空纖維膜。在膜體紡絲剛結(jié)束的時(shí)候，據(jù)推斷存在著(a)PVP夾雜在聚砜型聚合物粒子之間并易于被水洗或熱水洗等處理所除掉，(b)PVP輕微滲入聚砜型聚合物粒子中，難于被水洗或熱水洗等處理所除掉但是可以洗提，以及(c)PVP滲入聚砜型聚合物粒子中并且不能為洗提所除掉。采取常用的措施，即便洗掉了(a)型PVP，也不能將(b)型PVP完全除去，因此尚未不溶解化的PVP據(jù)信在使用過程中會(huì)逐漸從膜體中洗提。在本發(fā)明中，為了降低膜體中PVP的洗提量，給出了一種盡可能多地洗去(b)型PVP的方法。
在本發(fā)明中，洗提和除掉PVP的第一種沖洗方法，是一種利用聚砜型聚合物良溶劑和不良溶劑的混合物對(duì)經(jīng)過成膜工藝后的聚砜型中空纖維膜進(jìn)行沖洗的方法。一般地，混合溶劑的混合比例經(jīng)過調(diào)制，處于不能溶解聚砜型聚合物而能夠溶解尚未不溶解化的PVP的范圍。據(jù)信此類混合溶劑能通過溶脹聚砜型聚合物粒子、軟化膜體表面膜體層上的聚砜型聚合物以及增強(qiáng)PVP的流動(dòng)擴(kuò)散性能等作用，將PVP從聚砜型聚合物粒子間以及密實(shí)膜體層內(nèi)部抽提出來，從而純化膜體的內(nèi)部，其結(jié)果是會(huì)在很大程度上抑制了洗提。
第一種沖洗方法所采用的聚砜型聚合物的良溶劑可以是例如二甲基乙酰胺(此后稱DMAC)、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜(此后稱DMSO)、二甲基甲酰胺等等，它們可以單獨(dú)或混合使用。其中優(yōu)選使用DMAC和/或DMSO。而且，聚砜型聚合物的不良溶劑可以是例如水、異丙醇、乙醇、丙基丙二醇、四甘醇等，其中優(yōu)選采用水。因?yàn)殡S著溶劑的種類和處理溫度的不同，條件是不同的，所以聚砜型聚合物的良溶劑與不良溶劑之間的混合比例并沒有明確規(guī)定；但是，聚砜型聚合物的良溶劑優(yōu)選以百分比30～95wt％應(yīng)用。比如可采用30～60wt％的DMAC水溶液、30～60wt％的N-甲基吡咯烷酮水溶液、50～95wt％的DMSO水溶液等。而且，聚砜型聚合物的每種良溶劑和不良溶劑不一定總是單獨(dú)應(yīng)用，包括至少兩種混合良溶劑與至少兩種混合不良溶劑的混合溶劑就可選用。
處理溫度可以是任何溫度；但是，如果采用的是聚砜型聚合物的良溶劑水溶液，實(shí)施中優(yōu)選不高于水沸點(diǎn)的處理溫度；優(yōu)選10～98℃的范圍，更優(yōu)選30-98℃的范圍，而50～95℃的范圍是最理想的。
在本發(fā)明中，第二種沖洗方法是，將經(jīng)過成膜工藝后的聚砜型中空纖維膜以醇類溶劑進(jìn)行沖洗的方法。將成膜聚砜型聚合物粒子溶脹，從而容易將附著不牢固的PVP清除掉并同時(shí)增大PVP的擴(kuò)散速度。據(jù)推斷，這樣的話就可以將水洗或熱水洗處理難于清除的PVP洗掉了。處理溫度沒有特別的限制，但是優(yōu)選高的溫度。除此之外，當(dāng)處理溫度太高時(shí)，膜體的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變而且膜體的性能會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，因此在本發(fā)明中，沖洗處理適宜在130～160℃的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選135～155℃，更優(yōu)選140～150℃。
可用于本發(fā)明的醇類溶劑是PVP的良溶劑，對(duì)聚砜型聚合物有溶脹活性的所有溶劑都可考慮；但是，從設(shè)備和操作簡(jiǎn)化的角度講，優(yōu)選沸點(diǎn)或分解點(diǎn)不低于130℃的醇類溶劑。其中，優(yōu)選采用甘油。醇類溶劑的含水量越小越好，含水量?jī)?yōu)選5％或更小，更優(yōu)選0.5％或更小。
在第一和第二的兩種沖洗工藝中，在實(shí)施上述的沖洗方法之前，不一定非要將聚砜型中空纖維膜以水或熱水沖洗，以預(yù)先除去一些易于除掉的PVP和聚合物溶液用溶劑。相反地，當(dāng)殘留有聚合物溶液用溶劑時(shí)，會(huì)造成這樣一種結(jié)果，即膜體處于溶脹狀態(tài)，而且對(duì)滲入聚砜型聚合物內(nèi)間隙中的PVP的洗提會(huì)因此而加速。
第一和第二種沖洗方法的具體實(shí)施可以以如下的工藝進(jìn)行說明(1)將用沖洗液浸泡的膜體加熱到任何溫度。(2)將膜體浸入在已調(diào)整到預(yù)定溫度的沖洗液中。(3)以已調(diào)整到預(yù)定溫度的沖洗液對(duì)膜體進(jìn)行淋洗。(4)讓膜體從已調(diào)整到預(yù)定溫度的沖洗液中穿行而過。采用此中的任何一個(gè)方法都可以實(shí)現(xiàn)沖洗，簡(jiǎn)言之，只要能讓經(jīng)過成膜工藝后的聚砜型中空纖維膜與已調(diào)整到預(yù)定溫度的沖洗液充分接觸就足夠了。
根據(jù)處理方法的不同，處理時(shí)間也是不同的，對(duì)于方法(1)～(3)來說，其按分批進(jìn)行，優(yōu)選不少于10分鐘，更優(yōu)選不少于30分鐘。但是，對(duì)于方法(4)，它是一個(gè)連續(xù)的過程，不少于15秒的停留時(shí)間是必要的，更優(yōu)選不少于20秒的停留時(shí)間。一般地，在處理結(jié)束之后，優(yōu)選用水洗和/或熱水洗等方法洗去所用的溶劑。
利用掃描電子顯微鏡對(duì)本發(fā)明的血液凈化用聚砜型中空纖維膜的內(nèi)表面進(jìn)行觀察，可發(fā)現(xiàn)生成有這樣一種結(jié)構(gòu)，聚砜型聚合物纖維(稱為細(xì)纖)沿中空纖維的軸向排列和束集，并且在細(xì)纖間零星存在著間隙。
如后所述，在某些成膜條件下，細(xì)纖會(huì)因撕裂而分離并且細(xì)纖間的間隙會(huì)過分加大。具有這種內(nèi)表面形態(tài)的中空纖維膜失去了表面平滑性，進(jìn)而血液相容性變差，同時(shí)對(duì)溶質(zhì)分子的去除也產(chǎn)生不利影響。因此，本發(fā)明的中空纖維膜優(yōu)選在其內(nèi)表面上不存在≥0.8μm的撕裂間隙。
溶質(zhì)分子的篩分是由溶質(zhì)分子尺寸和膜體孔徑?jīng)Q定的。即，小于膜體孔徑的溶質(zhì)分子可以滲透過膜體，但大于膜體孔徑的溶質(zhì)分子就不能滲透。按照此原理實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)分子的篩分。但是，對(duì)于橫截膜面上結(jié)構(gòu)不均和橫截膜面上孔徑各異的膜體來講，篩分會(huì)在橫截膜體面，即本發(fā)明的選擇性分離膜層上孔徑最小的部位發(fā)生。聚合物區(qū)有稠密結(jié)構(gòu)的部位，其膜體孔徑一般較小，因此可以借助膜截面透射電子顯微鏡圖像對(duì)本發(fā)明的選擇性分離膜層進(jìn)行區(qū)分。即，按固定的步長(zhǎng)將膜截面透射電子顯微鏡圖像進(jìn)行分割，并接著施以圖像分析來確定聚合物區(qū)所占的百分比(聚合物區(qū)百分?jǐn)?shù))。此操作沿膜體厚度方向從中空纖維膜內(nèi)側(cè)向中空纖維膜外側(cè)實(shí)施，于是中空纖維膜在截面方向的分級(jí)百分?jǐn)?shù)分布就明了了。在本發(fā)明中，膜壁上存在著孔徑分布，以0.5～1.0μm的圖像分析寬度沿厚度方向?qū)δけ谶M(jìn)行圖像分析時(shí)，其分級(jí)百分?jǐn)?shù)從所得分級(jí)百分?jǐn)?shù)最大值開始下降，幅度不超過30％，將此膜壁區(qū)定義為選擇性分離膜層并測(cè)定其厚度。
膜體的分級(jí)特性可用多膜層結(jié)構(gòu)模型來解釋。即，假定一個(gè)由許多膜層層壓構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，膜層沿平行于膜體表面(相應(yīng)地，垂直于膜體截面)的方向?qū)⒋四んw切成薄片形成。每一膜層都對(duì)溶質(zhì)分子進(jìn)行篩分，而膜體可能會(huì)在總體上對(duì)多級(jí)濾分產(chǎn)生影響。膜層與膜層之間的平均孔徑不同；但是，就其中的一個(gè)膜層來講，膜層的孔徑是有分布的，并因此，不僅一個(gè)膜層，其具有最小的平均分子量，具有篩分溶質(zhì)的作用，而且多個(gè)膜層，其具有稍大的平均孔徑，還可以捕捉從其它膜層滲透過來的較大的溶質(zhì)分子。換句話說，從小平均孔徑膜層中的較大孔徑的孔洞滲出的溶質(zhì)分子足以為尺寸小于溶質(zhì)分子的孔洞所捕捉，雖然此膜層的平均孔徑有點(diǎn)偏大。因此，有從最小到稍大平均孔徑分布的選擇性分離膜層是適用的。
對(duì)分級(jí)特性的銳度來講，選擇性分離膜層的厚度是重要的。在選擇性分離膜層較薄的情況下，為了讓待除物質(zhì)滲透得更好而擬增加平均孔徑時(shí)，就會(huì)使一種有用的血漿蛋白質(zhì)，清蛋白的滲漏更加容易。這可能是因?yàn)檫x擇性分離膜層有孔徑分布，而且當(dāng)平均孔徑增加時(shí)，能讓清蛋白滲透過的孔的數(shù)目相應(yīng)增多。當(dāng)選擇性分離膜層薄時(shí)，結(jié)果是清蛋白其一旦從某一個(gè)大孔徑的局部滲出，就會(huì)滲透過此膜體，因?yàn)椴淮嬖谀軌虿蹲酱藵B出清蛋白的其它選擇性分離膜層。還有，如果受紡絲條件輕微波動(dòng)等影響而在選擇性分離膜層中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷的話，高分子量物質(zhì)的滲出就更加顯著。另一方面，當(dāng)選擇性分離膜層厚時(shí)，即使膜體的結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，清蛋白的滲出也很少，即，分子量分級(jí)特性變銳了，前提是厚度要大。這是因?yàn)?，如果選擇性分離膜層較厚，即使清蛋白已滲過其中一個(gè)膜層，也可以被選擇性分離膜層的其它膜層所捕捉，繼而從膜體中滲出的清蛋白概率就會(huì)降低。但是，如果選擇性分離膜層太厚時(shí)，滲透阻力會(huì)劇增，因此本發(fā)明中選擇性分離膜層的厚度必須為2～15μm。而且，優(yōu)選3～12μm，最好是5～10μm。
基于篩分效果的考慮，選擇性分離膜層可位于中空纖維膜的內(nèi)側(cè)、截面的中心部分或者中空纖維膜的內(nèi)外兩側(cè)。但是，一般來講，血液是沿中空纖維膜的內(nèi)側(cè)流動(dòng)，因此，為了防止血液中的蛋白質(zhì)滲透入膜體而導(dǎo)致膜孔的堵塞，在本發(fā)明中，優(yōu)選選擇性分離膜層位于中空纖維膜的外側(cè)。
本發(fā)明的血液凈化用聚砜型中空纖維膜在成膜時(shí)，可采用一種業(yè)已廣為人知的干濕成膜工藝。即，首先將聚砜型聚合物和PVP溶解在二者的共同溶劑中，以制備均勻的聚合物溶液。作為能溶解聚砜型聚合物和PVP的共同溶劑，可考慮這幾種溶劑如DMAC、DMSO、N-甲基-2吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、環(huán)丁砜、二噁烷等，以及包括其中的兩個(gè)或多個(gè)的混合溶劑。除此之外，為了控制孔徑，聚合物溶液中可添加水等添加劑。
當(dāng)聚合物溶液的粘度太低時(shí)，膜體的內(nèi)側(cè)上就開始明顯地出現(xiàn)大的宏孔。但是，對(duì)于血液凈化用中空纖維膜，此類宏孔的大量涌現(xiàn)就會(huì)在血液透析過程中加速凝血的發(fā)生，因此在血液透析用中空纖維膜中優(yōu)選不含宏孔。這里的宏孔意指膜體中不含聚合物的空穴，而且其最大孔徑為不小于5μm。另一方面，如果聚合物溶液的粘度太大，噴絲嘴處的出口壓力就會(huì)太高，無法進(jìn)行穩(wěn)定的紡絲。因此，在本發(fā)明中，要求聚合物溶液的粘度在范圍1,500～6,000mPa·s內(nèi)，并優(yōu)選2,000～4,00mPa·s。本發(fā)明中所指的粘度是一個(gè)數(shù)值，是在與成膜條件下噴絲嘴溫度相同的溫度下，利用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)聚合物溶液進(jìn)行測(cè)試而得到。
聚合物溶液的粘度跟PVP的分子量、聚合物溶液中聚砜型聚合物和PVP的含量、聚合物溶液的溫度等有關(guān)，而且所有的因素對(duì)膜體結(jié)構(gòu)的形成都有重大影響。在本發(fā)明中，通過待用起始物的正確選擇以及濃度和溫度條件的適當(dāng)設(shè)置，將聚合物溶液的粘度控制在上述范圍之內(nèi)。
如果聚砜型聚合物樹脂的添加量太小，成膜變難而且膜體的強(qiáng)度變?nèi)酰喾慈绻刻?，?huì)出現(xiàn)一些問題如，紡絲性變差、孔徑過小等；因此添加量?jī)?yōu)選為15～20wt％，更優(yōu)選16～19wt％。但是，有賴于目標(biāo)中空纖維膜的性能，添加量并不一定限制在此范圍之內(nèi)，可以基于此范圍放大或縮小。而且，也可以借助于其它紡絲條件的變化來改變膜體的性能，因此足以求得理想之選。
聚合物溶液中添加PVP的目的是為了讓PVP留在中空纖維膜中而增加膜體的親水性。因此，選用的PVP的分子量是重要的。即，當(dāng)PVP的分子量太小時(shí)，PVP會(huì)在聚合物溶液凝集和目標(biāo)中空纖維膜沖洗的過程中容易從膜體上洗提掉，因此為了讓賦予中空纖維膜親水性所必需的PVP留在中空纖維膜中，有必要把大量的PVP添加到聚合物溶液中。基于此理由，為了提高中空纖維膜中的PVP殘留量，優(yōu)選較大的分子量，K為下式所定義，其值為88～95，優(yōu)選89～94公式1
其中Z是C濃度溶液的相對(duì)粘度，而C是質(zhì)量/體積百分比濃度。
聚合物溶液中聚砜型聚合物和PVP的相對(duì)含量是非常重要，它決定了目標(biāo)中空纖維膜內(nèi)表面上的PVP含量，因?yàn)樵谥锌绽w維膜的內(nèi)表面上，驟凝是通過中空液體與聚合物溶液的接觸而產(chǎn)生的，因此內(nèi)表面含量反映了凝結(jié)表面上所含聚砜型聚合物與PVP的絕對(duì)量之比。如果聚合物溶液中PVP對(duì)聚砜型聚合物的重量比太小，表面PVP含量就不能增加。然而，如果PVP對(duì)聚砜型聚合物的重量比太大，膜體強(qiáng)度就會(huì)變低，而且從膜體的PVP洗提量就不能忽略了。因此，為了至少保證所需的強(qiáng)度要求并使中空纖維內(nèi)表面的PVP含量調(diào)整到30～40％，有必要將聚合物溶液中PVP對(duì)聚砜型聚合物的重量比調(diào)整為0.25～0.5，優(yōu)選0.3～0.48，更優(yōu)選0.35～0.45。
在本發(fā)明中，可選用水或以水為主的凝集液作為中空液體(liquidin hollow)，而且參照目標(biāo)中空纖維膜的膜體性能就足以確定其成分等，雖然不能函蓋全部，一般來講，優(yōu)選水與聚合物溶液用溶劑的混合液。比如，可選用0～60wt％的DMAC水溶液等，特別優(yōu)選0～50wt％的DMAC水溶液。
中空纖維膜的制備是，將上述的聚合物溶液與凝集聚合物溶液用的中空液體經(jīng)由套管孔型雙紡制噴絲嘴同時(shí)擠出至空氣中，讓擠出物跨過20～80cm長(zhǎng)的空氣段，然后浸入位于紡絲噴絲嘴下方、以水為主要成分的凝集浴中完成凝集，并隨后將凝集產(chǎn)物卷繞。
本發(fā)明所指的牽伸率是，中空纖維膜的卷繞速度與聚合物溶液從套管孔型雙紡絲噴絲嘴的環(huán)狀狹縫噴絲嘴中擠出時(shí)候的線擠出速度之比，并且它是一個(gè)數(shù)值，通過將卷繞速度除以聚合物溶液線擠出速度而得到。在低牽伸率的情況下，有必要將噴絲嘴狹縫的寬度調(diào)到足夠小。對(duì)于血液凈化用中空纖維膜來說，常用的膜體厚度在20～60μm的范圍內(nèi)。因此，在低牽伸率的情況下，聚合物溶液的線擠出速度會(huì)因紡絲速度的增加而增加，而噴絲嘴處的壓力損失就會(huì)變大，進(jìn)而紡絲開始變得不穩(wěn)定。除此之外，還會(huì)誘導(dǎo)聚合物溶液的擠出不均勻性，并由此而破壞膜體的結(jié)構(gòu)，而且透水性和溶質(zhì)透過性都會(huì)發(fā)生很大改變。而且，如果狹縫寬度較小，會(huì)出現(xiàn)一些問題，如噴絲嘴的聯(lián)用變難、噴絲嘴本身的制造變難、成本因此而升高等等。相反地，如果紡絲牽伸率太高，即，相對(duì)于噴絲嘴處聚合物溶液的線擠出速度來講卷繞速度太大，結(jié)果是直接在噴絲嘴的下方，就將中空纖維膜內(nèi)表面劇烈地牽伸并凝集，膜體內(nèi)表面的緊密膜體層中就會(huì)因此而形成撕裂形態(tài)，并易于產(chǎn)生特別大孔徑的孔洞，最終能導(dǎo)致一種有用的蛋白質(zhì)，清蛋白的滲出。通過采用一些方法如，改變聚合物溶液的組成、提高聚合物溶液的溫度等以保持聚合物溶液的低粘度，可在某種程度上對(duì)此類問題予以改進(jìn)，但這還是不夠的。因此，在本發(fā)明中，有必要將牽伸率保持在范圍1.1～1.9內(nèi)，優(yōu)選1.1～1.5。
而且，本發(fā)明中聚合物溶液的線擠出速度是指，聚合物溶液在紡制過程中從噴絲嘴擠出時(shí)刻的線速度，并且它是一個(gè)數(shù)值，通過將單位時(shí)間內(nèi)聚合物溶液的擠出流量除以擠出聚合物溶液的噴絲嘴截面積而得到。當(dāng)聚合物溶液的線擠出速度增加時(shí)，聚合物溶液的擠出不均勻性就會(huì)變大并會(huì)誘導(dǎo)膜體結(jié)構(gòu)的不均勻性，繼而就會(huì)形成大孔徑的孔洞而結(jié)果是清蛋白的滲出。在本發(fā)明中，有必要使聚合物溶液的線擠出速度不超過90m/min，并且優(yōu)選不超過70m/min，更優(yōu)選不超過60m/min。聚合物溶液線擠出速度的下限并無特別規(guī)定，但是當(dāng)聚合物溶液的線擠出速度太低時(shí)，聚合物溶液的擠出就會(huì)變得不穩(wěn)定，因而優(yōu)選為至少10m/min。
在本發(fā)明中，選擇性分離膜層的厚度由下述的各種成膜條件來決定。首先，中空液體的種類與濃度是重要的，當(dāng)中空液體中的溶劑含量增加時(shí)，凝集力變?nèi)酰饔靡蚨兊煤途?。結(jié)果是，無法形成密實(shí)的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，而選擇性分離膜層呈現(xiàn)為稀疏結(jié)構(gòu)。其次，聚合物溶液的粘度是重要的，當(dāng)粘度高時(shí)，就會(huì)抑制聚砜型聚合物在凝集過程中的遷移，而且與相同條件下的較低粘度情況相比，選擇性分離膜層要更厚。聚合物溶液的粘度有賴于親水性聚合物的分子量、聚合物溶液中聚砜型聚合物和親水性聚合物的含量、聚合物溶液的溫度等，并且其中任何一個(gè)因素對(duì)選擇性分離膜層的形成都有重要的影響。而且，牽伸率也是一個(gè)重要因素，為了能讓選擇性分離膜層厚，最好是提高牽伸率。影響選擇性分離膜層形成的因素還包括，噴絲嘴和凝集浴之間空氣段的跨度、噴絲嘴尺寸、凝集浴的溫度和成分、紡絲速度、聚合物溶液選用的溶劑等，并且有必要在對(duì)溶質(zhì)透過性、目標(biāo)等適當(dāng)均衡之后將這些參數(shù)合理地進(jìn)行設(shè)置。
按上述方法紡制和卷繞的中空纖維膜采用已知的方法進(jìn)行后處理。即，借助熱水等的沖洗來除掉溶劑和過量的PVP，如果必要的話，在經(jīng)過干燥熱干燥之前，將甘油施用到中空纖維膜上。除此之外，屬于本發(fā)明范圍的另一種方法是，經(jīng)過熱水等的沖洗和干燥熱的干燥步驟之后再進(jìn)行卷繞，而不是將中空纖維膜卷繞之后再進(jìn)行后處理。本發(fā)明的一個(gè)特別重要的實(shí)施方案是，在噴絲嘴處線擠出速度不超過90m/min的條件下，將聚合物溶液的粘度調(diào)整到1,500m～6,000Pa·s，而牽伸率調(diào)整到不大于1.1～1.9。
本發(fā)明在以下的實(shí)施例和比較例中進(jìn)行詳細(xì)說明；但是，本發(fā)明并不受限于此。
本發(fā)明中，透水性和篩分系數(shù)按如下測(cè)定。即，首先組裝一個(gè)微型模件(有效長(zhǎng)度25cm)，它由100個(gè)干燥的聚砜型選擇性滲透中空纖維膜構(gòu)成，然后采用流動(dòng)法測(cè)定透水性，壓力200mmHg，單位ml/Hr/m2/nnHg。繼而，利用牛血漿蛋白測(cè)定β2-Mg和清蛋白的篩分系數(shù)。
至于纖維強(qiáng)度，利用ORIENTEC COMPANY(RTC-1210)制TENSILON對(duì)中空纖維膜進(jìn)行拉伸直至斷裂，斷裂時(shí)所需的最大載荷即強(qiáng)度。實(shí)施例1制備一種均勻的聚合物溶液，包括17重量份的聚砜型樹脂(由AMOCOPERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制造，P-1700)、7重量份的聚乙烯基吡咯烷酮(由BASF COMPANY制造，K-92)和76重量份的DMAC。此聚合物溶液在65℃時(shí)的粘度是3,400mPa·s。此聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，在65℃的條件下，從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，浸入在噴絲嘴下面60cm的55℃水中，并隨后以70m/min的速度卷繞。調(diào)節(jié)聚合物溶液的擠出量以使中空纖維膜的干燥厚度為45μm，聚合物溶液的線擠出速度為49.3m/min而牽伸率是1.42。將得到的中空纖維膜絲束吊起，然后以85℃熱的40wt％DMAC水溶液淋洗80分鐘。然后以90℃的熱水沖洗，并接著浸泡在20％甘油水溶液中以使甘油沾著其上。隨后，以75℃的熱空氣干燥11小時(shí)。繼而，將中空纖維膜浸泡在溶解了600ppm亞硫酸氫鈉和300ppm碳酸鈉的水溶液中，并隨后以25kGy的γ-射線進(jìn)行照射，得到聚砜型血液凈化膜。將得到的中空纖維膜以四氧化鋨水溶液染色，經(jīng)過脫水后封在環(huán)氧樹脂中，固化后，利用超微切片機(jī)切成約60nm的超薄切片，然后以TEM(JEM 2000FX)進(jìn)行觀察。以所得的TEM圖象為依據(jù)，利用圖象分析儀(IP-1000，由ASAHI CHEMICAL INDUSTRYCO.，LTD.制造)從中空纖維膜的內(nèi)表面?zhèn)认蛲獗砻鎮(zhèn)纫?.7μm的間隔來測(cè)定分級(jí)百分?jǐn)?shù)。膜體的測(cè)定結(jié)果和評(píng)估結(jié)果示于表1中。而且，膜體內(nèi)表面的形態(tài)示于Fig.1A和Fig.1B中。表面光滑，并不存在撕裂結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2按照實(shí)施例1相同的方法，只是以130℃的甘油淋洗3小時(shí)而不是以85℃的40％DMAC水溶液淋洗80分鐘，實(shí)現(xiàn)中空纖維膜的洗提和沖洗，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。實(shí)施例3按照實(shí)施例1相同的方法，但取消了為洗提和沖洗中空纖維膜而進(jìn)行的歷時(shí)80分鐘的85℃的40％DMAC水溶液的淋洗，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。實(shí)施例4制備一種均勻的聚合物溶液，包括17重量份的聚砜型樹脂(由AMOCOPERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制造，P-1700)、7重量份的聚乙烯基吡咯烷酮(由BASF COMPANY制造，K-89)和76重量份的DMAC。此聚合物溶液在80℃時(shí)的粘度是1,650mPa·s。此聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，在80℃的條件下，從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，浸入在噴絲嘴下面60cm的55℃水中，并隨后以70m/min的速度卷繞。然后，按照實(shí)施例1相同的方法，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。實(shí)施例5制備一種均勻的聚合物溶液，包括16重量份的聚砜型樹脂(由AMOCOPERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制造，P-1700)、7.8重量份的聚乙烯基吡咯烷酮(由BASF COMPANY制造，K-89)和76.2重量份的DMAC。此聚合物溶液在70℃時(shí)的粘度是2,500mPa·s。此聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，在70℃的條件下，從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，浸入在噴絲嘴下面60cm的55℃水中，并隨后以70m/min的速度卷繞。然后，按照實(shí)施例1相同的方法，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。實(shí)施例6制備一種均勻的聚合物溶液，包括17重量份的聚砜型樹脂(由AMOCOPERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制造，P-1700)、5.5重量份的聚乙烯基吡咯烷酮(由BASF COMPANY制造，K-92)和78.5重量份的DMAC。此聚合物溶液在50℃時(shí)的粘度是2,400mPa·s。此聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，在50℃的條件下，從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，浸入在噴絲嘴下面60cm的55℃水中，并隨后以70m/min的速度卷繞。然后，按照實(shí)施例1相同的方法，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。實(shí)施例7制備一種均勻的聚合物溶液，包括17重量份的聚砜型樹脂(由AMOCOPERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制造，P-1700)、6.3重量份的聚乙烯基吡咯烷酮(由BASF COMPANY制造，K-89)和76.7重量份的DMAC。此聚合物溶液在55℃時(shí)的粘度是2,820mPa·s。此聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，在55℃的條件，從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，浸入在噴絲嘴下面60cm的55℃水中，并隨后以70m/min的速度卷繞。然后，按照實(shí)施例1相同的方法，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。實(shí)施例8按照實(shí)施例1相同的方法，只是以60℃的乙醇淋洗60分鐘而不是以85℃的40％DMAC水溶液淋洗80分鐘，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。實(shí)施例9
按照實(shí)施例1相同的方法，只是聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，從狹縫寬度為85μm的環(huán)形噴絲嘴中而不是狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。而且，此時(shí)聚合物溶液的線擠出速度是36.9m/min，而牽伸率是1.90。比較例1按照實(shí)施例6相同的方法，只是取消了25kGy的γ-射線照射，得到血液滲析用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。比較例2按照實(shí)施例6相同的方法，只是將中空纖維膜浸入水中而不是溶解了600ppm亞硫酸氫鈉和300ppm碳酸鈉的水溶液中，以50kGy的γ-射線進(jìn)行照射，得到血液透析用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。比較例3按照實(shí)施例1相同的方法，只是聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，從狹縫寬度為125μm的環(huán)形噴絲嘴而不是從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。而且，此時(shí)的牽伸率是3.2。受牽伸的影響，膜體內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重撕裂，其形態(tài)示于Fig.2A和Fig.2B中。比較例4按照實(shí)施例1相同的方法，只是聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，從狹縫寬度為50μm的環(huán)形噴絲嘴中而不是從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。而且，此時(shí)的牽伸率是1.0。因?yàn)闋可炻实停阅んw的內(nèi)表面上并不存在撕裂結(jié)構(gòu)；但是卻出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的不均勻性，可能是受聚合物溶液擠出不均勻性的影響所致。其形態(tài)示于Fig.3A和Fig.3B中。比較例5制備一種均勻的聚合物溶液，其包括17重量份的聚砜型樹脂(由AMOCO PERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制造，P-1700)、3.5重量份的聚乙烯基吡咯烷酮(由BASF COMPANY制造，K-92)和79.5重量份的DMAC。此聚合物溶液在50℃時(shí)的粘度是1,250mPa·s。此聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，在50℃的條件下，從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，浸入在噴絲嘴下面60cm的55℃水中，并隨后以70m/min的速度卷繞。然后，按照實(shí)施例1相同的方法，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。比較例6制備一種均勻的聚合物溶液，包括16重量份的聚砜型樹脂(由AMOCOPERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制造，P-1700)、9重量份的聚乙烯基吡咯烷酮(由BASF COMPANY制造，K-92)和75重量份的DMAC。此聚合物溶液在70℃時(shí)的粘度是3,010mPa·s。此聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，在70℃的條件下，從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，浸入在噴絲嘴下面60cm的55℃水中，并隨后以70m/min的速度卷繞。然后，按照實(shí)施例1相同的方法，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。得到的膜體松軟、強(qiáng)度低，而且一碰就會(huì)破碎，因此無法進(jìn)行PVP洗提量的測(cè)定以及性能的評(píng)估。比較例7制備一種均勻的聚合物溶液，包括18重量份的聚砜型樹脂(由AMOCOPERFORMANCE PRODUCTS COMPANY制造，P-1700)、6.9重量份的聚乙烯基吡咯烷酮(由BASF COMPANY制造，K-92)和75.1重量份的DMAC。此聚合物溶液在55℃時(shí)的粘度是7,210mPa·s。此聚合物溶液配合以一種由濃度為15wt％的DMAC水溶液構(gòu)成的中空液體，在55℃條件下，從狹縫寬度為59.5μm的環(huán)形噴絲嘴中擠出，浸入在噴絲嘴下面60cm的55℃水中，并隨后以70m/min的速度卷繞。但是，雖然可能是由于聚合物溶液粘度高之故，在紡制過程中頻頻斷線，而且就膜體本身來講，因?yàn)閿D出失敗所造成的抖動(dòng)，只能成型為卷曲狀的膜體，無法進(jìn)行評(píng)估。比較例8按照實(shí)施例1相同的方法，只是擠出物以125m/min的速度而不是以70m/min的速度進(jìn)行卷繞，得到血液凈化用聚砜型中空纖維膜。測(cè)定結(jié)果見表1。順便說一下，此時(shí)聚合物溶液的線擠出速度是91.2m/min而牽伸率是1.37。因?yàn)榫€擠出速度太高，還有紡制過程中因此而頻頻發(fā)生的斷線，再加上中空纖維截面形狀在紡制過程中出現(xiàn)了偏心，膜體無從收集。
針對(duì)實(shí)施例1～9和比較例1～5的中空纖維膜，進(jìn)行血液殘留的評(píng)估。即，將長(zhǎng)度均為16cm的120個(gè)中空纖維膜組裝成模件，以20ml生理鹽水沖洗，并隨后讓蠕動(dòng)泵取的狗頸動(dòng)脈血在中空纖維腔體中以2ml/min的流率流動(dòng)10分鐘。以5ml生理鹽水將血液沖洗干凈并隨后拆開模件，評(píng)定血液殘留程度。結(jié)果為，比較例2、3和5的中空纖維中發(fā)現(xiàn)有血液殘留，而在其它比較例和所有實(shí)施例的中空纖維中，血液殘留很少或只是微量殘留。
工業(yè)應(yīng)用前景就本發(fā)明的血液凈化用聚砜型中空纖維膜來講，其中空纖維膜內(nèi)表面，即血液側(cè)的聚乙烯基吡咯烷酮的洗提量是非常小的，此中空纖維膜具有優(yōu)異的血液相容性和優(yōu)異的分子量分級(jí)性能。本發(fā)明提供了一種會(huì)非常有助于未來透析治療的人造腎臟。
表1
>(*)在表中，洗提PVP是指當(dāng)40％乙醇在中空纖維膜中循環(huán)時(shí)洗提的PVP的量。(**)ml/Hr/m2/mmHg″--″表示無法測(cè)定。
權(quán)利要求
1.聚砜型血液凈化用中空纖維膜，在膜體中選擇性分離膜層位于中空纖維膜的內(nèi)表面?zhèn)?，而且此膜體含有聚乙烯基吡咯烷酮，其中聚乙烯基吡咯烷酮所含的百分比為1～10wt％，此聚乙烯基吡咯烷酮中的5～50wt％是可溶于水的，并且聚乙烯基吡咯烷酮在中空纖維膜內(nèi)表面上的含量為30～45wt％。
2.權(quán)利要求1的血液凈化用中空纖維膜，其中中空纖維膜內(nèi)表面上的聚乙烯基吡咯烷酮的含量為33～40％。
3.權(quán)利要求1的血液凈化用中空纖維膜，其中當(dāng)中空纖維膜的內(nèi)表面以40％的醇水溶液進(jìn)行循環(huán)洗提時(shí)，聚乙烯基吡咯烷酮的洗提量為每平方米膜體面積不超過0.5mg。
4.權(quán)利要求1的血液凈化用中空纖維膜，其中中空纖維膜的內(nèi)表面上不存在尺寸至少0.8μm的裂隙。
5.權(quán)利要求1的血液凈化用中空纖維膜，其中選擇性分離膜層的厚度是2～15μm。
6.制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其包括，含有15～20wt％聚砜型聚合物的聚合物溶液，在溶液中聚乙烯基吡咯烷酮對(duì)聚砜型聚合物的重量比是0.25～0.5，將其在1,500～6,000mPa·s的粘度下擠出，并在牽伸率1.1～1.9和線擠出速度不超過90m/min的條件下紡絲。
7.制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其包括采用含有15～20wt％聚砜型聚合物的聚合物溶液，在溶液中聚乙烯基吡咯烷酮對(duì)聚砜型聚合物的重量比是0.25～0.5，將其紡制成中空纖維膜，并隨后以物化手段使中空纖維膜中的一些量聚乙烯基吡咯烷酮不溶解化。
8.權(quán)利要求7的制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其中紡制后的中空纖維膜放置于含有至少飽和量水的潤(rùn)濕狀態(tài)，并隨后采用γ-射線進(jìn)行照射以使一些量的聚乙烯基吡咯烷酮不溶解化。
9.權(quán)利要求7的制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其中在使一些量的聚乙烯基吡咯烷酮不溶解化之前，將紡制后的中空纖維膜以溶解聚乙烯基吡咯烷酮并且是聚砜型聚合物良溶劑和不良溶劑的混合溶劑的溶劑進(jìn)行沖洗，以洗提和除掉聚乙烯基吡咯烷酮。
10.權(quán)利要求9的制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其中聚砜型聚合物的良溶劑是二甲基乙酰胺和/或二甲基亞砜，而聚砜型聚合物的不良溶劑是水。
11.權(quán)利要求7的制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其中在使一些量聚乙烯基吡咯烷酮不溶解化之前，將紡制后的中空纖維膜以醇類溶劑進(jìn)行沖洗，以洗提和除掉聚乙烯基吡咯烷酮。
12.權(quán)利要求11的制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其中醇類溶劑是溫度為130～160℃的甘油。
13.權(quán)利要求6的制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其中紡制中空纖維膜放置于含有至少飽和量水的潤(rùn)溫狀態(tài)，并且隨后采用γ-射線照射以使中空纖維膜中的一些量聚乙烯基吡咯烷酮不溶解化。
14.權(quán)利要求13的制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其中中空纖維膜在紡制之后但在以γ-射線照射之前，以溶解聚乙烯基吡咯烷酮并且是聚砜型聚合物良溶劑和不良溶劑的混合溶劑的溶劑進(jìn)行沖洗，以洗提和除掉聚乙烯基吡咯烷酮。
15.權(quán)利要求13的制備血液凈化用聚砜型中空纖維膜的工藝，其中中空纖維膜在紡制之后但在以γ-射線照射之前，采用醇類溶劑沖洗以洗提和除掉聚乙烯基吡咯烷酮。
全文摘要
提出聚砜型血液凈化膜,其具有改進(jìn)的血液相容性和分離特性而且中空纖維膜內(nèi)表面上更低的聚乙烯基吡咯烷酮洗提量,還有其制備工藝。·血液凈化用聚砜型中空纖維膜,在膜體中選擇性分離膜層位于中空纖維膜的內(nèi)表面?zhèn)?且此膜體含有聚乙烯基吡咯烷酮,其中聚乙烯基吡咯烷酮所含的百分比為1－10wt%,此聚乙烯基吡咯烷酮中的5－50%是可溶于水的,并且聚乙烯基吡咯烷酮在中空纖維膜內(nèi)表面上的含量為30～45%?！ぶ苽溲簝艋镁垌啃椭锌绽w維膜的工藝,其包括,將含有聚砜型聚合物和聚乙烯基吡咯烷酮的聚合物溶液在1,500－6,000mPa·s的粘度下擠出,并且在牽伸率為1.1－1.9以及線擠出速度不超過90m/min的條件下紡制?！ぶ苽溲簝艋镁垌啃椭锌绽w維膜的工藝,其包括,采用了含有聚砜型聚合物和聚乙烯基吡咯烷酮的聚合物溶液進(jìn)行中空纖維膜的紡制,并隨后使一些量的聚乙烯基吡咯烷酮不溶解化,如果有必要的話,在使一些量的聚乙烯基吡咯烷酮不溶解化之前,借助溶劑的沖洗將其洗提和除掉。
文檔編號(hào)B01D71/68GK1257434SQ9880526
公開日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1998年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月19日
發(fā)明者福家正哉, 黑木敏明, 田中剛 申請(qǐng)人:旭醫(yī)學(xué)株式會(huì)社