[发明专利]一种具有梯度孔结构的聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维膜及其制备方法

说明书

本发明提供了利用热致相分离与非溶剂致相分离法耦合以制备出具有梯度孔结构的聚(4‑甲基‑1‑戊烯)中空纤维膜的方法，包括：首先将聚(4‑甲基‑1‑戊烯)与稀释剂高温混匀，通过挤出一次成型，经空气段后进入冷却浴冷却发生热致相分离与非溶剂相分离，最后萃取出稀释剂得到中空纤维膜。本发明方法制备的中空纤维膜具有提高的安全性，并且易于调控聚(4‑甲基‑1‑戊烯)‑稀释剂体系中热致相分离与非溶剂致相分离过程，从而获得具有更好力学强度、气体渗透性及耐血浆浸润性的聚(4‑甲基‑1‑戊烯)膜。本发明还提供聚(4‑甲基‑1‑戊烯)中空纤维膜及其用于人工膜肺领域的用途。

技术领域

本发明涉及一种具有梯度孔结构的聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维膜及制备方法，具体涉及采用热致相分离法与非溶剂相分离集成工艺制备具有梯度孔结构的聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维膜的方法及通过该方法制备的中空纤维膜。

背景技术

体外膜肺氧合(Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO)系统，具有替代人体肺脏调节血液内氧气与二氧化碳含量的功能，现已成为治疗急性呼吸疾病、等待肺移植阶段及心血管手术等过程中的重要医疗设备。ECMO由膜式氧合器、血泵、气体混合器及各种管路及监视器构成。膜式氧合器是气血交换的关键场所，是ECMO系统的核心部件，其在工作中要求膜需具有良好的气体渗透性能及抗血液浸润性。

目前ECMO用膜主要是聚烯烃中空纤维膜，包括聚丙烯(Polypropene,PP)与聚(4-甲基-1-戊烯)(Polymethylpentene，PMP)，其主要加工方法为热致相分离(Thermallyinduced phase separation,TIPS)法。TIPS法首先由Castro在美国专利US4247498(1981)中提出，可通过调节聚合物浓度、稀释剂体系及配比以实现高强度、高孔隙率的海绵体微孔结构，现已成为聚合物微孔膜的重要制备手段。专利CN1301149C、CN1121896C、CN1136035C、CN1141169C、CN110538582A及CN110548411A中详细地描述了采用聚烯烃高温良溶剂与非溶剂作为稀释剂，通过TIPS法制备具有非对称结构的聚烯烃中空纤维膜的方法。但由于聚(4-甲基-1-戊烯)的熔融温度与结晶温度相近，导致聚(4-甲基-1-戊烯)在TIPS过程中的相分离与结晶行为调控难度大，以至于很难实现高性能聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维膜的连续化稳定生产，目前仅有3M一家能够提供满足ECMO用的聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维膜产品。此外，在上述部分专利描述中，涉及多种对环境或人体有毒性的有机溶剂，这将极大影响聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维膜的安全性。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维梯度孔膜的制备方法，所述方法可避免使用有毒的有机溶剂并可获得具有更好性能的聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维梯度孔膜。

本发明的聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维梯度孔膜的制备方法包括如下步骤：

1)制备铸膜液：将质量分数为20％-40％的聚(4-甲基-1-戊烯)、质量分数为60％-80％的稀释剂混合均匀作为铸膜液；

2)挤出成型：将步骤1)所述铸膜液通过200-270℃的挤出机以20-100m/min的速度挤出成中空纤维状；

3)相分离与固化：将步骤2)所述中空纤维在经过1-300ms的空气段后进入温度为0-50℃的冷却浴中，继而固化成膜；

4)萃取除稀释剂：将步骤3)中的膜浸入萃取剂中，脱除膜中的稀释剂；

5)将步骤4)中脱除稀释剂后的膜置于烘箱中烘干获得所述的聚(4-甲基-1-戊烯)中空纤维梯度孔膜。