一次性生物反应器专用密封垫及其制备方法与流程

本发明属于一次性生物反应器制造，特别涉及一种一次性生物反应器专用密封垫及其制备方法。

背景技术：

1、一次性生物反应器，又称用后可弃生物反应器，是使用一次性袋代替由不锈钢或玻璃制成的培养容器的生物反应器，一般使用高分子膜材料制成。一次性生物反应器具有操作成本低，易于安装和移动，节省空间和劳动力，减少无菌验证环节等优点，还能够消除不同工艺流程之间的交叉污染的可能性，避免了设备组装的长周期性，降低了生物培养系统的复杂度，具有广阔的应用前景。

2、反应器与管路，以及管路与管路之间的连接是一次性生物反应器系统不可或缺的组成部分。与传统的不锈钢或玻璃生物反应器可以焊接、熔融连接、法兰连接等绝对刚性连接不同，一次性生物反应器系统中的连接往往具有一定的柔性，紧固力过大则超过高分子材料承受限度，过小则密封性能不足，造成杂菌污染，生产失败，需要在连接处增加密封垫，以提高密封性能。

3、可用于一次性生物反应器的密封垫一般都是硅橡胶密封垫，借用快接的结构，容易因长时间挤压变形，造成密封不严，引起杂菌污染，生产失败等生产事故。因此需要开发一种一次性生物反应器专用密封垫及制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种一次性生物反应器专用密封垫及制备方法，采用固体碳酸盐与固体有机酸在水的存在下生成二氧化碳气体，使密封垫局部膨胀的原理，增加专用密封垫所在的接口处的密封性，最大限度降低杂菌污染的可能性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种一次性生物反应器专用密封垫，所述一次性生物反应器专用密封垫由改性硅橡胶组成；

3、所述一次性生物反应器专用密封垫具有挤压充气机构，如图1所示；

4、所述挤压充气机构包括聚乙二醇包覆的碳酸盐固体颗粒、聚乙二醇包覆的有机酸固体颗粒、水不溶性高分子薄膜包覆的水滴；

5、所述挤压充气机构设置在所述一次性生物反应器专用密封垫内部；

6、所述聚乙二醇具有水溶性；

7、所述水不溶性高分子薄膜具有各向异性，能够在一定挤压力作用下破裂。

8、优选地，所述改性硅橡胶组成成分包括重量份为90-110份甲基乙烯基硅橡胶、16-24份聚二甲基硅氧烷、11-14份脂肪醇聚氧乙烯醚改性的白石墨烯、24-41份硅微粉、5.3-5.8份钛酸正丁酯、15-23份过氧化苯甲酰。

9、优选地，所述聚乙二醇包括分子量为1300-2100的聚乙二醇；所述水不溶性高分子薄膜包括聚乙烯薄膜。

10、优选地，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾中的一种；所述有机酸包括柠檬酸、苹果酸、丁二酸中的一种。

11、优选地，所述聚乙二醇包覆的碳酸盐固体颗粒粒径范围为0.2-1.0mm，聚乙二醇包覆的有机酸固体颗粒0.1-0.5mm，水不溶性高分子薄膜包覆的水滴的粒径范围为1.0-1.6mm。

12、进一步优选地，所述一次性生物反应器专用密封垫的部分表面镶嵌有纳米银颗粒。

13、为了解决上述技术问题，本发明还提供一种一次性生物反应器专用密封垫的制备方法，所述方法包括以下步骤：

14、步骤1)制备改性硅橡胶：按重量份分别称取甲基乙烯基硅橡胶、聚二甲基硅氧烷、脂肪醇聚氧乙烯醚改性的白石墨烯、硅微粉、钛酸正丁酯，经密炼机混炼后，用双螺杆挤出机挤出，得到硫化前的改性硅橡胶；

15、步骤2)制备聚乙二醇包覆的碳酸盐固体颗粒：首先将碳酸盐固体颗粒置于湿度为70％-80％的气体中静置一段时间，然后将碳酸盐固体颗粒取出，放入聚乙二醇粉末中振荡，干燥后得到聚乙二醇包覆的碳酸盐固体颗粒；

16、步骤3)制备聚乙二醇包覆的有机酸固体颗粒：首先将有机酸固体颗粒置于湿度为55％-65％的气体中静置一段时间，然后将有机酸固体颗粒取出，放入聚乙二醇粉末中振荡，干燥后得到聚乙二醇包覆的有机酸固体颗粒；

17、步骤4)制备水不溶性高分子薄膜包覆的水滴：将水注入一端密封的管道状水不溶性高分子薄膜中，从密封端开始间隔一定距离进行挤压，使该处管道状水不溶性高分子薄膜贴合，然后加热，使贴合的水不溶性高分子薄膜熔化后贴合，形成包含水的封闭空间，得到水不溶性高分子薄膜包覆的水滴；

18、步骤5)制备密封垫半体：按比例分别称量步骤1)中的硫化前的改性硅橡胶和过氧化苯甲酰，经密炼机混合分散均匀后，放入模具中经热压硫化成型，得到密封垫半体；

19、步骤6)密封垫成型：将步骤2)得到的聚乙二醇包覆的碳酸盐固体颗粒，步骤3)得到的聚乙二醇包覆的有机酸固体颗粒，步骤4)得到的水不溶性高分子薄膜包覆的水滴，按照一定重量比，放入两个步骤5)得到的密封垫半体形成的空腔中，将所述两个密封垫半体接触面黏合，得到一次性生物反应器专用密封垫。

20、优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚改性的白石墨烯改性方法为：将12-16层白石墨烯浸泡在脂肪醇聚氧乙烯醚质量浓度为0.3％-0.9％的正丁醇溶液中10-15小时，经离心、低温真空干燥后得到改性白石墨烯。

21、优选地，所述步骤2)碳酸盐固体颗粒的粒径范围为0.15-0.90mm，所述步骤3)有机酸固体颗粒粒径范围为0.08-0.45mm，所述步骤4)管道状水不溶性高分子薄膜直径为0.9-1.5mm。

22、优选地，所述步骤5)热压硫化成型的温度为70-90℃，压力2-7mpa，硫化成型时间为120-150min。

23、优选地，所述步骤6)聚乙二醇包覆的碳酸盐固体颗粒、聚乙二醇包覆的有机酸固体颗粒、水不溶性高分子薄膜包覆的水滴的重量比为(6-10):(2-4):(8-15)。

24、进一步优选地，所述一次性生物反应器专用密封垫的制备方法还包括在步骤5)硫化成型前在专用密封垫部分表面镶嵌纳米银颗粒的步骤。

技术特征：

1.一次性生物反应器专用密封垫，其特征在于，所述一次性生物反应器专用密封垫由改性硅橡胶组成；

2.根据权利要求1所述一次性生物反应器专用密封垫，其特征在于，所述改性硅橡胶组成成分包括重量份为90-110份甲基乙烯基硅橡胶、16-24份聚二甲基硅氧烷、11-14份脂肪醇聚氧乙烯醚改性的白石墨烯、24-41份硅微粉、5.3-5.8份钛酸正丁酯、15-23份过氧化苯甲酰。

3.根据权利要求1所述一次性生物反应器专用密封垫，其特征在于，所述聚乙二醇包括分子量为1300-2100的聚乙二醇；

4.根据权利要求1所述一次性生物反应器专用密封垫，其特征在于，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钾中的一种；

5.根据权利要求1所述一次性生物反应器专用密封垫，其特征在于，所述聚乙二醇包覆的碳酸盐固体颗粒粒径范围为0.2-1.0mm，聚乙二醇包覆的有机酸固体颗粒0.1-0.5mm，水不溶性高分子薄膜包覆的水滴的粒径范围为1.0-1.6mm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述一次性生物反应器专用密封垫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述一次性生物反应器专用密封垫的制备方法，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚改性的白石墨烯改性方法为：将12-16层白石墨烯浸泡在脂肪醇聚氧乙烯醚质量浓度为0.3％-0.9％的正丁醇溶液中10-15小时，经离心、低温真空干燥后得到改性白石墨烯。

8.根据权利要求6所述一次性生物反应器专用密封垫的制备方法，其特征在于，所述步骤2)碳酸盐固体颗粒的粒径范围为0.15-0.90mm，所述步骤3)有机酸固体颗粒粒径范围为0.08-0.45mm，所述步骤4)管道状水不溶性高分子薄膜直径为0.9-1.5mm。

9.根据权利要求6所述一次性生物反应器专用密封垫的制备方法，其特征在于，所述步骤5)热压硫化成型的温度为70-90℃，压力2-7mpa，硫化成型时间为120-150min。

10.根据权利要求6所述一次性生物反应器专用密封垫的制备方法，其特征在于，所述步骤6)聚乙二醇包覆的碳酸盐固体颗粒、聚乙二醇包覆的有机酸固体颗粒、水不溶性高分子薄膜包覆的水滴的重量比为(6-10):(2-4):(8-15)。

技术总结
本发明公开了一种一次性生物反应器专用密封垫，专用密封垫由改性硅橡胶组成，具有挤压充气机构，挤压充气机构由经包覆的碳酸盐、有机酸固体、水组成；还可以在专用密封垫部分表面设置暴露于表面的纳米银颗粒。还公开了该专用密封垫的制备方法，包括改性硅胶的制备，包覆的碳酸盐、有机酸固体、水的制备，密封垫半体的制备，成型等步骤，还包括在专用密封垫部分表面镶嵌纳米银颗粒的步骤。本发明采用固体碳酸盐与固体有机酸在水的存在下生成二氧化碳气体，使密封垫局部膨胀的原理，增加专用密封垫所在的接口处的密封性，以及暴露于表面的纳米银颗粒抗菌性能，最大限度降低一次性生物反应器杂菌污染的可能性。

技术研发人员：尚国栋,左峰,吴建梅,张军义,陈永芳
受保护的技术使用者：尚国栋
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13