一种抗生物粘附多孔分离膜、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种抗生物粘附多孔分离膜、制 备方法及应用。
【背景技术】
[0002] 聚醚砜、聚丙烯腈和聚偏氟乙烯是优异的分离膜材料，具有机械强度高、物理和化 学稳定性好、成膜特性优良、廉价易得等优点，在水处理、生物分离等许多过滤领域得到广 泛应用。但是聚醚砜、聚丙烯腈和聚偏氟乙烯具有强烈疏水性，容易引起蛋白质、微生物等 在多孔分离膜表面大量吸附，从而堵塞膜孔，造成严重的膜污染，导致膜分离效率下降，影 响分离膜的使用寿命。
[0003] 对膜材料进行改性，提高膜表面的亲水性，赋予表面抗粘附性能，是提高分离膜使 用性能的重要途径。分离膜材料常用的改性方法包括表面改性和共混改性。将磺化处理的 聚醚砜和聚醚砜共混制膜，可以得到具有良好亲水性的聚醚砜分离膜，已经在工程中得到 应用，不足之处是聚醚砜磺化处理工艺苛刻。将聚乙烯吡咯烷酮与聚合物共混制膜也是提 高分离膜亲水性和抗粘附性能的一种方法，但是亲水性高分子在分离膜使用过程中易于流 失，抗粘附性能逐渐劣化，降低使用寿命。表面接枝是最常见的抗粘附改性方法，具体包括 化学接枝、紫外光引发接枝、等离子体引发接枝改性等。常见的表面改性方法需要特殊的仪 器设备，或者特殊的化学试剂，反应条件苛刻，且改性效果难以控制，因而开发新的表面改 性技术具有十分重要的意义。
[0004] 表面改性以接枝亲水性高分子为主，如聚乙二醇，两性离子聚合物等，在膜材料表 面形成一层水化层。两性离子与水分子有强烈的相互作用，接枝两性离子聚合物可以赋予 分离膜良好的抗粘附效果。通常方案是分离膜表面引发磺酸型或羧酸型甜菜碱类单体在表 面聚合，或磷酸胆碱类单体与其它单体交联聚合得到，这种途径的缺陷是必须合成各种两 性离子单体，制备方法复杂，导致两性离子单体价格高，特别是磷酸胆碱类单体非常昂贵。 综上所述，有必要克服现有技术缺陷，开发简单易行的方法，制备接枝两性离子的分离膜材 料，并开发其应用。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种抗生物粘附多孔分离膜、其制备 方法及应用，本发明的抗生物粘附多孔分离膜，具有抗蛋白、脂质粘附功能，可用于分离纯 化的超滤膜，或者用作血液透析的分离膜。
[0006] 一种抗生物粘附多孔分离膜、其制备方法及应用这3项发明创造具有相同的特定 技术特征：含有胺基阳离子和羧酸根阴离子的的抗生物粘附多孔分离膜材料，因此属于一 个总的发明构思，具备单一性，可以作为一件申请提出。
[0007] 为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案：本发明的一种抗生物粘附多 孔分离膜，是表面含有环氧基的聚合物多孔膜与氨基酸的伯胺基进行环氧开环反应得到 的，在pH为5?9时含有胺基阳离子和羧酸根阴离子的氨基酸两性离子的多孔膜材料，孔 隙率为55%?75% ;所述的氨基酸是一端为伯胺基、另一端为羧基的α -氨基酸、β -氨基 酸、γ-氨基酸或ω-氨基酸。表面含有环氧基的聚合物多孔膜是聚醚砜、聚丙烯腈、聚砜、 纤维素衍生物、聚乙烯、磺化聚砜、交链聚乙烯醇、聚丙烯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚 甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚砜酰胺或聚偏氟乙烯中的一种或任两种的共混物。聚合物多孔 膜为平板膜或中空纤维膜。多孔膜的表面氨基酸的含量为〇. 01微克/平方厘米?10毫克 /平方厘米。α-氨基酸优选天然氨基酸。
[0008] 抗生物粘附多孔分离膜的制备方法，其步骤如下：表面含有环氧基的聚合物多孔 膜浸泡于含有氨基酸的溶液中，在PH为8?13的碱性条件下进行环氧开环反应，温度为 20°C至100°C下反应0. 5小时至24小时，然后调节pH为5?9,得到表面含有胺基阳离子 和羧酸根阴离子的氨基酸两性离子的抗生物粘附多孔分离膜。
[0009] 抗生物粘附多孔分离膜在分离纯化中的应用是将抗生物粘附多孔分离膜与外壳 一起封装加工为成套的分离系统，用于水纯化、化学品分离纯化、药物分离纯化、血液透析。
[0010] 有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0011] 本发明的抗生物粘附多孔分离膜是氨基酸的氨基与多孔聚合物膜的表面环氧基 开环反应得到，在pH为5?9 (优选pH 6?8)条件下表面含有胺基阳离子和羧基阴离子， 呈两性离子特征。
[0012] 本发明的抗生物粘附多孔分离膜表面接枝有氨基酸两性离子，含量为0. 01微克/ 平方厘米?10毫克/平方厘米。
[0013] 本发明的抗生物粘附多孔分离膜具有亲水性、抗蛋白粘附的特点。
[0014] 本发明的抗生物粘附多孔分离膜制备方法工艺简单，可以制备抗粘附的平板膜、 中空纤维膜。
[0015] 本发明的抗生物粘附多孔分离膜加工成成套的分离系统，可以用于纯化水、化学 品分离纯化、药物分离纯化、血液透析等。
【附图说明】
[0016] 图1抗粘附聚醚砜分离膜截面扫描电镜图；
[0017] 图2表面接枝氨基酸制备两性离子抗粘附聚醚砜分离膜的示意图；
[0018] 图3接枝氨基酸两性离子的抗粘附聚醚砜分离膜表面全反射红外图谱：a表面含 环氧基的膜，接枝各种氨基酸的膜：b谷氨酸、c赖氨酸、d丝氨酸、e天冬氨酸；
[0019] 图4接枝氨基酸两性离子的抗粘附聚醚砜分离膜静态接触角：1未改性分离膜，2 表面含环氧基的聚醚砜分离膜，接枝各种氨基酸的膜：3丙氨酸、4组氨酸、5赖氨酸、6精氨 酸、7丝氨酸、8苏氨酸、9甘氨酸、10谷氨酸、11天冬氨酸；
[0020] 图5接枝氨基酸两性离子的抗粘附聚醚砜分离膜的蛋白吸附量：1未改性分离膜， 2表面含环氧基的聚醚砜分离膜，接枝各种氨基酸的膜：3丙氨酸、4组氨酸、5赖氨酸、6精 氨酸、7丝氨酸、8苏氨酸、9甘氨酸、10谷氨酸、11天冬氨酸。
[0021] 图6接枝氨基酸两性离子的抗粘附聚醚砜分离膜的水通量及其恢复率：1未改性 分离膜，2表面含环氧基的聚醚砜分离膜，接枝各种氨基酸的膜：3丙氨酸、4组氨酸、5赖氨 酸、6精氨酸、7丝氨酸、8苏氨酸、9甘氨酸、10谷氨酸、11天冬氨酸。
[0022] 图7接枝氨基酸两性离子的抗粘附聚醚砜分离膜对牛血清白蛋白的截留率：1未 改性分离膜，2表面含环氧基的聚醚砜分离膜，接枝各种氨基酸的膜：3丙氨酸、4组氨酸、5 赖氨酸、6精氨酸、7丝氨酸、8苏氨酸、9甘氨酸、10谷氨酸、11天冬氨酸。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合说明书附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0024] 本发明提供独特的抗生物粘附多孔分离膜、制备方法及应用。
[0025] 本发明的一种抗生物粘附多孔分离膜，其特征在于该抗生物粘附多孔分离膜是表 面含有环氧基的聚合物多孔膜与氨基酸的伯胺基进行环氧开环反应得到的，在PH为5? 9时含有胺基阳离子和羧酸根阴离子的氨基酸两性离子的多孔膜材料，孔隙率为55%? 75%