一种血液相容性较好的pvdf分离膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于膜技术领域，涉及一种血液相容性较好的高分子膜技术。
【背景技术】
[0002]近年来随着终末期肾病患者数量的增加，血液净化已成为肾脏治疗的主要手段，血液透析膜是血液净化领域应用最为广泛的方式之一，而血液透析膜是这种方式的核心。目前常用的血液透析膜材料主要有以下两类:纤维素衍生物及其改性膜；聚砜、聚醚砜和聚酰胺等合成高分子透析膜。聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化学稳定性、热稳定性和力学性能，已成为一种新兴的高分子膜用材料，已经在水处理、化工、纺织、食品、生化等领域成功运用。此外，PVDF膜表面能较低，且材料本身无毒，所制备超滤膜通量较高，而且与目前常用于高通量血液透析膜材料的聚醚砜中空纤维膜相比，超滤速度衰减小，有望成为血液分离新材料。但血液透析膜作为与血液直接接触的材料，是血液透析系统中最重要的一环，其对材料的生物相容性尤其是血液相容性要求极高，是影响血液透析治疗效果的关键因素。
[0003]膜材料血液相容性的优劣主要由膜材料的表面性质决定，包括:膜表面自由能、膜表面化学基团的分布、膜表面的亲疏水性、膜表面粗糙度、膜表面电荷性和膜表面相结构等。PVDF膜与血液相接触时，由于PVDF膜具有疏水特性，血浆蛋白易在PVDF膜表面吸附并加速凝血反应形成血栓以及引起一系列的免疫反应。
[0004]从目前研究来看，改善PVDF膜血液相容性的方法主要是在PVDF膜表面引入功能性基团，包括亲水性物质(例如聚乙二醇、两性离子等)和具有抗凝效果的单体(例如肝素、磷酰胆碱)。引入功能性基团的方式主要有膜表面接枝和膜本体接枝。为了防止破坏膜表面的膜孔结构，因此很多研究者选择膜本体接枝的方式对PVDF膜进行改性。碱处理法是一种简单易行、成本低的改性PVDF粉末的方式；而原子转移自由基聚合(ATRP)法是近几年迅速发展的一种活性聚合技术，能够合成确定分子量和低分散性的聚合物，利用ATRP法对PVDF本体进行改性可以有效控制接枝链的链长和链密度。
[0005]聚丙烯酰吗啉(PACM0)是N-取代丙烯酰胺类高分子聚合物的一种，其最显著的特点是同时具有亲水的吗琳基团和疏水的碳链结构，所以既可以溶于水，又可以溶于大多数有机溶剂，亲水性、生物相容性极好，无毒，免疫原性低，对蛋白质吸附、细胞粘附有排斥性能。经PACM0接枝改性后的PVDF膜在接触血液时，PACM0链段可阻碍血浆蛋白、血小板和血红细胞等在膜表面的吸附，进一步阻碍凝血反应的进行，缓解溶血现象，提高膜的血液相容性，而ACM0本身又是一种无毒、免疫原性低、生物相容性较好的物质，不易引发其他的免疫反应，接枝链PACM0以共价键的形式固定在膜上，改性效果能较长久地保持。
【发明内容】
[0006]针对现有PVDF膜血液相容性的不足，本发明所解决的技术问题是提供一种血液相容性较好的PVDF分离膜。同时提供该分离膜的制备方法。本发明利用丙烯酰吗啉对PVDF本体进行接枝改性，改性方法为碱液预处理法或原子转移自由基聚合(ATRP)法。
[0007]所述PVDF分离膜的制备方法包括如下步骤:(1)制备PVDF-g-PACMO共聚物；(2)利用PVDF-g-PACMO共聚物制备PVDF改性分离膜。
[0008]所述碱液预处理制备PVDF-g-PACMO共聚物的方法，包括以下步骤:(1)配制氢氧化钾溶液，在氢氧化钾碱溶液中加入PVDF粉末，将上述溶液置于60°C恒温水浴中，再向上述溶液中加入无水乙醇并搅拌，使PVDF粉末在溶液中充分分散，搅拌反应10-20min，抽滤，蒸馏水反复洗涤以除去产物中的氟化钾和碱液；(2)称取经碱溶液处理后的PVDF粉末加入三口烧瓶中，加入120mlN，N-二甲基甲酰胺(DMF)，60-80°C水浴搅拌溶解，通氮气；在通氮气的情况下向三口烧瓶中加入ACM0，引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，溶解后继续通氮气20分钟，搅拌反应8-12小时得到PVDF-g-PACMO共聚物；反应后的溶液在过量的甲醇中沉淀，抽滤，用蒸馏水冲洗以除去未反应的单体、引发剂、均聚物，最后抽干将共聚产物放入60°C烘箱干燥。
[0009]所述的氢氧化钾溶液的浓度为2.5mol/L ；
[0010]所述步骤(1)中PVDF粉末在碱溶液中的含量为100_150g/L ；
[0011]所述步骤⑴中无水乙醇的添加量为20_30ml/L ；
[0012]所述步骤⑵中碱处理PVDF粉末在反应体系中的含量为50_100g/L ；
[0013]所述步骤⑵中ACM0的添加量为碱处理PVDF粉末质量的0.2-1.5倍；
[0014]所述步骤(2)中AIBN的添加量为碱处理PVDF粉末质量的1 % _3%。
[0015]所述ATRP法制备PVDF-g-PACMO共聚物的方法，包括以下步骤:称取一定量的PVDF粉末溶于50mlN-甲基吡咯烷酮(NMP)中，待其完全溶解后加入N，N, N’，N，’ N” -五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)和丙烯酰吗啉(ACM0)单体；通入30min氮气，再加入溴化亚铜(CuBr)，90°C反应条件下搅拌反应18-30h得到PVDF-g-PACMO共聚物；溶液在过量的甲醇中沉淀，抽滤，沉淀物用蒸馏水冲洗后抽滤，放入60°C烘箱干燥。
[0016]所述的PVDF粉末的添加量为0.05-lg/ml ；
[0017]所述的ACM0单体的添加量为0.2-3mmol/ml ；
[0018]所述的PMDETA的添加量为3-5 μ L/ml ；
[0019]所述的CuBr的添加量为为ACM0质量的0.5% -5%。
[0020]本发明中所述PVDF改性分离膜可以为平板膜或中空纤维膜。
[0021]所述PVDF改性平板膜的制备方法如下:称取PVDF-g-PACMO共聚物粉末和聚乙二醇(PEG)放入盛有DMF的烧瓶中，60°C水浴加热条件下搅拌溶解得到铸膜液，真空脱泡30-60分钟；倾倒少量铸膜液于玻璃板上，用刮膜棒刮制成膜，浸入25°C的凝固浴中固化成膜，待膜从玻璃板上成形脱落后，再置于蒸馏水中24-36小时，蒸馏水冲洗干净得到PVDF-g-PACMO共聚物平板膜。
[0022]所述的铸膜液体系中PVDF-g-PACMO共聚物的含量为10_20% ；
[0023]所述的PEG分子量为10000，添加量为共聚物质量的30-60% ；
[0024]所述的凝固浴为纯水。
[0025]所述PVDF改性中空纤维膜的制备方法如下:称取PVDF-g-PACMO共聚物和PEG在50-70°C下溶解于DMF中得到纺丝液；将纺丝液加入纺丝机釜，加热纺丝机釜，使纺丝液温度在25-60°C，抽真空脱泡处理4-8h;向釜内通入氮气加压，打开计量泵开始纺丝，计量泵转速8-20转/分钟；从喷丝头挤出的中空纤维经过空气浴后进入凝固浴，最终卷绕到卷绕轴上，控制空气浴高度为3-lOcm，卷绕速度为15-30m/min，芯液和外凝固浴均为25°C的纯水；将纺制出的中空纤维膜浸泡在蒸馏水中，定期换水；将中空纤维膜浸泡在甘油的水溶液中1-2天，取出之后晾干得到中空纤维分离膜。
[0026]所述的PVDF-g-PACMO共聚物在溶剂DMF中的含量为15-20 % ；
[0027]所述的PEG分子量为10000，添加量为共聚物质量的30-60%。
[0028]有益效果
[0029]本发明首次利用亲水性、生物相容性好，无毒，免疫原性低，对蛋白质吸附、细胞粘附有排斥性能的丙烯酰吗啉(ACM0)对PVDF粉末进行改性，得到血液相容性较好的PVDF分离膜材料。本发明产品具有工艺简单、成本低、工业化实施容易等特点。本发明制备的PVDF-g-PACMO膜亲水性提高，膜表面上的血小板血红细胞等黏附显著减少，溶血率降低，抗凝血性能提高，血液相容性得到改善。本发明制备的PVDF-g-PACMO膜可作为血液透析分离膜材料进一步开发利用。
【具体实施方式】
[0030]下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地了解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0031]实施例1:
[0032](l)PVDF粉末的碱处