整体非对称膜、所述膜的制备方法和其用途的制作方法

专利名称：整体非对称膜、所述膜的制备方法和其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种整体非对称膜、其制备方法和其用途。
整体非对称膜和它们的制备方法是已知的，并且描述于例如EP0828553B1、EP0361085B1和EP0168783B1中。在所引用的专利说明书和本发明中，整体非对称膜被理解为是具有分离层和支撑层的膜，该分离层和支撑层由相同的材料组成并且在制得该膜的同时形成，因此这两层作为整体组件连接在一起。这类膜被用于例如医药领域(例如在血液透析中)和食品工业(例如饮料的脱醇)中的分离操作。
与整体非对称膜相比，复合膜具有多层结构—其中在随后的(即单独的)工艺步骤(例如用成膜聚合物涂覆或者用形成该聚合物的单体接枝)中将致密的分离层施加在先前制得的(微)多孔支撑层或支撑膜上。该单独的工艺步骤在整体非对称膜的制备中是不必要的，在该膜的制备中仅仅通过将用于形成所述成型膜的聚合物溶液与沉淀剂体系接触而产生所述分离层和支撑层。
在膜评价中的基本标准是它的分离特性，即它的截留效果和它的分离效率。截留在这里被理解为特定尺寸的分子或物质的排除极限，其取决于膜的分离层中孔隙的直径。分离效率可提供有关膜的选择性的信息。
例如在血液透析中，重要的是最大限度地减少高分子蛋白质例如白蛋白(分子量65000道尔顿)从透析患者的血液中的损失。换句话说，所述膜应该对于白蛋白具有尽可能接近于0.000的筛分系数SC。同时，所述膜应该不仅对脲和低分子尿毒症毒素例如肌酸酐或磷酸盐而且对“中等分子”即中等分子量的蛋白质例如β2-微球蛋白具有尽可能高的渗透作用。这意味着所述膜应该对β2-微球蛋白具有理想地尽可能接近于1.000的SC。
然而，目前已知的膜不能令人满意地满足这些要求。对于β2-微球蛋白或者对于通常被用作β2-微球蛋白的标记分子的细胞色素c而言，目前已知的膜的SC显著地低于1。同时，对于白蛋白而言得到的筛分系数尽管接近于0，但通常仍然显著高于天生的肾脏。例如，根据EP 828553的实施例13制备的膜对细胞色素c的筛分系数为0.75，对白蛋白的筛分系数为0.05。EP0168783B1中公开的膜尽管具有低白蛋白筛分系数(0.005)，但不能实现令人满意的对中等分子的分离效率。
因此，仍然需要具有提高的分离效率的整体非对称膜。
因此，本发明的目的是至少减少上述缺陷。
通过一种制备具有至少一个分离层和邻接该分离层的支撑层的整体非对称膜的方法实现了该目的，该方法包括以下步骤a)制备包含成膜聚合物和溶剂体系的纺丝溶液，b)通过成型装置将所述纺丝溶液转化成具有第一和第二表面的成型体，c)将所述第一和/或第二表面与沉淀剂体系接触，使得形成在第一和/或第二表面上具有分离层的膜，和d)清洗和如果必要的话干燥所述膜，其特征在于在步骤c)中所述沉淀剂体系包含具有固定负电荷的聚电解质。
令人惊奇地，本发明的方法能够制得与通过已知方法制备的膜相比在中等分子例如细胞色素c和高分子蛋白质例如白蛋白之间具有显著更高的分离效率的整体非对称膜。在下文详细描述的本发明方法的一个优选实施方案中，可以制得对细胞色素c的筛分系数SCCC高达1.000并且同时对牛血清的筛分系数SCAlb低至0.000的膜。
由于白蛋白的优异的保留性和明显的分离特性，因此可以使本发明的膜的结构或分离层更开放，而不会造成不希望的牛血清白蛋白的筛分系数的增加。这同时使得对细胞色素c的筛分系数进一步增加，以及可以进一步改进对低分子蛋白质例如β2-微球蛋白的清除作用。令人惊奇地，本发明方法的许多实施方案提供了不仅表现出上述提高的选择性而且还表现出以增大的超滤速率形式的提高的渗透性的整体非对称膜，如实施例所示的。此外，通过本发明的方法制备的整体非对称膜通常具有改进的热原保留性。还必须指出的是，本发明的方法可以仅仅借助于在制备膜的已知方法中非常微小的技术变化而实施，即通过使用在任何情况下仅仅加入具有固定负电荷的聚电解质的沉淀剂体系。
在本发明的上下文中，具有固定负电荷的聚电解质是含有具有负电荷的官能团或者可以在足够碱性的介质中形成所述官能团的聚合物，所述官能团与该聚合物共价连接。这意味着所述负电荷也必定是共价的，即牢固地连接在该聚合物上。
重要的是用于本发明方法的具有固定负电荷的聚电解质实际上是具有上述性能的聚合物，即其中大量的、优选至少数百个、尤其优选至少数千个的单体单元是共价连接的分子，从而导致优选＞7000道尔顿、尤其优选＞70000道尔顿的分子量。在所述沉淀剂体系中使用具有固定负电荷的低分子电解质例如其三个酸基团可以形成三个负离子的柠檬酸会导致不能表现出提高的分离效率的膜。另外重要的是，用于本发明方法的聚电解质具有固定负电荷。如果将具有固定正电荷的聚电解质例如乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵的共聚物加入内部填料中，则所得的膜再次不能表现出提高的分离效率。
在所述沉淀剂体系中合适的具有固定负电荷的聚电解质包括例如具有酚基团的聚合物。在本发明方法的一个优选实施方案中，步骤c)中的沉淀剂体系包含选自以下的具有固定负电荷的聚电解质聚磷酸、聚磺酸或聚羧酸，特别地在最后一种情况下为丙烯酸的均聚物和共聚物。关于提高通过本发明方法制备的膜的分离性能，已证明以下物质是特别有效的-部分交联的丙烯酸类，-甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物，-丙烯酸和乙烯基吡咯烷酮的共聚物，和-丙烯酸、乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸月桂基酯的共聚物。
当选择完全可溶于用来形成所述分离层的沉淀剂体系中而不是该沉淀剂体系的单个组分中的具有固定负电荷的聚电解质时，观察到在中等分子例如细胞色素c与高分子蛋白质例如白蛋白之间的分离效率特别显著地提高。
此外，当选择用于本发明方法的具有固定负电荷的聚电解质以使得其在与所述纺丝溶液接触时优选完全沉淀时，观察到在中等分子与高分子蛋白质之间的分离效率特别显著地提高。
相对于用来形成所述分离层的沉淀剂体系的重量，所述具有固定负电荷的聚电解质的重量比例优选为0.01～10wt％，尤其优选为0.05～1wt％。对于低于0.01wt％的值而言，没有观察到上述分离效率的诱人的增加效果。对于高于10wt％的值而言，所述聚电解质的溶解性通常不够并且所得膜的超滤速率降低。
在本发明方法的步骤a)中，制备包含所述已知成膜聚合物之一的纺丝溶液。成膜聚合物的选择尤其取决于其中使用如此制备的膜的介质。例如，为了确保相应的分离介质对所述膜的必要润湿，疏水性成膜聚合物将用于疏水性分离介质，亲水性成膜聚合物用于亲水性分离介质。同时，所述成膜聚合物必须不溶于分离介质中。
为了制得用于亲水性分离介质(其还包括例如用于血液透析的介质)的膜，用于本发明方法的步骤a)的成膜聚合物优选是纤维素聚合物，即纤维素或纤维素衍生物，例如苄基纤维素、二醋酸纤维素或三醋酸纤维素、或二乙基氨基乙基纤维素或者这些聚合物的混合物。
在本发明方法的另一个优选实施方案中，用于步骤a)的成膜聚合物是尤其优选选自聚砜、聚苯砜、聚醚砜、聚芳醚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚酮和聚苯硫醚、或选自所述聚合物的改性体、或选自所述聚合物的混合物、或者选自所述聚合物的单体的共聚物的合成聚合物。
在所述纺丝溶液中成膜合成聚合物的浓度适当地处于12～30wt％的范围内，优选处于15～25wt％的范围内。低于12wt％的浓度会在实施纺丝工艺中和在所得膜的机械稳定性中产生缺陷。对于高于30wt％的浓度而言，所得膜的结构太致密，并且因此该膜的渗透性太低。
由于上述成膜合成聚合物或多或少地呈明显的疏水性，因此这些聚合物适用于制备用于不溶解该膜的疏水性分离介质的膜。
为了制备用于亲水性分离介质的膜，可以在本发明方法的步骤a)中使用被分离介质原样充分润湿而不溶于其中的(共)聚合物，例如选自聚酰胺、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚-聚酰胺嵌段共聚物、聚环氧乙烷-聚碳酸酯嵌段共聚物的亲水性聚合物，或者改性的最初为亲水性的聚合物例如以磺酸基团改性的聚砜或聚醚砜；作为选择，在本发明方法的另一个优选实施方案中，也还可以另外使用一方面与所述成膜聚合物相容以及另一方面确保所得膜在亲水性分离介质中可充分润湿的亲水性聚合物制备所述纺丝溶液。这类亲水性聚合物优选选自聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙二醇单酯、聚山梨醇酯例如聚氧乙烯失水山梨糖醇单油酸酯、或者羧甲基纤维素。还可以使用所述亲水性聚合物的结构单元的共聚物。此外，可以使用所述亲水性聚合物的混合物，其中这些聚合物可以具有相差例如5或更大的倍数的多种分子量。尤其优选将聚乙烯基吡咯烷酮用作制备所述纺丝溶液的附加亲水性聚合物。
除了其确保在亲水性分离介质中的润湿作用之外，用于制备纺丝溶液的所述附加亲水性聚合物还具有提高纺丝溶液的粘度的作用。此外，在膜结构的形成中，它们还可以起到成核剂和/或成孔剂的作用。在每一情况下相对于本发明方法的步骤a)中的纺丝溶液的重量，附加使用的所述亲水性聚合物以0.1～30wt％，优选1～25wt％，尤其优选5～17wt％的浓度使用。相当大比例的所述附加亲水性聚合物在本发明的膜制备方法的步骤d)中的抽提期间被洗去。然而，由于在亲水性分离介质中需要的所得膜的润湿性，因此一定比例的所述附加亲水性聚合物必须保留在所得膜中。在每一情况下相对于最终膜的重量，该比例优选处于1～15wt％范围内，尤其优选处于3～10wt％范围内。
用于制备所述纺丝溶液的溶剂体系必须根据所述成膜聚合物选择。如果在本发明方法的步骤a)中将疏水性合成聚合物用作成膜聚合物以及使用附加亲水性聚合物，本发明的溶剂体系包含例如极性非质子溶剂如∈-己内酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮，或其混合物。此外，所述溶剂体系还可以含有助溶剂，例如在∈-己内酰胺的情形下为γ-丁内酯、碳酸亚丙酯或聚亚烷基二醇。另外，所述溶剂体系还可以含有用于成膜聚合物的非溶剂，例如水、甘油或低分子醇如乙醇或异丙醇。
如果将通过本发明的方法制备平板膜，则在脱气和过滤以除去未溶解的颗粒之后在步骤b)中借助于制备平板膜的已知成型装置例如刮刀将纺丝溶液转化成具有第一表面—即上表面和第二表面—即下表面的成型体。在本发明方法的步骤c)中，然后将具有其上表面和/或下表面的成型体与包含具有固定负电荷的聚电解质的沉淀剂体系接触，使得形成在其上表面和/或下表面上具有分离层的整体非对称平板膜。最后，在步骤d)中清洗本发明方法的整体非对称膜以除去所述溶剂体系的残留物和其他被溶解的有机组分、抽提、以及如果必要的话干燥该膜。
本发明的方法优选用于制备中空纤维膜。以下陈述因此涉及到中空纤维膜的制备。本领域那些技术人员能够容易地将下面描述的制备方法应用于平板膜制备所必需的步骤。
在制备中空纤维膜的优选方法中，用于本发明方法的步骤b)的成型装置例如为常规的中空纤维模具，通过其环形狭缝将先前脱气和过滤的纺丝溶液转化成具有作为第一表面的面向内腔的内表面和作为第二表面的外表面的中空纤维成型体。此外，所述纺丝溶液可以在步骤b)中转化成具有多个内侧的中空纤维成型体。
在本发明方法的一个优选实施方案中，将用于所述成膜聚合物的沉淀剂体系挤出通过在中空纤维模具中与所述环形狭缝同轴设置的中心膜具开孔，由此该沉淀剂体系同时为稳定中空纤维的内腔的内部填料。当离开中空纤维模具之后，在步骤c)中将该沉淀剂体系与中空纤维成型体的内表面接触，其结果是形成具有面向内腔的分离层的整体非对称中空纤维膜。
所述内部填料包含前述溶剂之一，优选另外用于制备所述纺丝溶液的溶剂。作为选择，所述内部填料可以包含用于制备所述纺丝溶液的溶剂体系。在每一情况下，所述内部填料还含有非溶剂，该非溶剂可促使成膜聚合物凝聚并因此形成面向内腔的分离层，以及可溶解存在于所述纺丝溶液中的其他亲水性聚合物。如果在用于制备所述纺丝溶液的溶剂体系中含有非溶剂，则所述内部填料可以含有相同的非溶剂，所述内部填料中非溶剂的浓度自然地比所述溶剂体系中的大以实现令人满意的沉淀作用。然而，对于内部填料而言，还可以使用不同于用于制备所述纺丝溶液的溶剂体系中的那些的非溶剂。最后，还可以在所述沉淀剂体系中使用不同非溶剂的混合物。在本发明的方法中，在步骤c)中使用并且充当沉淀剂体系的内部填料包含具有固定负电荷的聚电解质。
根据邻接面向内腔的分离层的支撑层和中空纤维膜的外表面所需的结构，在本发明方法的一个优选实施方案中，在中空纤维从中空纤维模具中排出之后在浸入外部凝聚浴和通过该浴之前首先横穿过空气隙。尤其优选借助于水蒸气来控制空气隙中的温度和相对湿度，以例如通过从经调节的氛围中计量吸收非溶剂而在中空纤维的外部上开始凝聚之前设置规定条件，其结果是出现缓慢的凝聚。然后可以在外部凝聚浴(优选是经温度控制的、优选是水浴)中完成扩散诱导的凝聚，并且可以将膜结构固定。如果由于内部液体的沉淀作用，甚至在浸入外部凝聚浴之前中使得空纤维完全从内部沉淀到外部，则外部凝聚浴的作用被限于将膜结构固定和确保中空纤维的抽提。不使用阻止在外部中空纤维侧上凝聚的经调节的空气隙，还可以进行挤出直接进入与内部填料相比具有较弱沉淀作用的外部凝聚浴中。
在本发明方法的以上实施方案中，将具有固定负电荷的聚电解质加入内部填料，以得到具有面向内腔的分离层的整体非对称中空纤维膜，所述分离层包含以物理连接形式的具有固定负电荷的聚电解质。
然而，对于本发明的方法而言，还可以借助于外部凝聚浴将转化成中空纤维成型体的纺丝溶液完全从外部沉淀到内部，由此该外部凝聚浴含有溶解的具有固定负电荷的聚电解质。在该情况下，得到具有外分离层的整体非对称中空纤维膜，所述分离层包含物理连接的具有固定负电荷的聚电解质。
此外，采用本发明的方法可以使转化成中空纤维成型体的纺丝溶液同时与所述内部填料以及所述外部填料接触和使其凝聚，由此将具有固定负电荷的聚电解质溶解于内部填料和外部凝聚浴中。所述外部凝聚浴中具有固定负电荷的聚电解质可以与所述内部填料中的相同，从而所述外部凝聚浴和所述内部填料中的聚电解质浓度处于上述范围内以及所述外部凝聚浴和所述内部填料中的聚电解质浓度可以相同或不同。类似地，可以将具有固定负电荷的聚电解质溶于外部凝聚浴中，该聚电解质不同于溶解在内部液体中的具有固定负电荷的聚电解质，从而所述外部凝聚浴和所述内部液体中的聚电解质浓度处于所述范围内并且可以相同或不同。所得的整体非对称中空纤维膜具有面向内腔的层和外分离层，所述分离层含有相同或不同的物理连接的具有固定负电荷的聚电解质。
根据本发明方法的步骤b)和c)的教导，在任何情况下必须确保将转化成中空纤维成型体的纺丝溶液与具有凝聚作用的内部填料和/或外部凝聚浴接触，所述内部填料和/或外部凝聚浴含有具有固定负电荷的聚电解质。
在整体非对称结构凝聚和固定之后，在本发明方法的步骤d)中抽提、和如果必要的话干燥该膜、以及如果必要的话使其变形，以提高纤维束中的中空纤维膜的交换性能。最后，通过常用方法处理中空纤维膜，例如缠绕在线轴上或者加工成具有合适的长丝数和长度的纤维束。在制得纤维束之前还可以为中空纤维膜提供例如以复丝形式的附属丝，以确保中空纤维膜彼此分离以及使得在单个中空纤维膜周围更好地流动。
本发明的目的进一步通过具有至少一个分离层和支撑层的整体非对称膜来实现，该膜的特征在于具有固定负电荷的聚电解质被物理连接在分离层中。
与目前已知的膜相比，这类膜令人惊奇地表现出在中等分子例如细胞色素c与高分子蛋白质例如白蛋白之间显著提高的分离效率。在将于实施例中详细描述的优选实施方案中，本发明的膜表现出对细胞色素c的筛分系数SCCC高于0.9，同时对牛血清白蛋白的筛分系数SCAlb低于0.003。除了上述提高的选择性之外，在许多情况下还发现还观察到以提高的超滤速率形式的提高的渗透性。此外，本发明的整体非对称膜具有提高的热原保留性。
本发明的膜可以是平板膜或中空纤维膜的形式，由此以上对本发明方法的描述类似地适用于形成膜的聚合物、适用于可能存在的任何附加亲水性聚合物、以及适用于具有固定负电荷的聚电解质。
因此，本发明的整体非对称膜包含在其一侧或两侧上具有分离层和包含于其中的具有固定负电荷的聚电解质的平板膜，和具有面向内腔的和/或外部的分离层和包含于其中的具有固定负电荷的聚电解质的中空纤维膜。
本发明的膜的特征在于在膜的分离层中具有固定负电荷的聚电解质被物理连接。这意味着所述聚电解质在本发明膜的分离层中不是化学连接的。聚电解质在分离层中的物理连接稳定以使得在膜的湿法化学制备期间不可避免的清洗、抽提和杀菌以及在分离介质例如用于血液透析的典型分离介质中使用本发明的膜均不会导致聚电解质从膜中显著损失或者不具有聚电解质内容物的膜。一种假设性解释是通过例如在上述本发明方法期间经由在步骤c)中将步骤b)中形成的溶剂润湿的成型体与含有所述聚电解质的沉淀剂接触而出现的在聚电解质的聚合物链与成膜聚合物的那些之间联锁和缠结，使得聚电解质牢固地固定在本发明膜的分离层中。
在任何情况下，在本发明的膜中或者在通过本发明方法制得的膜中当它们抽提之后可以检测到具有固定负电荷的聚电解质。对所述膜的分离层中的电解质的证据通过例如ESCA或IR光谱例如FTIR-ATR或者通过将所述酸性聚电解质与碱性染料反应而获得。据推测，物理固定在本发明膜的分离层中的具有固定负电荷的聚电解质确保了本发明的整体非对称膜在抽提过程之前和之后表现出例如对细胞色素c/白蛋白分离作用的同样高的选择性值。这同样适用于通过本发明方法制得的膜。
对照而言，在已经完全沉淀的、其中聚电解质的聚合物链与成膜聚合物的那些之间的联锁和缠结几乎不可能的膜上以不根据本发明的方式使用具有固定负电荷的聚电解质使得所述分离效率没有提高。
在一个优选实施方案中，本发明的整体非对称膜具有邻接分离层的、不含聚电解质的支撑层。
在另一个优选实施方案中，本发明的整体非对称膜是具有面向内腔的分离层的中空纤维膜，该分离层尤其优选为0.1～2μm厚。本发明的方法能够制得用于纳滤或超滤直到较低范围的微滤的具有分离层的整体非对称膜。因此，本发明的膜可以是纳滤膜、超滤膜或者微滤膜。
本发明的膜或者通过本发明的方法制得的膜可以有利地用于蛋白质的分离，例如用于如上所述充当β2-微球蛋白的标记物的细胞色素c以及白蛋白的分离。因此本发明的膜或者通过本发明的方法制得的膜可以有利地用于血液透析、血液渗滤或者血液过滤的领域，尤其由于本发明的膜常常结合了其提高的选择性与提高的超滤速率。
此外，本发明的膜或者通过本发明的方法制得的膜可以有利地用于采用与具有固定负电荷的聚电解质反应的试剂的化学改性。这使得化学惰性膜例如聚醚砜膜简单并且特效地转化成亲合性膜。
现在将借助于以下实施例详细描述本发明，其中以下方法用于表征所得的膜白蛋白溶液中的超滤速率，UFRALB，细胞色素c的筛分系数SCCC和白蛋白的筛分系数SCALB。
按照DIN 58 353 Part 2测量上述膜性能。含有50g/l牛血清白蛋白(BSA)和100mg/l细胞色素c的磷酸盐缓冲液(PBS)用作测试液。该PBS溶液的配方来自German Pharmacopoeia(DAB 10.1，SupplementVII.I.3，1992，含有氯化钠R的磷酸盐缓冲液pH7.4，[“PhosphatpufferlsungpH7.4，natriumchloridhaltige R”])。测量于37±1℃在有效膜表面积为约250cm2和有效中空纤维膜长度为180mm的中空纤维膜组件上进行。借助于在膜组件入口侧的第一个泵设置通过中空纤维膜的流速QB为200ml/(min·m2)。通过在膜组件出口侧的第二个更缓慢的泵将滤液流速设置为QF＝30ml/(min·m2)或者QF＝10ml/(min·m2)，这取决于膜的渗透性，即取决于UFRALB，对于约25[ml/(h·m2·mmHg)]的UFRALB而言设置滤液流速QF＝10ml/(min·m2)。在测量期间记录因QF产生的跨膜压力(TMP)。
UFRALB由下式计算UFRALB＝(QF·60)/(TMP·0.75)[ml/(h·m2·mmHg)]其中QF是相对于1m2的有效膜面积以[ml/(min·m2)]计的滤液流速，TMP是以[hPa]计的跨膜压力。
使用下式确定筛分系数SCSC＝2·CF/(CST+CR)其中CF是滤液中白蛋白或细胞色素c的浓度，CST是白蛋白或细胞色素c的初始(原料)浓度，即50g/l或100mg/l，CR是截留物中白蛋白或细胞色素c的浓度。
通过在例如Hitachi 704自动分析仪中测量消光度的BoehringerMannheim方法确定白蛋白浓度。该测试基于溴甲酚绿方法，该方法确保了细胞色素c不会影响该分析测量。
通过测量在λ＝415nm处的消光度E415确定细胞色素c浓度，这同样可以在自动分析仪例如Hitachi 704中进行。由于白蛋白也在λ＝415nm处吸收，因此在0～约80g/l的浓度范围CALB中测量λ＝415nm处白蛋白的消光度并确定在绘制消光度对浓度关系时得到的直线的斜率mALB415。
由下式确定对应于细胞色素c的校正消光度E415校正E415校正＝E415-CALB·mALB415比较例1为了制备纺丝溶液，在约100℃的温度下将19.50wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.65wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、31.75wt％的∈-己内酰胺、31.75wt％的γ-丁内酯和3.35wt％的甘油强烈地混合。将所得溶液冷却至约60℃、脱气、过滤并传送到保持在67℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由61∶4∶35重量比的∈-己内酰胺/甘油/水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(约55℃，相对湿度88％)、使其沉淀并固定在保持于约75℃的含水的凝聚浴中、在约90℃下用水清洗并干燥。这样得到内腔直径约0.2mm和壁厚约0.03mm的中空纤维膜。
实施例1a如比较例1中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.25wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。Acrylidone ACP1005是75％的丙烯酸和25％的乙烯基吡咯烷酮的共聚物。为了制得内部填料，首先制备∈-己内酰胺和水的混合物、将Acrylidone ACP1005溶于该混合物，并最后加入甘油。
实施例1b如比较例1中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.25wt％的聚电解质Rohagit S hv(来自Degussa/Rhm)溶于内部填料之外。Rohagit S hv是甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物。为了制得内部填料，首先制备∈-己内酰胺和水的混合物、将Rohagit S hv溶于该混合物，并最后加入甘油。
表1示出了比较例1以及实施例1a和1b的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表1
如表1所示，将聚电解质加入内部填料得到了在大约相同的超滤速率下具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例2为了制备纺丝溶液，在约100℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.68wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、31.98wt％的∈-己内酰胺、31.98wt％的γ-丁内酯和3.36wt％的甘油强烈地混合。将所得溶液冷却至约60℃、脱气、过滤并传送到保持在62℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由55∶45重量比的∈-己内酰胺和水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。使形成的中空纤维沉淀并固定在保持于约70℃的含水的凝聚浴中、在约90℃下用水清洗并干燥。这样得到内腔直径约0.2mm和壁厚约0.035mm的中空纤维膜。
实施例2如比较例2中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先制备∈-己内酰胺和水的混合物，并将Acrylidone ACP1005溶于该混合物。
表2示出了比较例2和实施例2的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表2
如表2所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例3为了制备纺丝溶液，在约100℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.68wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、31.98wt％的∈-己内酰胺、31.98wt％的γ-丁内酯和3.36wt％的甘油强烈地混合。将所得溶液冷却至约60℃、脱气、过滤并传送到保持在62℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由55∶45重量比的∈-己内酰胺/水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(约55℃，相对湿度88％)、使其沉淀并固定在保持于约55℃的含水的凝聚浴中、在约90℃下用水清洗并干燥。这样得到内腔直径约0.2mm和壁厚约0.035mm的中空纤维膜。
实施例3如比较例3中那样制备中空纤维膜，除了将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先制备∈-己内酰胺和水的混合物，并将AcrylidoneACP1005溶于该混合物。
表3示出了比较例3和实施例3的中空纤维膜的UFRALB(QF＝10ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表3
如表3所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例4为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、63.64wt％的二甲基乙酰胺(DMAC)和4.06wt％的水强烈地混合。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在40℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由62重量份的DMAC和38重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)、使其沉淀并固定在保持于约50℃的含水的凝聚浴中、在约90℃下用水清洗并在90℃下干燥。这样得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例4如比较例4中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先将Acrylidone ACP1005分散于溶剂中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表4示出了比较例4和实施例4的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表4
如表4所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例5为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地混合并溶解。将所得溶液冷却至约60℃、脱气、过滤并传送到保持在60℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由50重量份的NMP和50重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)、使其沉淀并固定在保持于约70℃的含水的凝聚浴中、然后清洗并干燥。这样得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例5如比较例5中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先将Acrylidone ACP1005分散于溶剂中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表5示出了比较例5和实施例5的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表5
如表5所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例6为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、4.75wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K90)、68.62wt％的二甲基乙酰胺(DMAC)和7.63wt％的甘油强烈地搅拌。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由47.5重量份的DMAC、47.5重量份的水和5重量份的甘油组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)、使其沉淀并固定在保持于约70℃的含水的凝聚浴中。然后在约90℃下用水清洗如此获得的中空纤维膜，并在约90℃下干燥。这样得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例6如比较例6中那样制备中空纤维膜，除了将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先将Acrylidone ACP1005分散于溶剂中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表6示出了比较例6和实施例6的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表6
如表6所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例7为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、4.75wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K90)、68.62wt％的二甲基乙酰胺(DMAC)和7.63wt％的甘油强烈地搅拌。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由30重量份的DMAC、65重量份的水和5重量份的甘油组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)、使其沉淀并固定在保持于约70℃的含水的凝聚浴中。然后在约90℃下用水清洗如此获得的中空纤维膜，并在约90℃下干燥。这样得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例7如比较例7中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先将Acrylidone ACP1005分散于溶剂中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表7示出了比较例7和实施例7的中空纤维膜的UFRALB(QF＝10ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表7
如表7所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例8由19.0wt％的聚砜(来自BASF的Ultrason S6010)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、65.87wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和1.83wt％的水制备均匀的纺丝溶液。
出于该目的，首先在70℃的温度下将聚砜搅拌到较大部分NMP中并在90℃下溶解，之后伴随着搅拌将PVP K30加入并同样溶解。将所得溶液冷却至50℃。然后加入水和余下的NMP。将所得溶液脱气、过滤并传送到保持在40℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由60重量份的NMP和40重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)、使其沉淀并固定在保持于约70℃的含水的凝聚浴中。然后清洗该膜并干燥。这样得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例8如比较例8中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先将Acrylidone ACP1005分散于溶剂中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表8示出了比较例8和实施例8的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表8
如表8所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性并且甚至超滤速率显著提高的中空纤维膜。
比较例9由19.0wt％的聚醚酰亚胺(来自GE的Ultem 1010/1000)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)和67.7wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)制备均匀的纺丝溶液。
出于该目的，首先在70℃的温度下搅拌加入聚醚酰亚胺并在90℃下溶解，之后伴随着搅拌将PVP K30加入并同样溶解。将如此获得的溶液冷却至50℃。将所得溶液过滤并传送到保持在40℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由75重量份的NMP和25重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)、使其沉淀并固定在保持于70℃的含水的凝聚浴中。在清洗和干燥之后得到了内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例9如比较例9中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先将Acrylidone ACP1005分散于NMP中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。
表9示出了比较例9和实施例9的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表9
如表9所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例10由19.0wt％的聚苯砜(来自Solvay的Radel R 5000NT)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、64.32wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和3.38wt％的水制备均匀的纺丝溶液。
出于该目的，首先在70℃的温度下将聚苯砜搅拌到较大部分NMP中并在90℃下溶解，之后伴随着搅拌将PVP K30加入并同样溶解。将所得溶液冷却至50℃。然后加入水和余下的NMP，并将所得溶液强烈地搅拌。将该均匀溶液脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由63重量份的NMP和37重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)、使其沉淀并固定在保持于70℃的含水的凝聚浴中。然后清洗该膜并干燥。这样得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例10如比较例10中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.5wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先将Acrylidone ACP1005分散于NMP中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表10示出了比较例10和实施例10的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表10
如表10所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性并且甚至超滤速率略微提高的中空纤维膜。
比较例11为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下在搅拌容器中将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地混合。将所得溶液冷却至约55℃、脱气、在55℃下过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由54重量份的NMP和46重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)，并使其沉淀在保持于约70℃的含水的凝聚浴中。在约85℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例11a-e如比较例11中那样制备中空纤维膜，除了在每一情况下还将相对于内部填料的重量为0.01～0.25wt％的聚电解质Rohagit S hv(来自Degussa/Rhm)溶于内部填料之外。在每一情况下为了制得内部填料，首先将Rohagit S hv分散在NMP中、在加入水之后于约70℃使其溶解，然后冷却至30℃。
表11示出了比较例11和实施例11a-e的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表11
如表11所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜。
比较例12为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下在搅拌容器中将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地混合。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由54重量份的NMP和46重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)，并使其沉淀在保持于约63℃的含水的凝聚浴中。在85℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.03mm的中空纤维膜。
实施例12a-e如比较例12中那样制备中空纤维膜，除了在每一情况下还将相对于内部填料的重量为0.01～0.25wt％的聚电解质Rohagit S ENV(来自Degussa/Rhm)溶于内部填料之外。Rohagit S ENV是甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物。在每一情况下为了制得内部填料，首先将Rohagit SENV分散在NMP中、在加入水之后于约70℃使其溶解，然后冷却至30℃。
表12示出了比较例12和实施例12a-e的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表12
如表12所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性、超滤速率略微降低的中空纤维膜。
比较例13为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下在搅拌容器中将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地混合。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由54重量份的NMP和46重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)，并使其沉淀在保持于约67℃的含水的凝聚浴中。在85℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例13a-e如比较例13中那样制备中空纤维膜，除了在每一情况下还将相对于内部填料的重量为0.01～0.25wt％的聚电解质Acrylidone ACP1005(来自ISP)溶于内部填料之外。在每一情况下为了制得内部填料，首先将AcrylidoneACP1005分散在溶剂中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表13示出了比较例13和实施例13a-e的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表13
如表13所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性的中空纤维膜，其中除了对于0.25wt％比例的Acrylidone ACP1005之外，所述膜的超滤速率实际比无聚电解质的情况更高。
比较例14a-f为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下在搅拌容器中将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地混合。将所得溶液冷却至约50℃、过滤、脱气并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由NMP和水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。制备6种不同的膜，内部填料的组成伴随着48∶52～58∶42wt％的NMP∶水比例逐步变化。在每一情况下将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)，并使其沉淀在保持于约70℃的含水的凝聚浴中。在80℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例14a-f如比较例14a-f中那样制备中空纤维膜，除了在每一情况下还将相对于内部填料的重量为0.1wt％的聚电解质Rohagit S hv(来自Degussa/Rhm)溶于内部填料之外。在每一情况下为了制得内部填料，首先将Rohagit S hv分散在NMP中、在加入水之后于约70℃使其溶解，然后冷却至30℃。
表14示出了比较例14a-f和实施例14a-f的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表14
表14表明，如果在膜制备期间将正好0.1wt％的聚电解质Rohagit S hv加入内部填料，则具有相同的NMP∶水比例的膜表现出显著更高的白蛋白和细胞色素c的分离选择性。
比较例15为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下在搅拌容器中将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地混合。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由52重量份的NMP和48重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)，并使其沉淀在保持于约75℃的含水的凝聚浴中。在80℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例15如比较例15中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.25wt％的聚电解质Rohagit ENV(来自Degussa/Rhm)溶于内部填料之外。为了制得内部填料，首先将Rohagit ENV分散在NMP中、在加入水之后于约70℃使其溶解，然后冷却至30℃。
表15示出了比较例15和实施例15的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表15
如表15所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有最佳的分离白蛋白和细胞色素c的可能选择性的中空纤维膜。
比较例16为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下在搅拌容器中将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地混合。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由56重量份的NMP和44重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)，并使其沉淀在保持于约75℃的含水的凝聚浴中。在80℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.035mm的中空纤维膜。
实施例16如比较例16中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.1wt％的聚电解质Carbopol 980(来自Noveon)溶于内部填料之外。Carbopol 980是部分交联的丙烯酸。为了制得内部填料，首先将Carbopol980分散在NMP中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表16示出了比较例16和实施例16的中空纤维膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表16
如表16所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性以及超滤速率降低的中空纤维膜。
比较例17为了制备纺丝溶液，在约70℃的温度下在搅拌容器中将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地混合。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由52重量份的NMP和48重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(50℃，相对湿度90％)，并使其沉淀在保持于约70℃的含水的凝聚浴中。在80℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.036mm的中空纤维膜。
实施例17如比较例17中那样制备中空纤维膜，除了还将相对于内部填料的重量为0.075wt％的聚电解质Carbopol 1382(来自Noveon)溶于内部填料之外。Carbopol 1382是部分交联的丙烯酸。为了制得内部填料，首先将Carbopol1382分散在NMP中，然后加入水，并在约70℃下制备均匀溶液。最后将该溶液冷却至30℃。
表17示出了比较例17和实施例17的中空纤维膜的UFRALB(QF＝10ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表17
如表17所示，将聚电解质加入内部填料得到了具有显著提高的分离白蛋白和细胞色素c的选择性以及超滤速率提高的中空纤维膜。
实施例18为了制备纺丝溶液，在约60℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地搅拌。将所得溶液冷却至约50℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将其中加入相对于内部填料重量为0.1wt％的聚电解质Carbopol 1382(来自Noveon)的由52重量份的NMP和48重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。为了制得内部填料，首先将Carbopol 1382分散在NMP中，然后在加入水之后于约70℃使其溶解。将形成的中空纤维引导通过调节通道(55℃，相对湿度80％)，并使其沉淀在保持于约71℃的含水的凝聚浴中。在90℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.03mm的中空纤维膜，该膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB示于表18中。
表18
实施例19a-b为了制备纺丝溶液，在约60℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地搅拌。在60℃下将所得溶液脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将各自其中加入0.1wt％的聚电解质Styleze 2000(来自ISP)的由55.95重量份的NMP和43.95重量份的水组成的的内部填料(实施例19a)和其中加入0.25wt％的Styleze 2000的由55.88重量份的NMP和43.88重量份的水组成的内部填料(实施例19b)挤出通过中空纤维模具的针。为了制得内部填料，首先将Styleze 2000搅拌到NMP中，然后在加入水之后于约70℃使其溶解。Styleze 2000是丙烯酸、乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸月桂基酯的共聚物。将形成的中空纤维引导通过调节通道(55℃，相对湿度70％)，并使其沉淀在保持于约69℃的含水的凝聚浴中。在90℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.03mm的中空纤维膜，该膜的UFRALB(QF＝30ml/(min·m2))、SCCC和SCALB示于表19中。
表19
比较例20为了制备纺丝溶液，在约60℃的温度下将19.0wt％的聚醚砜(来自BASF的Ultrason E6020)、13.3wt％的聚乙烯基吡咯烷酮(来自ISP的PVP K30)、62.96wt％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)和4.74wt％的水强烈地搅拌。将所得溶液冷却至约60℃、脱气、过滤并传送到保持在45℃温度下的中空纤维模具的环形狭缝。为了形成内腔和内分离层，将由44重量份的NMP和56重量份的水组成的内部填料挤出通过中空纤维模具的针。将形成的中空纤维引导通过调节通道(55℃，相对湿度70％)，并使其沉淀在保持于约58℃的含水的凝聚浴中。在90℃下用水清洗并在热空气中干燥之后，得到内腔直径为0.2mm和壁厚为0.03mm的中空纤维膜。
实施例20如比较例20中那样制备中空纤维膜，除了内部填料由43.88重量份的NMP和55.88重量份的水组成以及其中加入0.25wt％的Styleze 2000之外。
表20示出了比较例20和实施例20的膜的UFRALB(QF＝10ml/(min·m2))、SCCC和SCALB。
表20
权利要求
1.一种制备具有至少一个分离层和邻接该分离层的支撑层的整体非对称膜的方法，其包括以下步骤a)制备包含成膜聚合物和溶剂体系的纺丝溶液，b)通过成型装置将所述纺丝溶液转化成具有第一和第二表面的成型体，c)将所述第一和/或第二表面与沉淀剂体系接触，使得形成在第一和/或第二表面上具有分离层的膜，和d)清洗和如果必要的话干燥所述膜，特征在于在步骤c)中所述沉淀剂体系包含具有固定负电荷的聚电解质。
2.根据权利要求1的方法，特征在于所述具有固定负电荷的聚电解质选自聚磷酸、聚磺酸或聚羧酸。
3.根据权利要求2的方法，特征在于所述聚羧酸是丙烯酸的均聚物或共聚物。
4.根据权利要求1～3中一项或多项的方法，特征在于所述溶于沉淀剂体系的聚电解质在与所述纺丝溶液接触时沉淀。
5.根据权利要求1～4中一项或多项的方法，特征在于相对于沉淀剂体系的重量，所述具有固定负电荷的聚电解质的重量比例为0.01～10wt％。
6.根据权利要求5的方法，特征在于相对于沉淀剂体系的重量，所述具有固定负电荷的聚电解质的重量比例为0.05～1wt％。
7.根据权利要求1～6中一项或多项的方法，特征在于在步骤a)中将纤维素聚合物用作成膜聚合物。
8.根据权利要求1～6中一项或多项的方法，特征在于在步骤a)中将合成聚合物用作成膜聚合物。
9.根据权利要求8的方法，特征在于所述合成聚合物选自聚砜、聚苯砜、聚醚砜、聚芳醚砜、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚酮和聚苯硫醚、或选自所述聚合物的改性体、或选自所述聚合物的混合物、或者选自所述聚合物的单体的共聚物。
10.根据权利要求1～9中一项或多项的方法，特征在于在步骤b)中所使用的成型装置是中空纤维模具，其将所述纺丝溶液转化成具有作为第一表面的内表面和作为第二表面的外表面的中空纤维成型体。
11.根据权利要求10的方法，特征在于在步骤c)中所述沉淀剂体系是内部填料，将该内部填料与所述内表面接触，从而形成具有面向内腔的分离层的膜。
12.具有至少一个分离层和支撑层的整体非对称膜，特征在于具有固定负电荷的聚电解质被物理连接在所述分离层中。
13.根据权利要求12的膜，特征在于所述支撑层不含有聚电解质。
14.根据权利要求12或13的膜，特征在于所述膜是具有面向内腔的分离层的中空纤维膜。
15.根据权利要求1～11中一项或多项制备的膜或者根据权利要求12～14中一项或多项的膜的用途，其用于分离蛋白质。
16.根据权利要求1～11中一项或多项制备的膜或者根据权利要求12～14中一项或多项的膜的用途，其用于采用与所述具有固定负电荷的聚电解质反应的试剂的化学改性。
全文摘要
本发明涉及一种制备包含至少一个分离层和邻接该分离层的支撑层的整体非对称膜的方法。所述方法包括以下步骤a)制备包含成膜聚合物和溶剂体系的纺丝溶液；b)通过成型装置将所述纺丝溶液转化成具有第一和第二表面的成型体；c)将所述第一和/或第二表面与沉淀剂体系接触，从而形成在第一和/或第二表面上具有分离层的膜，和d)清洗和如果必要的话干燥所述膜。根据本发明，在步骤c)中所述沉淀剂体系包含负电荷的聚电解质。与通过已知方法制备的膜相比，本发明的膜表现出在中等分子例如细胞色素c与高分子蛋白质例如白蛋白之间显著更高的分离效率。
文档编号B01D69/08GK1917935SQ200580005041
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月15日 优先权日2004年2月19日
发明者F·韦克斯 申请人:门布拉内有限公司