一种过滤膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及滤膜材料领域，具体涉及一种过滤膜及其制备方法。


背景技术：

2.纸张作为绿色环保的过滤材料已被广泛应用于生物医药领域。由于纸张的阻隔性不稳定，保水性差，且滤纸浸染水等溶剂后强度下降，极易破损，遇到粘稠物质时，过滤通量变小，难以完成过滤操作。实验趋于停顿，达不到预期效果，影响工作效率，浪费人力物力。在生物培养领域，制作培养基过滤培养液时，要求过滤材料既具有良好的滤过性，同时具备一定的材料强度，同时还要具有保水性，维持生物营养需要。
3.因此研究一款滤过性能强，保湿性能好，材料强度大的过滤膜是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明为克服现有技术中的缺陷，提供一种过滤膜，其过滤性能强，滤过性好，保湿性高，材料断裂强度大且稳定，对培养基生物兼容性好，绿色环保，各方面综合性能优越。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种过滤膜，所述过滤膜包括棉纸和珍珠棉；其中珍珠棉含量为1-3wt％，所述过滤膜还经过整改液进行了改性处理，所述整改液成分包括海藻酸钠8-18份，硅胶0.1-0.3份，表面活性剂1-2份，稳定剂1-2份，分散剂0.1-0.5份，加强剂1-3份，溶剂60-80份。
6.所述的棉纸柔软而有韧性，具有优良的均匀度，及良好的表面性质、细腻、平整。珍珠棉的加入可以增加棉纸的力学性能，改善加工性能，增加棉纸的耐候性。海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，海藻酸钠溶于热水和冷水形成黏稠状胶体溶液，是一种水合能力非常强的亲水性凝胶剂。低热值、无毒性、易膨胀、柔韧度高，具有良好的保水性、稳定性。硅胶的使用能够增加膜材的过滤性能，同时能够增加材料的力学性能。采用棉纸，海藻酸钠为生物质材料，绿色环保，低毒水溶性溶剂的使用，对人体伤害小，可以连续套用，节约资源，降低成本。
7.进一步的所述表面活性剂为聚乙二醇酯、聚氧乙烯化蓖麻油、磺基甘油三酯中的一种或几种。表面活性剂是一类具有两个不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与滤膜表面产生相互作用。另一个是亲有机物的基团，能与滤膜或其它组分发生物理、化学作用或生成氢键浸布于过滤膜中，提高过滤膜的保湿性能。
8.进一步的所述稳定剂为月桂酸锌、硬脂酸钙、亚磷酸三(壬基苯酯)中的一种或几种。能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性能的化学物质都叫稳定剂，稳定剂的施加可以增加整改液各组分的相容性，增加其协同作用，促进过滤膜材料功能的实现。
9.进一步的所述分散剂为二聚酸、聚苯乙烯、季铵盐类中的一种或几种。分散剂降低了滤膜混合物体系中各组分的界面张力，并在其表面形成较坚固的薄膜，由于分散剂给出
的电荷而在膜材表面形成双电层，阻止滤液微滴彼此聚集，而保持水分均匀的溶液状态，从而起到保湿并有加强过滤膜材料强度的作用。
10.进一步的所述加强剂为1，4-丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。加强剂能够降低棉纸脆性，增大韧性，提高承载培养基强度能力，其与整理液混溶，含有活性基团，参与过滤膜的改性过程，提高断裂强度和冲击强度。
11.进一步的所述溶剂为甲醇水体系或丙酮水体系或乙醇水体系。此溶剂选用为低毒的二元混合溶剂体系，对无机物及有机物均有较强的溶解性能，既亲水又亲油，穿透性能强，浸渍效果好。同时混合溶剂沸点低，后期干燥过程中易于干燥，操作方便，节省能源。
12.进一步的所述过滤膜厚度为0.1-1.2mm。根据应用的领域及使用条件的不同，过滤膜的厚度可以进行合适的选择，兼顾保水与过滤性能。
13.本发明还提供一种过滤膜的制备方法，所述过滤膜的制备方法包括如下步骤：(1)配制整改液；(2)将改性前的过滤膜浸渍于整改液中，加热至温度40-55℃，浸渍搅拌1-2h，取出干燥；(3)将过滤膜进行辊压定型。
14.进一步的所述干燥采用冷冻真空干燥，干燥温度为-5-0℃。冷冻真空干燥技术是将含水物料冷冻成固体，在低温低压条件下利用水的升华性能，使物料低温脱水而达到干燥的新型干燥手段。冷冻真空干燥材料性能得以保持，同时能够增加材料的多孔性，增加比表面积，使过滤及保湿性能均得到提升。
15.进一步的所述辊压定型采用网纹辊或计量辊，压力为0.1-0.3mpa。辊压定型可以增加过滤膜材的平整度，美观程度，增加力学强度，便于包装使用。
16.本发明的优点和有益效果在于：过滤膜设计美观，具有良好的滤过性能，孔隙率高，过滤通量高，过滤时间短，不需要人为施加压力，100ml培养液过滤时间小于2分钟，同时能够有效截留细菌。吸水快，保湿性能好，10天的保水率在90％以上，可有效为培养基提供能量补给。材料断裂强度大，过滤使用后其断裂强度仍能达到使用前的92％以上，不发生损坏，可有效支撑培养基的使用。过滤膜通过配方以及生产工艺的改进，材料过滤及保湿性能均得到提升。采用生物基原材料，可实现生物降解，复合材料符合绿色环保要求。本发明成本优势明显，各方面综合性能优越，产业化能力强、质量稳定可控，具有较强的应用前景。
具体实施方式
17.下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
18.实施例1
19.一种过滤膜，所述过滤膜包括棉纸和珍珠棉；其中珍珠棉含量为1wt％，过滤膜厚度为0.1mm，所述过滤膜还经过整改液进行了改性处理，所述整改液成分包括海藻酸钠8份，硅胶0.1份，表面活性剂聚乙二醇酯1份，稳定剂月桂酸锌1份，分散剂二聚酸0.1份，加强剂1，4-丁二醇二缩水甘油醚1份，甲醇水体系溶剂60份。
20.所述一种过滤膜的制备方法，所述过滤膜的制备方法包括如下步骤：(1)配制整改液；(2)将改性前的过滤膜浸渍于整改液中，加热至温度40℃，浸渍搅拌1h，取出采用冷冻真空干燥，干燥温度为-5℃；(3)将过滤膜进行网纹辊辊压定型，压力为0.1mpa。
21.实施例2
22.一种过滤膜，所述过滤膜包括棉纸和珍珠棉；其中珍珠棉含量为3wt％，所述过滤膜厚度为1.2mm，所述过滤膜还经过整改液进行了改性处理，所述整改液成分包括海藻酸钠18份，硅胶0.3份，表面活性剂聚氧乙烯化蓖麻油2份，稳定剂硬脂酸钙2份，分散剂聚苯乙烯0.5份，加强剂新戊二醇二缩水甘油醚3份，丙酮水体系溶剂80份。
23.所述一种过滤膜的制备方法，所述过滤膜的制备方法包括如下步骤：(1)配制整改液；(2)将改性前的过滤膜浸渍于整改液中，加热至温度55℃，浸渍搅拌2h，取出采用冷冻真空干燥，干燥温度为0℃；(3)将过滤膜进行计量辊辊压定型，压力为0.3mpa。
24.实施例3
25.一种过滤膜，所述过滤膜包括棉纸和珍珠棉；其中珍珠棉含量为2wt％，所述过滤膜厚度为0.5mm，所述过滤膜还经过整改液进行了改性处理，所述整改液成分包括海藻酸钠12份，硅胶0.2份，表面活性剂磺基甘油三酯1份，稳定剂亚磷酸三(壬基苯酯)2份，分散剂季铵盐类0.3份，加强剂1，6-己二醇二缩水甘油醚2份，乙醇水体系溶剂70份。
26.所述一种过滤膜的制备方法，所述过滤膜的制备方法包括如下步骤：(1)配制整改液；(2)将改性前的过滤膜浸渍于整改液中，加热至温度50℃，浸渍搅拌1.5h，取出采用冷冻真空干燥，干燥温度为-2℃；(3)将过滤膜进行网纹辊辊压定型，压力为0.2mpa。
27.实施例4
28.一种过滤膜，所述过滤膜包括棉纸和珍珠棉；其中珍珠棉含量为3wt％，所述过滤膜厚度为0.1mm，所述过滤膜还经过整改液进行了改性处理，所述整改液成分包括海藻酸钠18份，硅胶0.1份，聚乙二醇酯wt％：聚氧乙烯化蓖麻油wt％＝1:1的表面活性剂2份，稳定剂硬脂酸钙1份，分散剂二聚酸0.5份，加强剂新戊二醇二缩水甘油醚1份，乙醇水体系溶剂80份。
29.所述一种过滤膜的制备方法，所述过滤膜的制备方法包括如下步骤：(1)配制整改液；(2)将改性前的过滤膜浸渍于整改液中，加热至温度40℃，浸渍搅拌2h，取出采用冷冻真空干燥，干燥温度为-5℃；(3)将过滤膜进行计量辊辊压定型，压力为0.2mpa。
30.实施例5
31.一种过滤膜，所述过滤膜包括棉纸和珍珠棉；其中珍珠棉含量为1wt％，所述过滤膜厚度为1.2mm，所述过滤膜还经过整改液进行了改性处理，所述整改液成分包括海藻酸钠8份，硅胶0.3份，表面活性剂磺基甘油三酯1份，月桂酸锌wt％：硬脂酸钙wt％＝1:2的稳定剂2份，分散剂聚苯乙烯0.2份，加强剂1，4-丁二醇二缩水甘油醚2份，丙酮水体系溶剂65份。
32.所述一种过滤膜的制备方法，所述过滤膜的制备方法包括如下步骤：(1)配制整改液；(2)将改性前的过滤膜浸渍于整改液中，加热至温度45℃，浸渍搅拌1h，取出采用冷冻真空干燥，干燥温度为-5℃；(3)将过滤膜进行网纹辊辊压定型，压力为0.1mpa。
33.实施例6
34.一种过滤膜，所述过滤膜包括棉纸和珍珠棉；其中珍珠棉含量为2wt％，所述过滤膜厚度为1.0mm，所述过滤膜还经过整改液进行了改性处理，所述整改液成分包括海藻酸钠15份，硅胶0.2份，表面活性剂聚乙二醇酯1份，稳定剂亚磷酸三(壬基苯酯)2份，二聚酸wt％：聚苯乙烯wt％＝1:1的分散剂0.4份，1，4-丁二醇二缩水甘油醚wt％：新戊二醇二缩水甘油醚wt％＝5:1的加强剂2.5份，甲醇水体系溶剂75份。
35.所述一种过滤膜的制备方法，所述过滤膜的制备方法包括如下步骤：(1)配制整改液；(2)将改性前的过滤膜浸渍于整改液中，加热至温度50℃，浸渍搅拌2h，取出采用冷冻真空干燥，干燥温度为0℃；(3)将过滤膜进行计量辊辊压定型，压力为0.1mpa。
36.对比例
37.对比例以实施例1为基础，区别在于，对比例1中未加入海藻酸钠，对比例2中未加入硅胶，对比例3中未加入加强剂，对比例4采用室温鼓风干燥。
38.1.实施例1-6的发明与对比例实验结果
[0039][0040][0041]
通过考察实施例1-6，过滤膜过滤100ml培养液过滤时间均小于120s。实施例显示过滤膜具有较好的滤过性能，过滤时间短。对比例2中未加入硅胶，其过滤速度变慢，过滤时间明显变长，可见硅胶能显著影响过滤膜的过滤效率，对比例4采用室温鼓风干燥，过滤时间也增长了，可见干燥方式可以改变过滤膜的滤过性能。发明保湿性能良好，进行过滤操作后，10天的保水率在90％以上。对比例1中未加入海藻酸钠其保水率下降明显，不及实施例的一半，对比例4保水率也有较大下降，而对比例2、对比例3保水率基本无变化。可见海藻酸钠的使用及采用冷冻真空干燥能够明显改善过滤膜的保水性能。实施例1-6过滤使用后其断裂强度仍能达到使用前的92％以上，对比例的拉伸强度均有不同程度的下降，而对比例3的使用后断裂强度下降尤为明显，可见整改液中加强剂的使用，可以很好的保持发明的断裂强度值，提高发明的使用性能。
[0042]
综上所述本发明过滤膜设计美观，具有良好的滤过性能，孔隙率高，过滤通量高，过滤时间短，不需要人为施加压力，100ml培养液过滤时间小于2分钟，同时能够有效截留细菌。吸水快，保湿性能好，10天的保水率在90％以上，可有效为培养基提供能量补给。材料断裂强度大，过滤使用后其断裂强度仍能达到使用前的92％以上，不发生损坏，可有效支撑培养基的使用。过滤膜通过配方以及生产工艺的改进，材料过滤及保湿性能均得到提升。采用生物基原材料，可实现生物降解，复合材料符合绿色环保要求。本发明成本优势明显，各方
面综合性能优越，产业化能力强、质量稳定可控，具有较强的应用前景。
[0043]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。