本发明属于高分子分离膜制备领域，涉及一种聚砜透析膜及其制备方法和应用。
背景技术：
聚砜透析膜由于热稳定性好、机械强度高、化学惰性强等优势，是目前临床应用最为广泛的血液透析膜。聚砜透析膜通常采用非溶剂诱导相转化法制备。由于聚砜材料的成孔性差，所以在制膜过程中致孔剂的加入必不可少。致孔剂的主要作用是增加或抑制大孔的形成，促进膜孔隙率的提高和膜孔的贯通性。目前，常用的致孔剂多为一些水溶性无机盐(如氯化锂、硝酸锂)和亲水性聚合物(如聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮等)。
然而，近年来水溶性致孔剂在使用过程中的流失问题引起了越来越多的关注。据研究报道，在血液透析过程中，聚乙烯吡咯烷酮的流失不仅降低了透析膜表面的亲水性，更重要的是聚乙烯吡咯烷酮难以降解，将累积在人的内脏器官中。为了解决这个问题，既含有亲水链段又含有疏水链段的两亲嵌段聚合物被尝试用作致孔剂，来调控聚合物膜的通量。
cn101259387a公开了一种可控通量抗蛋白质污染聚醚砜超滤膜及其制备方法，其聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯两亲嵌段共聚物(pluronicf127)作为致孔剂制备可控通量抗蛋白质污染聚醚砜超滤膜，初步证明了两亲嵌段共聚物的致孔能力，但是由于该嵌段共聚物的疏水链段为聚氧丙烯，其理化性质与疏水的聚醚砜基材差别较大，存在相容性差的问题。cn102432782a公开了一种两亲性三嵌段共聚物及其制备方法和由其共混改性的聚醚砜中空纤维膜，该两亲 性三嵌段共聚物是由聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚苯乙烯或聚丙烯腈链段组成，利用该两亲性三嵌段共聚物与聚醚砜共混制得的中空纤维膜能解决水溶性致孔剂聚乙烯吡咯烷酮的流失问题，然而该两亲性三嵌段共聚物的结构复杂，制备方法复杂。
因此，在本领域中，仍需要开发具有较高稳定性，且避免使用过程中致孔剂流失的聚砜透析膜及其制备方法。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚砜透析膜及其制备方法和应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种聚砜透析膜的制备方法，在所述制备方法中以聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物作为致孔剂，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将聚砜10-25重量份和聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物1-25重量份溶于60-100重量份有机溶剂中，混合配制成铸膜液；
(2)铸膜液经冷却、脱泡后，倒在基底上刮膜，挥发铸膜液中的有机溶剂，放入水浴中凝固成膜，最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的有机溶剂，得到所述聚砜透析膜。
在本发明所述制备方法中，利用两亲性嵌段共聚物——聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物作为致孔剂替代聚砜透析膜制备过程中通常采用的亲水性致孔剂聚乙烯吡咯烷酮，在制膜过程中，两亲性嵌段共聚物以特定的配比与聚砜混合溶于有机溶剂中，混合配制成铸膜液，两亲嵌段共聚物的加入一方面影响了铸膜液的相分离动力学，促进了膜孔的形成；另一方面两亲嵌段共聚物中的聚砜链段与聚砜基膜相容性良好，通过链段间的卷曲缠绕，牢固地“锚定”在基膜表面， 不仅解决了传统聚砜透析膜在使用过程中亲水性致孔剂流失的问题，而且还赋予膜永久的亲水性能。
在本发明的聚砜透析膜的制备中，铸膜液配制原料为将聚砜10-25重量份和聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物1-25重量份溶于60-100重量份有机溶剂中；聚砜的用量可以为10重量份、12重量份、14重量份、15重量份、17重量份、19重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份或25重量份；聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物的用量可以为1重量份、3重量份、5重量份、8重量份、10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份或25重量份；所述有机溶剂的用量可以为60重量份、63重量份、65重量份、68重量份、70重量份、73重量份、75重量份、78重量份、80重量份、83重量份、85重量份、88重量份、90重量份、93重量份、95重量份、98重量份或100重量份。
在本发明中，聚砜、聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物和有机溶剂以本发明所述配比混合配制成铸膜液，由此制备得到的聚砜透析膜的亲水性好，渗透性好，稳定性高。
在本发明中，所述聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚缩聚而成。
优选地，所述聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物的数均分子量为5000-100000，例如5000、7000、9000、10000、12000、14000、16000、18000、20000、25000、30000、35000、40000、45000、50000、60000、70000、80000、90000或100000，其中聚乙二醇链段的分子量为400-20000，例如400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、12000、14000、16000、18000或20000。
优选地，所述聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物中聚乙二醇链段所占的重量百分比为5-75％，例如5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％、25％、28％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％。
在本发明中，选择合适的聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物对于制备得到的聚砜透析膜的性能具有很大影响，选择本发明所述的聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物，控制其数均分子量和聚乙二醇链段所占的重量百分比在本发明所述的数值范围内，能够保证制备得到的聚砜透析膜具有较高的膜通量及通量恢复率以及较好的稳定性。
在本发明所述制备方法中，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述混合配制时的温度为40-80℃，例如40℃、43℃、45℃、48℃、50℃、53℃、55℃、58℃、60℃、63℃、65℃、68℃、70℃、73℃、75℃、78℃或80℃。
优选地，步骤(2)所述基底为无纺布或平板玻璃。
优选地，步骤(2)所述挥发的时间为0-60秒，例如0秒、1秒、3秒、5秒、8秒、10秒、15秒、18秒、20秒、25秒、30秒、35秒、40秒、45秒、50秒、55秒或60秒。挥发时间为0秒即不进行挥发，而是在基底上刮膜后直接放入水浴中凝固成膜。
优选地，步骤(2)所述水浴的温度为10-40℃，例如10℃、13℃、16℃、19℃、22℃、26℃、29℃、31℃、35℃、37℃、39℃或40℃。
作为本发明的优选技术方案，在所述制备方法中以聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物作为致孔剂，所述制备方法具体包括以下步骤：
(1)将聚砜10-25份和聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物1-25份溶于60-100份有 机溶剂中，在40-80℃下混合配制成铸膜液；
(2)铸膜液经冷却、脱泡后，倒在无纺布或平板玻璃上刮膜，挥发铸膜液中的有机溶剂0-60秒，放入10-40℃的水浴中凝固成膜，最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的有机溶剂，得到所述聚砜透析膜；
其中，所述聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇或聚乙二醇单甲醚缩聚而成；所述聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物的数均分子量为5000-100000，其中聚乙二醇链段的分子量为400-20000；所述聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物中聚乙二醇链段在嵌段共聚物中所占的重量百分比为5-75wt％。
另一方面，本发明提供了利用第一方面所述的制备方法制备得到的聚砜透析膜。该聚砜透析膜用于透析分离时对高分子量蛋白具有较高的截留率以及较好的通量恢复率，抗污染能力增强，并且该聚砜透析膜比较稳定。
另一方面，本发明提供了如第一方面所述的聚砜透析膜在样品分离中的应用。本发明的聚砜透析膜可用于蛋白质样品、血液样品等的透析分离。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过利用聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物作为致孔剂，不但能够促进膜孔的形成，而且能够保证致孔剂通过链段间的卷曲缠绕，牢固地“锚定”在聚砜基膜表面，解决了传统聚砜透析膜在使用过程中亲水性致孔剂流失的问题，赋予膜永久的亲水性能；通过在制备过程中控制聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物与聚砜以及有机溶剂的混合配比，使得制备得到的聚砜透析膜的性能得到优化，其纯水通量为149.5-243.4l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液时，截留率为97.5-99.7％，通量恢复率为44.8-53％，具有较强的抗污染能力。该聚砜透析膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
首先将聚砜15重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为9500，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为27.3wt％，聚乙二醇链段的分子量为1000)4重量份溶于80重量份n-甲基吡咯烷酮中，在60℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发30秒后，放入25℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
实施例1所得的聚砜透析膜的纯水通量为243.4l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液时，截留率为98.6％，通量恢复率为45.5％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
实施例2
首先将聚砜20重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为5600，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为23.5wt％，聚乙二醇链段的分子量为400)8重量份溶于85重量份n，n-二甲基甲酰胺中，在50℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；并立即放入25℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
实施例2所得的聚砜透析膜纯水通量为149.5l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为97.8％，通量恢复率为53.0％。膜在去离子水 中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
实施例3
首先将聚砜18重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为10860，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为24.3wt％，聚乙二醇链段的分子量为2000)2重量份溶于80重量份n-甲基吡咯烷酮中，在80℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发60秒后，放入25℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
实施例3所得的聚砜透析膜纯水通量为211.6l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为97.7％，通量恢复率为44.8％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
实施例4
首先将聚砜10重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为30000，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为54wt％，聚乙二醇链段的分子量为4000)25重量份溶于60重量份n,n-二甲基甲酰胺中，在70℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发60秒后，放入10℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
实施例4所得的聚砜透析膜纯水通量为155.5l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为99.7％，通量恢复率为52.4％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
实施例5
首先将聚砜25重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a 和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为10000，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为5wt％，聚乙二醇链段的分子量为2000)15重量份溶于100重量份二甲基亚砜中，在70℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发30秒后，放入30℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
实施例5所得的聚砜透析膜纯水通量为167.4l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为99.1％，通量恢复率为45.3％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
实施例6
首先将聚砜20重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为100000，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为75wt％，聚乙二醇链段的分子量为20000)8重量份溶于100重量份二甲基亚砜中，在40℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发0秒后，放入40℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
实施例6所得的聚砜透析膜纯水通量为190.2l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为97.5％，通量恢复率为50.9％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
对比例1
首先将聚砜15重量份溶于80重量份n-甲基吡咯烷酮中，在60℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发30秒后，放入25℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
对比例1所得的聚砜透析膜纯水通量为55.0l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为97.0％，通量恢复率为33.3％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
对比例2
首先将聚砜15重量份和聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量30000)4份溶于80重量份n-甲基吡咯烷酮中，在60℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发30秒后，放入25℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
对比例2所得的聚砜透析膜纯水通量为111.1l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为98.5％，通量恢复率为39.4％。膜在去离子水中浸泡10天后，经膜表面的元素组成分析发现，归属于聚乙烯吡咯烷酮中的氮元素显著降低，说明该透析膜中的聚乙烯吡咯烷酮在浸泡过程中有损失。
对比例3
首先将聚砜15重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为105000，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为27.3wt％，聚乙二醇链段的分子量为1000)4重量份溶于80重量份n-甲基吡咯烷酮中，在60℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发30秒后，放入25℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
对比例3所得的聚砜透析膜纯水通量为65.4l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为99.5％，通量恢复率为47.8％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
对比例4
首先将聚砜15重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为4500，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为23.4wt％，聚乙二醇链段的分子量为400)4重量份溶于80重量份n-甲基吡咯烷酮中，在60℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发30秒后，放入25℃的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
对比例4所得的聚砜膜纯水通量为194.1l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为68.7％，通量恢复率为29.8％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
对比例5
首先将聚砜15重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为9500，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为27.3wt％，聚乙二醇链段的分子量为1000)26重量份溶于80重量份n-甲基吡咯烷酮中，在60℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发30秒后，放入25℃的水浴中凝固成膜。由于聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物添加量太多，导致所成膜变脆，无法进行性能测试。
对比例6
首先将聚砜15重量份，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物(由二氯二苯砜、双酚a和聚乙二醇缩聚而成，其数均分子量为9500，聚乙二醇在嵌段共聚物中所占的重量百分比为23.4wt％，聚乙二醇链段的分子量为400)0.5重量份溶于80重量份n-甲基吡咯烷酮中，在60℃下充分搅拌混合配制成铸膜液；铸膜液经冷却、静置脱泡后，倒在平板玻璃上刮膜；待铸膜液中的溶剂挥发30秒后，放入25℃ 的水浴中凝固成膜；最后用水浸泡所成的膜，完全置换出膜中的溶剂。
对比例6所得的聚砜透析膜纯水通量为59.4l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲溶液，截留率为98.6％，通量恢复率为34.8％。膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
由实施例1与对比例1的比较可以看出，加入聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物作为致孔剂后，纯水通量提高了3倍以上，聚砜透析膜截留率有所提高，并且在分离浓缩牛血清白蛋白溶液后，膜通量的恢复率也有明显提升，说明膜的抗污染能力增强了。
由实施例1与对比例2的比较可以看出，本发明利用聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物代替聚乙烯吡咯烷酮作为致孔剂，能够解决传统聚砜透析膜在使用过程中亲水性致孔剂流失的问题，聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物则稳定存在于膜中，增强聚砜透析膜的稳定性，并且在分离浓缩牛血清白蛋白溶液时，对膜的截留率影响不大，但膜的水通量明显提升，膜通量的恢复率也明显提升，膜的抗污染能力显著增强。
由实施例1与对比例3-6相比可以看出，当致孔剂聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物的数均分子量过大或过小(对比例3和4)或者当致孔剂用量过多或过少(对比例5和6)均对聚砜透析膜的性能提升具有不利的影响，与实施例1相比其聚砜透析膜的性能显著下降，甚至于在聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物添加量太多时(对比例5)，导致所成膜变脆，无法进行性能测试。
本发明通过利用聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物作为致孔剂，并控制聚砜、致孔剂以及溶剂之间的配比以及对本发明的聚砜-聚乙二醇嵌段共聚物的数均分子量以及聚乙二醇链段的重量百分比，使本发明实施例1-6制备得到的聚砜透析膜的纯水通量为149.5-243.4l/m2.h.bar，用于分离浓缩1g/l牛血清白蛋白缓冲 溶液时，截留率为97.5-99.7％，通量恢复率为44.8-53％。该聚砜透析膜在去离子水中浸泡10天后，膜表面的元素组成变化不大，说明该聚砜透析膜比较稳定。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种聚砜透析膜及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。