CN104368246A - 一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜及其制备方法，涉及生物材料领域，透析膜为中空纤维膜，中空纤维的平均内径为122-245μm，壁厚22-50μm；包括以下质量份数的各个组分：聚丙烯腈纤维35-60份、醋酸纤维25-40份、偶联剂3-7份和溶剂30-60份；其中，溶剂为丙酮和DMAC或丙酮和DMSO。一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜的制备方法，采用干湿法制备工艺。本发明提供的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜对于牛清蛋白的截留率较高，生物相容性较好，对于维生素B₁₂的透过性较高，且成本较低，是一种较为理想的透析膜材料。

Description

一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜及其制备方法

技术领域

本发明属于生物材料领域，特别涉及一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜及该血液透析膜的制备方法。

背景技术

血液透析膜是利用半透膜的原理，借助膜两侧的溶质梯度、渗透梯度和水压梯度，以达到清除毒素和体内潴留过多的水分，同时补充体内所需的物质，并维持电解质和酸碱平衡的目的。现有的透析膜主要是空心纤维型透析膜，按照膜材料的不同，分为醋酸纤维素和合成材料两大类。按照膜对于水的亲和性分为疏水性和亲水性，一般均采用亲水性。

聚丙烯腈（PAN）是一种疏水性的膜材料，一般需要与亲水性单体共聚，具备亲水性后才可用于血液透析；醋酸纤维，是最早使用的血液透析膜材料，具有机械强度大和对尿素等溶质透过率高等优点，缺点是压密性较差，长时间使用，纤维膜易发生形变，导致膜孔径变小，从而影血液透析效果。

申请号为200580005565.8 的专利文献“改良的除去中分子的透析膜”，公开了一种透析膜，用于处理血液的、亲水性的、半透过性的中空纤维膜，具有基于合成聚合物的整体不对称结构。该中空纤维膜包括在其内表面上的分离层和与其相邻的开孔的支撑层，此外在白蛋白溶液中的超滤速度为5-25ML/(H·M²·MMHG)。该中空纤维膜没有稳定孔的添加物质且对于白蛋白的最大筛分系数为0.005，和对于细胞色素C的筛分系数，其中比例是SKCC≥5·10^-5·UFR_ALB ³-0.004·UFR_ALB ²+0.1081·UFR_ALB-0.25。本发明也涉及一种根据非溶解诱导凝固过程的、制备所述类型的膜的方法，其中由合成第一聚合物和任选的亲水性第二聚合物形成的纺丝溶液通过中空纤维喷嘴的环形间隙被挤出以便形成中空纤维，且同时，凝固介质作为内部填充剂通过中空纤维喷嘴的中心开孔，所述介质起动中空纤维内部的凝固。分离层被体现在中空纤维和膜结构的内侧面。该方法的特征在于内部填充剂含有具有负电荷的聚电解质。

由此可知，该纤维膜的是将合成第一聚合物和任选的亲水性第二聚合物形成的中空纤维，对于白蛋白和细胞色素具有较好的筛分系数，但对于小分子毒素的清除并不理想。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜及其制备方法。

本发明的技术方案：一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，透析膜为中空纤维膜，中空纤维的平均内径为122-245μm，壁厚22-50μm；包括以下质量份数的各个组分：聚丙烯腈纤维35-60份、醋酸纤维25-40份、偶联剂3-7份和溶剂30-60份； 

其中，溶剂为丙酮和DMAC或丙酮和DMSO。

作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

作为优选，所述硅烷偶联剂的型号为KH560。 

作为优选，所述溶剂为丙酮和DMAC，两者的质量之比为0.2-0.5：1。

作为优选，所述溶剂为丙酮和DMSO，两者的质量之比为0.3-0.6：1。

一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜的制备方法，采用干湿法制备工艺，制备步骤如下：

（1）制备纺丝溶液，将聚丙烯腈纤维和醋酸纤维加入到溶剂中，混合均匀，加入偶联剂，在温度下35-70℃搅拌至均匀；

（2）将纺丝溶液放入纺丝液罐内，真空消泡，时间36h；

（3）以水为芯液，芯液压为0.005-0.08MPa；以DMSO为凝固浴，凝固浴中DMSO的浓度为45%-65%，温度55-70℃；

（4）调整纺丝液罐压力为0.2-0.8MPa，温度45-80℃，喷丝头温度43℃，设置收集筒的转速为200-600r/min，开始进行纺丝，即可制备得到聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜。

作为优选，凝固浴中DMSO的浓度为55%-65%，温度57-65℃。

有益效果：本发明提供的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，是利用疏水性的PAN材料和亲水性的纤维素材料醋酸纤维合成的一种中空纤维血液透析膜，透析膜具有半亲水性，对于大分子蛋白的截留率较高，而且结合了PAN和醋酸纤维的优势，改善透析膜的耐压性能，减少了透析过程中的过敏毒素的产生。

因此，本发明提供的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜对于牛清蛋白的截留率较高，生物相容性较好，对于维生素B₁₂的透过性较高，且成本较低，是一种较为理想的透析膜材料。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，透析膜为中空纤维膜，包括以下质量份数的各个组分：聚丙烯腈纤维35份、醋酸纤维25份、KH560偶联剂3份、丙酮10份和DMAC 25份。 

根据本发明提供的制备方法制备聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，采用干湿法制备工艺，制备步骤如下：

（1）制备纺丝溶液，将聚丙烯腈纤维和醋酸纤维加入到溶剂中，混合均匀，加入偶联剂，在温度下45℃搅拌至均匀；

（2）将纺丝溶液放入纺丝液罐内，真空消泡，时间36h；

（3）以水为芯液，芯液压为0.02MPa；以DMSO为凝固浴，凝固浴中DMSO的浓度为55%，温度65℃；

（4）调整纺丝液罐压力为0.6MPa，温度50℃，喷丝头（0.1/0.2 mm）温度43℃，设置收集筒的转速为600r/min，开始进行纺丝，即可制备得到聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜。

制备的中空纤维的平均内径为105μm，壁厚32μm。

对制备的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜进行测定，其水超滤性为35.5mL·m^-2·h^-1·mmHg^-1；牛清蛋白截留率99.3%；尿素透过性174 P_m·10⁴·cm·min^-1；维生素B₁₂透过率85 P_m·10⁴·cm·min^-1；拉伸强度为43.3MPa。

实施例 2：

一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，透析膜为中空纤维膜，包括以下质量份数的各个组分：聚丙烯腈纤维60份、醋酸纤维40份、KH560偶联剂7份、丙酮20份和DMAC 40份。

根据本发明提供的制备方法制备聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，采用干湿法制备工艺，制备步骤如下：

（1）制备纺丝溶液，将聚丙烯腈纤维和醋酸纤维加入到溶剂中，混合均匀，加入偶联剂，在温度下50℃搅拌至均匀；

（2）将纺丝溶液放入纺丝液罐内，真空消泡，时间36h；

（3）以水为芯液，芯液压为0.02MPa；以DMSO为凝固浴，凝固浴中DMSO的浓度为60%，温度60℃；

（4）调整纺丝液罐压力为0.6MPa，温度55℃，喷丝头（0.3/0.6 mm）温度43℃，设置收集筒的转速为600r/min，开始进行纺丝，即可制备得到聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜。

制备的中空纤维的平均内径为216μm，壁厚46μm。

对制备的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜进行测定，其水超滤性为38.3mL·m^-2·h^-1·mmHg^-1；牛清蛋白截留率99.2%；尿素透过性177 P_m·10⁴·cm·min^-1；维生素B₁₂透过率81 P_m·10⁴·cm·min^-1；拉伸强度为42.7MPa。

实施例 3：

一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，透析膜为中空纤维膜，包括以下质量份数的各个组分：聚丙烯腈纤维47份、醋酸纤维31份、KH560偶联剂5份、丙酮18份和DMSO 36份。 

根据本发明提供的制备方法制备聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，采用干湿法制备工艺，制备步骤如下：

（1）制备纺丝溶液，将聚丙烯腈纤维和醋酸纤维加入到溶剂中，混合均匀，加入偶联剂，在温度下55℃搅拌至均匀；

（2）将纺丝溶液放入纺丝液罐内，真空消泡，时间36h；

（3）以水为芯液，芯液压为0.03MPa；以DMSO为凝固浴，凝固浴中DMSO的浓度为60%，温度60℃；

（4）调整纺丝液罐压力为0.6MPa，温度60℃，喷丝头（0.2/0.4 mm）温度43℃，设置收集筒的转速为600r/min，开始进行纺丝，即可制备得到聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜。

制备的中空纤维的平均内径为189μm，壁厚38μm。

对制备的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜进行测定，其水超滤性为36.7mL·m^-2·h^-1·mmHg^-1；牛清蛋白截留率99.3%；尿素透过性178 P_m·10⁴·cm·min^-1；维生素B₁₂透过率84 P_m·10⁴·cm·min^-1；拉伸强度为44.1MPa。

实施例4：

一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，透析膜为中空纤维膜，包括以下质量份数的各个组分：聚丙烯腈纤维35-60份、醋酸纤维25-40份、KH560偶联剂3-7份、丙酮12份和DMSO 36份。 

根据本发明提供的制备方法制备聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，采用干湿法制备工艺，制备步骤如下：

（1）制备纺丝溶液，将聚丙烯腈纤维和醋酸纤维加入到溶剂中，混合均匀，加入偶联剂，在温度下45℃搅拌至均匀；

（2）将纺丝溶液放入纺丝液罐内，真空消泡，时间36h；

（3）以水为芯液，芯液压为0.03MPa；以DMSO为凝固浴，凝固浴中DMSO的浓度为58%，温度60℃；

（4）调整纺丝液罐压力为0.7MPa，温度60℃，喷丝头（0.1/0.4 mm）温度43℃，设置收集筒的转速为600r/min，开始进行纺丝，即可制备得到聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜。

制备的中空纤维的平均内径为113μm，壁厚48μm。

对制备的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜进行测定，其水超滤性为31.5mL·m^-2·h^-1·mmHg^-1；牛清蛋白截留率99.1%；尿素透过性171 P_m·10⁴·cm·min^-1；维生素B₁₂透过率79 P_m·10⁴·cm·min^-1；拉伸强度为42.8MPa。

实施例5：

一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，透析膜为中空纤维膜，包括以下质量份数的各个组分：聚丙烯腈纤维35-60份、醋酸纤维25-40份、KH560偶联剂3-7份、丙酮16份和DMSO 32份。

根据本发明提供的制备方法制备聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，采用干湿法制备工艺，制备步骤如下：

（1）制备纺丝溶液，将聚丙烯腈纤维和醋酸纤维加入到溶剂中，混合均匀，加入偶联剂，在温度下55℃搅拌至均匀；

（2）将纺丝溶液放入纺丝液罐内，真空消泡，时间36h；

（3）以水为芯液，芯液压为0.03MPa；以DMSO为凝固浴，凝固浴中DMSO的浓度为57%，温度60℃；

（4）调整纺丝液罐压力为0.6MPa，温度55℃，喷丝头（0.1/0.3 mm）温度43℃，设置收集筒的转速为600r/min，开始进行纺丝，即可制备得到聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜。

制备的中空纤维的平均内径为108μm，壁厚38μm；

对制备的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜进行测定，其水超滤性为37.3mL·m^-2·h^-1·mmHg^-1；牛清蛋白截留率99.2%；尿素透过性188 P_m·10⁴·cm·min^-1；维生素B₁₂透过率88 P_m·10⁴·cm·min^-1；拉伸强度为44.7MPa。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，其特征在于，透析膜为中空纤维膜，中空纤维的平均内径为122-245μm，壁厚22-50μm；包括以下质量份数的各个组分：聚丙烯腈纤维35-60份、醋酸纤维25-40份、偶联剂3-7份和溶剂30-60份； 

    其中，溶剂为丙酮和DMAC或丙酮和DMSO。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。

3.根据权利要求2所述的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂的型号为KH560。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，其特征在于：所述溶剂为丙酮和DMAC，两者的质量之比为0.2-0.5：1。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜，其特征在于：所述溶剂为丙酮和DMSO，两者的质量之比为0.3-0.6：1。

6.一种根据权利要求1所述的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜的制备方法，其特征在于，采用干湿法制备工艺，制备步骤如下：

（1）制备纺丝溶液，将聚丙烯腈纤维和醋酸纤维加入到溶剂中，混合均匀，加入偶联剂，在温度下35-70℃搅拌至均匀；

（2）将纺丝溶液放入纺丝液罐内，真空消泡，时间36h；

（3）以水为芯液，芯液压为0.005-0.08MPa；以DMSO为凝固浴，凝固浴中DMSO的浓度为45%-65%，温度55-70℃；

（4）调整纺丝液罐压力为0.2-0.8MPa，温度45-80℃，喷丝头温度43℃，设置收集筒的转速为200-600r/min，开始进行纺丝，即可制备得到聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜。

7.根据权利要求6所述的聚丙烯腈/醋酸纤维复合血液透析膜的制备方法，其特征在于：凝固浴中DMSO的浓度为55%-65%，温度57-65℃。