專利名稱：多孔膜的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種多孔膜，特別是一種可以用作醫(yī)用分離膜的多孔膜。
背景技術(shù)：
多孔膜廣泛用于多種領域。其中，醫(yī)用分離膜，特別是血液透析膜，包含由纖維素等制成的天然聚合膜和由聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯腈、聚酰胺、聚烯丙基醚砜、聚酯聚合物合金等制成的合成聚合膜。
在合成聚合膜中，采用聚酰胺的膜已被廣泛用于醫(yī)藥用途等，這是因為其在生物相容性上的優(yōu)越性且沒有雙酚A作為其組成組分等等，而雙酚A是一種內(nèi)分泌的干擾物，擔心其會對人體產(chǎn)生不利影響。
雖然醫(yī)用分離膜通常進行滅菌處理，但是由于高度安全性等，包括用熱水處理的高壓釜滅菌(AC滅菌)是廣泛用作滅菌的方法之一。但是，因為聚酰胺膜通常具有高度的吸水性且處于吸水狀態(tài)時具有降低的機械性能，特別是當用熱水進行處理時，它們的尺寸和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此AC滅菌難以得到應用。
JP-A-7-256067描述了一種由聚酰胺制成的選擇性滲透膜，其水含量不低于8wt％，結(jié)晶熱不大于30mJ/mg。雖然該文獻承認聚酰胺膜在耐AC滅菌方面有缺點，因為當該膜含有水時，較高的水含量是與較低的耐熱性相聯(lián)系的，其結(jié)論是當干樹脂的玻璃化點不低于130℃時，具有高水含量的聚酰胺在121℃進行AC滅菌是可能的。但是，根據(jù)本發(fā)明人的研究，發(fā)現(xiàn)在AC滅菌條件下，即使采用這種聚酰胺制得的膜也難以具有足夠的尺寸穩(wěn)定性等，AC滅菌顯著地降低了膜性能。
根據(jù)上述情況，本發(fā)明旨在提供一種由聚酰胺作為主材料制備的多孔膜，其可以用作醫(yī)用分離膜等，在用熱水處理期間具有非常小的尺寸改變，且其特別允許進行AC滅菌處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人進行了深入細致的研究以努力實現(xiàn)上述目的，并發(fā)現(xiàn)使用具有低平衡吸水率作為膜材料的聚酰胺使得提供的膜在耐熱水性方面有優(yōu)越性。另外，他們發(fā)現(xiàn)了，特別地，由包含作為主材料的平衡吸水率不大于10％的聚酰胺的中空纖維膜制成的醫(yī)用分離膜在AC滅菌條件下具有高的尺寸穩(wěn)定性，從而完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明提供了下列(1)一種多孔膜，其包含作為主材料的平衡吸水率不大于10％的聚酰胺，(2)上述(1)的多孔膜，其中所述平衡吸水率不大于10％的聚酰胺包含二元羧酸組分和二元胺組分，所述的二元羧酸組分包含60-100mol％的對苯二甲酸，且所述的二元胺組分包含60-100mol％的1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺，(3)上述(1)的多孔膜，其中所述材料中包含50-100wt％比例的平衡吸水率不大于10％的聚酰胺，(4)上述(1)的多孔膜，其中所述的材料還包含聚乙烯吡咯烷酮，(5)上述(2)的多孔膜，其中所述的二元胺組分中1，9-壬二胺和2-甲基-1，8-辛二胺的摩爾比為100∶0-10∶90，(6)上述(1)的多孔膜，其中所述的平衡吸水率不大于10％的聚酰胺包含不低于其10％的被封端劑封端的分子鏈端基，(7)上述(6)的多孔膜，其中所述的封端劑是苯甲酸，(8)上述(1)的多孔膜，其中所述平衡吸水率不大于10％的聚酰胺的玻璃化點不低于60℃，(9)上述(1)的多孔膜，其所述平衡吸水率不大于10％的聚酰胺在30℃濃硫酸中測定的特性粘數(shù)為0.4-3.0dl/g，(10)上述(1)的多孔膜，其膜厚度為3-2000μm，(11)上述(1)的多孔膜，其為不對稱的膜，包含致密層和支撐層，(12)上述(11)的多孔膜，其中所述致密層的平均表面粗糙度為1-10nm，
(13)上述(11)的多孔膜，其中所述支撐層在表面包含平均孔徑為0.01-100μm的小孔，(14)上述(1)的多孔膜，其β2-微球蛋白清除率不低于35mL/min。
最佳實施方式本發(fā)明的多孔膜的特征在于使用了平衡吸水率不大于10％的聚酰胺作為主材料。
如此中所用的，“平衡吸水率”是通過在后面的[實施例]中提及的(i)平衡吸水率中所示的方法測定的值。另外，“使用平衡吸水率不大于10％的聚酰胺作為主材料”是指一種多孔膜的材料(即形成多孔膜骨架的聚合物材料)包含平衡吸水率不大于10％的聚酰胺或聚酰胺和其它聚合物(任選組分)。
本發(fā)明所用的平衡吸水率不大于10％的聚酰胺優(yōu)選顯示的平衡吸水率不大于7％，更優(yōu)選不大于5％。
在本發(fā)明中，平衡吸水率不大于10％的聚酰胺通過例如包含60-100mol％的對苯二甲酸的二元羧酸組分和包含60-100mol％的1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺的二元胺組分的聚酰胺來實現(xiàn)。當二元羧酸組分中對苯二甲酸的量小于60mol％或二元胺組分中1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺的量小于60mol％時，包含這種聚酰胺的多孔膜的耐熱水性趨向于降低。
在該聚酰胺中，二元羧酸組分中對苯二甲酸的量優(yōu)選為75-100mol％，更優(yōu)選90-100mol％。當二元羧酸組分中對苯二甲酸的量在優(yōu)選范圍之內(nèi)時，得到的聚酰胺在耐熱性、機械性能方面等變得優(yōu)良，并進一步改善了在熱水處理期間目標多孔膜的尺寸穩(wěn)定性。至于除了對苯二甲酸之外的二元羧酸組分，可以含有例如脂族二元羧酸，如丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、2-甲基己二酸、三甲基己二酸、庚二酸、2，2-二甲基戊二酸、3，3-二乙基琥珀酸、壬二酸、癸二酸、辛二酸、二聚酸等；脂環(huán)族二元羧酸，如1，3-環(huán)戊二羧酸、1，4-環(huán)己二羧酸等；芳族二元羧酸如間苯二甲酸、2，6-萘二甲酸、2，7-萘二甲酸、1，4-萘二甲酸、1，4-亞苯二氧基二乙酸、1，3-亞苯二氧基二乙酸、聯(lián)苯甲酸、二苯甲酸、4，4’-氧聯(lián)二苯甲酸、二苯基甲烷-二羧酸、二苯基砜-4，4’-二羧酸、4，4’-聯(lián)苯基二羧酸等，其可是一種或多種。
此外，在該聚酰胺中，二元胺組分中的1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺的量優(yōu)選為75-100mol％，更優(yōu)選90-100mol％。當二元胺組分中1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺的量在優(yōu)選范圍之內(nèi)時，得到的聚酰胺在低吸水率、耐熱性等方面變得優(yōu)良，并進一步改善了在熱水處理期間目標多孔膜的尺寸穩(wěn)定性。在1，9-壬二胺(NMDA)和/或2-甲基-1，8-辛二胺(MODA)中，其比例優(yōu)選為NMDA∶MODA(摩爾比)為100∶0-10∶90，更優(yōu)選為95∶5-20∶80，特別優(yōu)選為90∶10-40∶60。至于除了1，9-壬二胺和2-甲基-1，8-辛二胺之外的二元胺組分，可以含有例如直鏈脂族二元胺，如1，6-己二胺、1，7-庚二胺、1，8-辛二胺，1，10-癸二胺、1，11-十一烷二胺、1，12-十二烷二胺等；支鏈二元胺如2-甲基-1，5-戊二胺、3-甲基-1，5-戊二胺、2，2，4-三甲基-1，6-己二胺、2，4，4-三甲基-1，6-己二胺、5-甲基-1，9-壬二胺等；脂環(huán)族二元胺，如環(huán)己烷二胺、甲基環(huán)己烷二胺、異佛爾酮二胺、雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷、降冰片烷二甲胺、三環(huán)癸烷二甲胺等；芳族二元胺，如對苯二胺、間苯二胺、二甲苯二胺、4，4’-二氨基二苯基砜、4，4’-二氨基二苯基醚等，其可以是一種或多種。其中，1，7-庚二胺、1，8-辛二胺，1，10-癸二胺、1，11-十一烷二胺和1，12-十二烷二胺是優(yōu)選的，因為所得到的聚酰胺在多種性質(zhì)上具有優(yōu)越性。
為了控制分子量，分子鏈端基不低于10％的聚酰胺優(yōu)選用封端劑來封端，其中端基的封端比例優(yōu)選不低于40％，更優(yōu)選不低于60％，特別優(yōu)選不低于70％。封端劑沒有任何特別的限定，只要其是對聚酰胺端基上的氨基或羧基具有反應性的單官能化合物即可。就反應性、封端端基的安全性等方面而言，一元羧酸和一元胺是優(yōu)選的，就易于操作等方面而言，一元羧酸是更優(yōu)選的。除此之外，酸酐例如鄰苯二甲酸酐等、單異氰酸酯、單酰基鹵、單酯、一元醇等也可以使用。
可用作封端劑的一元羧酸沒有任何特別的限定，只要其是對氨基具有反應性即可，可提及例如脂族一元羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、新戊酸、異丁酸等；環(huán)脂族一元羧酸如環(huán)己烷羧酸等；芳族一元羧酸如苯甲酸、甲苯甲酸、α-萘甲酸、β-萘甲酸、甲基萘甲酸、苯乙酸等，以及這些的任意混合物。其中，就反應性，封端端基的安全性，費用等方面而言，乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸和苯甲酸是特別優(yōu)選的。
可用作封端劑的一元胺沒有任何特別的限定，只要其是對羧基具有反應性即可，可提及例如脂族一元胺如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺等；脂環(huán)族一元胺如環(huán)己胺、二環(huán)己胺等；芳族一元胺如苯胺、甲苯胺、二苯胺、萘胺等，以及這些的任意混合物。其中，就反應性、高沸點、封端端基的安全性、費用等方面而言，丁胺、己胺、辛胺、癸胺、硬脂胺、環(huán)己胺和苯胺是特別優(yōu)選的。
可以采用任何已知的制備結(jié)晶聚酰胺的方法來制備所述的聚酰胺。例如，可以通過下列方法制備如采用?；群投纷鳛樵系娜廴诰酆戏ɑ蚪缑婢酆戏?；采用二元羧酸和二元胺作為原料的熔融聚合法、固相聚合法、熔體擠出聚合法等。為了防止制備聚酰胺的聚合期間所產(chǎn)生的聚酰胺的縮聚速率和劣化的增加，優(yōu)選將磷催化劑如磷酸、亞磷酸、次磷酸或其鹽，其酯等加入到反應體系中。其中，考慮到所得到的聚酰胺的質(zhì)量，次磷酸衍生物(次磷酸鹽、次磷酸酯等)是優(yōu)選的，考慮到費用和易于操作，次磷酸鈉是特別優(yōu)選的。相對于二元羧酸和二元胺的總量，這些加入的磷催化劑的量優(yōu)選為0.01-5wt％，更優(yōu)選0.05-2wt％，特別優(yōu)選0.07-1wt％。雖然上述封端劑的用量根據(jù)所用的封端劑的反應性和沸點、反應器、反應條件等而不同，但是通常在二元羧酸和二元胺的總摩爾數(shù)的0.1-15mol％范圍內(nèi)。
優(yōu)選本發(fā)明中所用的聚酰胺在干態(tài)具有高的玻璃轉(zhuǎn)化點，且優(yōu)選玻璃轉(zhuǎn)化點不低于60℃，更優(yōu)選不低于80℃，且特別優(yōu)選不低于100℃。當玻璃轉(zhuǎn)化點不低于60℃時，目標多孔膜在耐熱性方面變得更優(yōu)越，且在熱水處理期間尺寸穩(wěn)定性得到進一步的改善。此處所用的玻璃轉(zhuǎn)化點是指用DSC(Mettler-Toledo International Inc.DSC30)以10℃/min將溫度從30℃上升到200℃來測量時，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近觀察到的兩個拐點之間的中間溫度。
本發(fā)明中所用的聚酰胺優(yōu)選在30℃濃硫酸中測定的特性粘度[η]為0.4-3.0dl/g，更優(yōu)選0.6-2.0dl/g，特別優(yōu)選0.8-1.8dl/g。當特性粘度[η]低于上述范圍時，目標多孔膜的機械強度趨于降低。當特性粘度[η]高于上述范圍時，在制備后面提及的成膜膠漿期間，在溶劑中的溶解性增加，且成膜膠漿趨于增加粘度，從而降低了薄膜的成型性。
通過下面的方法來測量測定特性粘度[η]在30℃將聚酰胺溶解在濃硫酸中以得到濃度為0.05、0.1、0.2和0.4g/dl的樣品溶液，測定各個濃度的樣品溶液的流動時間(秒)，根據(jù)下式計算下列樣品的特性粘度[ηinh]，并將該值外推至濃度為0。
ηinh＝[In(t1/t0)]/c其中，ηinh是特性粘度(dl/g)，t0是溶劑的流動時間(秒)，t1是樣品溶液的流動時間(秒)，c是溶液中樣品的濃度(g/dl)。
制備本發(fā)明的多孔膜的方法沒有特別的限定，例如優(yōu)選通過下列方法制備該膜。
首先，制備含有聚合物和溶劑的成膜膠漿或者還根據(jù)需要含有添加劑的成膜膠漿。此處所用的聚酰胺可以是單獨的平衡吸水率不大于10％的聚酰胺或者可以根據(jù)需要含有其它聚合物。成膜膠漿中聚酰胺的濃度僅需要落在允許成膜的范圍之內(nèi)并用作膜，優(yōu)選為5-50wt％。特別地，當要制備醫(yī)用分離膜(特別是一種由中空纖維膜制成)時，聚酰胺的濃度優(yōu)選為10-30wt％，這是因為可以得到具有高滲透性和機械強度的膜。另一方面，當為了賦予親水性、改進生物相容性、改進粘度等而加入不同的聚合物時，可以以0-20wt％，優(yōu)選0-10wt％的比例向成膜膠漿中加入這種聚合物。作為這樣的聚合物，可從提及一種或多種選自由聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇、聚乙二醇單酯、聚乙二醇和聚丙二醇的共聚物、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、纖維素的水溶性衍生物、多乙氧基醚、聚丙烯酸甲氧基乙酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯等組成的組。
溶劑可以是任何溶劑，只要其能夠溶解聚合物或聚合物及其添加劑即可，可以提及例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亞砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基嗎啉氧化物(NMMO)等，其可單獨使用或以兩種或多種混合物使用。
添加劑用于控制相分離溫度和成膜膠漿的粘度或改進膜成型性，可以提及例如水等。水的濃度范圍為成膜膠漿的0-10wt％，優(yōu)選0-5wt％。為了控制成膜膠漿的溶解狀態(tài)，改進膜成型性，可加入鹽等。作為鹽的種類，可以提及例如一種或多種選自由氯化鋰、氯化鈉、氯化鈣、乙酸鋰和硝酸鋰組成的組。至于鹽的添加量，可以是根據(jù)聚合物、溶劑和添加劑的組合的任何量。
通過將聚合物和溶劑(以及如果需要的話，所用的添加劑)在高溫(通常為60-150℃)下混合來制備成膜膠漿。然后，在中空纖維的情況下，例如制備的成膜膠漿從其注入的雙環(huán)形噴嘴擠出，進入雙環(huán)形噴嘴的內(nèi)部，在后面提及的形成中空的試劑例如凝結(jié)液體或非凝結(jié)溶劑(防止成膜膠漿凝結(jié)的溶劑)等，如果需要的話，引入到凝結(jié)液體中，完成成膜。凝結(jié)液體可以與成膜膠漿僅在中空纖維的內(nèi)部、單獨在其外部或在其兩側(cè)接觸。在平膜的情況下，成膜膠漿澆鑄在澆鑄盤上，使得浸潤在凝結(jié)液體等中，完成成膜。
至于凝結(jié)液體，可使用任何物質(zhì)而沒有特別的限定，只要其具有凝結(jié)聚合物成為膜的材料的功能，并與成膜膠漿的溶劑混溶即可。至于凝結(jié)液體的種類，可以提及例如水、水溶性溶劑例如NMP、DMAc、DMSO、DMF、NMMO等與水的混合物等。如果需要，也可使用水溶液，其含有鹽例如氯化鋰、氯化鈉、氯化鈣、乙酸鋰、硝酸鋰等；聚合物如PVP、聚乙二醇、聚乙二醇單酯、聚乙二醇和聚丙二醇的共聚物、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、纖維素的水溶性衍生物、多乙氧基醚、聚丙烯酸甲氧基乙酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯等的聚合物等。當凝結(jié)液體僅在中空纖維的內(nèi)部與成膜膠漿接觸時，也可在中空纖維的外部使用氣體例如氮氣、空氣等或非凝結(jié)溶劑如己烷等。當凝結(jié)液體僅在中空纖維的外部與成膜膠漿接觸時，也可在中空纖維的內(nèi)部使用氣體例如氮氣、空氣等或非凝結(jié)溶劑如乙烷等。與凝結(jié)液體接觸后的膜用水洗滌，且干燥，并且如果需要，熱處理。然后，通過已知的方法引入到模具中并用作多種工業(yè)膜或醫(yī)用膜。
本發(fā)明多孔膜中的主材料(聚合物)是平衡吸水率不大于10％的聚酰胺(例如包含含60-100mol％的對苯二甲酸的二元羧酸組分和含60-100mol％的1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺的二元胺組分的聚酰胺)，且可以含有作為其它聚合物的選自由PVP、聚乙二醇、聚乙二醇單酯、聚乙二醇和聚丙二醇的共聚物、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、纖維素的水溶性衍生物、多乙氧基醚、聚丙烯酸甲氧基乙酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯等組成的組的聚合物。
優(yōu)選含有聚酰胺的比例為構(gòu)成多孔膜的總聚合物的50-100wt％，更優(yōu)選60-100wt％，再更優(yōu)選70-100wt％。
本發(fā)明的多孔膜可以是中空纖維膜或平膜。因為每單位體積的膜面積可以增加，且可制備小尺寸的膜，所以優(yōu)選中空纖維膜作為醫(yī)用分離膜。在中空纖維膜的情況下，膜厚度在3-2000μm范圍內(nèi)，更優(yōu)選100-1000μm，再更優(yōu)選10-400μm，以確保膜的可紡性、機械強度和滲透性。此外，優(yōu)選中空纖維膜的外徑在40-5000μm范圍內(nèi)，更優(yōu)選40-3000μm，再更優(yōu)選10-1000μm。在平膜的情況下，膜厚度優(yōu)選在3-2000μm范圍內(nèi)，更優(yōu)選100-1000μm，特別優(yōu)選10-400μm。
就膜的滲透性和機械強度方面而言，本發(fā)明的多孔膜的孔隙率(％)優(yōu)選為20-90％，更優(yōu)選60-90％。此處孔隙率(％)按下式計算孔隙率(％)＝{(WW-WD)/ρ}/{WD/ρE+(WW-WD)/ρW}}×100其中WW為含水膜的重量，WD是干膜的重量，ρW是水的比重，ρE是構(gòu)成多孔膜的聚合物的比重。
雖然空隙(void)的尺寸隨著多孔膜的用途而變化，但是平均孔徑優(yōu)選在0.2-50μm范圍內(nèi)，更優(yōu)選0.3-3μm。如此處所用的，平均孔徑是通過下述方法得到的值在垂直于成膜方向(成膜膠漿的擠出方向或澆鑄方向)截面的電子顯微圖(最大放大倍數(shù)×6000)上，繪制一條垂直于膜表面的直線，相對于所有直線上的空隙，測量直線通過空隙部分的長度，并平均所測量的長度。
本發(fā)明的多孔膜的結(jié)構(gòu)可以是均勻(多孔結(jié)構(gòu))膜或是不對稱(多孔結(jié)構(gòu))膜。在醫(yī)用分離膜的情況下，優(yōu)選不對稱膜，其具有決定分餾能力的致密層和具有機械強度和高滲透性的支撐層，所述的支撐層用作上述致密層的支撐體。在包含中空纖維膜的醫(yī)用分離膜的情況下，內(nèi)層優(yōu)選為致密層，外層優(yōu)選為支撐層。為了防止侵入雜質(zhì)等，也可以制備致密最外層，即致密層(內(nèi)層)-支撐層(中間層)-致密層(外層)的膜結(jié)構(gòu)。至于構(gòu)成不對稱膜的支撐層的結(jié)構(gòu)，可以提及例如其中孔徑從致密層(內(nèi)層)向外層增加的網(wǎng)狀梯度結(jié)構(gòu)，其中孔徑在整個膜厚度方向通常是均勻的的網(wǎng)狀勻相結(jié)構(gòu)，具有類似于粗大孔的指狀物(finger)的指縫(finger void)結(jié)構(gòu)等。其中，在醫(yī)用分離膜的情況下，網(wǎng)狀梯度結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。
當本發(fā)明的多孔膜是不對稱膜時，致密層的厚度優(yōu)選為約0.05-10μm，更優(yōu)選約0.1-2μm。致密層的平均孔徑優(yōu)選在1-2000nm范圍內(nèi)，更優(yōu)選5-500nm。此處所用的致密層的平均孔徑是通過下述方法得到的值在垂直于成膜方向(成膜膠漿的擠出方向或澆鑄方向)截面的電子顯微圖(最大放大倍數(shù)×60000)上，繪制一條垂直于膜表面的直線，相對于所有致密層中直線上的空隙，測量直線通過空隙部分的長度，并平均所測量的長度。雖然致密層的表面基本上可以是或可以不是不規(guī)則的，因為致密層的結(jié)構(gòu)影響了分餾性能，且由于具有多個突出部位，優(yōu)選形成不規(guī)則的表面，以得到高滲透性。尤其是，對于用作醫(yī)用分離膜而言，致密層表面的平均粗糙度優(yōu)選在1-10nm范圍內(nèi)，更優(yōu)選3-10nm。此處平均粗糙度可以通過下列方法測定用原子力顯微鏡儀器(例如Dimension 3100，Digital InstrumentInc.)，在0.5Hz的測量頻率，以輕叩模式測量表面的形狀(觀察面積5μm2)，并用連接于儀器的數(shù)據(jù)處理軟件分析得到的測量數(shù)據(jù)。具體而言，將儀器的測量軟件改變?yōu)殡x線模式，通過修正/變平命令弄平數(shù)據(jù)中的大突起，通過分析/剖開命令從測量數(shù)據(jù)中得到剖面形狀，然后將平面方向長度5μm計算得到的粗糙度(Ra)作為平均粗糙度。
當本發(fā)明的多孔膜是不對稱膜(膜由致密層和支撐層構(gòu)成)時，載體層的平均孔徑優(yōu)選在0.2-50μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選0.3-3μm。如此處所用的，平均孔徑是通過下述方法得到的值在垂直于成膜方向(成膜膠漿的擠出方向或澆鑄方向)截面的電子顯微圖(最大放大倍數(shù)×6000)上，繪制一條垂直于膜表面的直線，相對于所有支撐層中直線上的空隙，測量直線通過空隙部分的長度，并平均所測量的長度。為了保持高的擴散滲透性，支撐層表面優(yōu)選具有通過打開支撐層的部分結(jié)構(gòu)而形成的小孔，其平均孔徑為0.01-10μm。如此處所用的，支撐層表面的平均孔徑是通過下述方法得到的值在表面的電子顯微圖(最大放大倍數(shù)×6000)中測定小孔的最長直徑和最短直徑，并平均所測定的值。
本發(fā)明的多孔膜具有高分餾能力和高滲透性，且特別可以用作醫(yī)用分離膜，其中更特別用作血液透析膜。當本發(fā)明的膜與血液接觸時，引起實踐問題的溶血或血栓未產(chǎn)生，且該膜對于醫(yī)學用途具有充分的血液相容性。當本發(fā)明的多孔膜用作血液透析膜時，白蛋白的高阻止率和脲的高滲透性可同時得到，且白蛋白的高阻止率和脲以及β2-微球蛋白(β2-MG)的高滲透性優(yōu)選同時得到。更具體而言，阻止白蛋白優(yōu)選不低于90％，更優(yōu)選不低于97％，仍更優(yōu)選不低于99％。此外，可以得到脲清除率不低于125mL/min，更優(yōu)選不低于175mL/min，更優(yōu)選不低于185mL/min?？梢缘玫溅?-MG清除率優(yōu)選不低于35mL/min，更優(yōu)選不低于45mL/min。此處所示的性能(白蛋白的高阻止率、脲的高滲透性、β2-MG的高滲透性)是通過在以下實施例中的(iv)脲清除率、β2-MG清除率和白蛋白阻止率的測量方法而測量的。
與這種類型的常規(guī)多孔膜相比，本發(fā)明的多孔膜顯示了主材料聚酰胺較低的吸水率，因此具有好的耐熱水性。所以當特別用作醫(yī)用分離膜時，在AC滅菌條件下可以觀察到下列優(yōu)良的特性(1)由于熱水處理而導致的尺寸改變較小。
(2)熱水處理不會產(chǎn)生膜的凝集。
(3)熱水處理不會影響膜的性能。
(實施例)通過下列實施例詳細地解釋本發(fā)明，其并不構(gòu)成限定。通過下述方法計算平衡吸水率、纖維長度的改變速率、內(nèi)徑的改變率、膜厚度和膜性能的改變率。
(i)平衡吸水率注入樹脂碎片以形成長方形條(長73.0mm×寬12.5mm×厚2.0mm)。在128℃的熱水中將它們加熱2小時，并在25℃的水中靜置2天。在熱水處理之前和之后測定其重量。
平衡吸水率[％]＝(W-D)/W×100W熱水處理之后的重量D熱水處理之前的重量(ii)纖維長度的改變速率含有水的中空纖維切成20cm長，并在121℃熱水中靜置20分鐘(AC滅菌)，再次測定纖維長度。
纖維長度改變率[％]＝(L-20)/20×100L在熱水中靜置之后的中空纖維長度(cm)(iii)內(nèi)徑的改變率，膜厚度的改變率在121℃熱水中靜置20分鐘(AC滅菌)之前和之后的中空纖維膜用剃刀切割。通過光學顯微鏡觀察切面形狀，并且測量內(nèi)徑和膜厚度。
內(nèi)徑改變率[％]＝(Li，a-Li，b)/Li，b×100膜厚度改變率[％]＝(Lt，a-Lt，b)/Lt，b×100Li，a在熱水中靜置(AC滅菌)之前的中空纖維的內(nèi)徑Lt，a在熱水中靜置(AC滅菌)之前的中空纖維的厚度Li，b在熱水中靜置(AC滅菌)之后的中空纖維的內(nèi)徑Lt，b在熱水中靜置(AC滅菌)之后的中空纖維的厚度(iv)脲清除率(UREA CL)、β2-MG清除率(β2-MG CL)和白蛋白的阻止率(Rej)根據(jù)透析膜性能的評價標準[由T.Satoh等著Kakushu noKetsuekijokaho no Kino to Tekio -Ketsuekijokaki no Seinohyokaho toKinobunrui(各種用于血純化儀器的方法的功能和應用)Tosekikaishi，Shadanhojin Nippon Toseki Igakukai出版，29(8)，1231-1245，1996]，在牛類動物的血液體系中進行測定(過濾流速Q(mào)F’＝10mL/min/m2)。膜面積為1.6m2。
測量由對苯二甲酸作為二元羧酸組分、NMDA和MODA作為二元胺組分、苯甲酸作為封端劑(摩爾比對苯二甲酸∶苯甲酸∶NMDA∶MODA＝1.97∶0.06∶1∶1)，和亞磷酸(0.1wt％原料)作為催化劑而得到的聚酰胺(PA9MT)的平衡吸水率，其特性粘度[η]為1.37dl/g，玻璃轉(zhuǎn)化點為125℃。然后制備含有該聚酰胺(15wt％)、PVP(K-90，BASF，3wt％)、水(2wt％)、LiCl(5wt％)和NMP(75wt％)的成膜膠漿。該膠漿在60℃用水作為形成中空的試劑從噴絲頭中排放到空氣中，引入到水中以固化，用水洗滌并干燥。
中空纖維1從得到的纖維束中抽出，并切割為20cm長。中空纖維2從剩下的纖維束中抽出，并通過已知方法模塑為模件1和模件2。中空纖維3進一步從剩下的纖維束中抽出，并測定致密層內(nèi)表面的內(nèi)徑、膜厚度和平均粗糙度，并且觀察膜結(jié)構(gòu)。用掃描電子顯微鏡(S-3500N，HitachiScience Systems，Ltd.)觀察膜結(jié)構(gòu)。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)內(nèi)層是致密層，外層是支撐層也用于支撐上述致密層，其為網(wǎng)狀梯度結(jié)構(gòu)，孔徑從上述致密層向外部增加，在支撐層的外表面上形成平均孔徑為1.0μm的小孔。此外，致密層的內(nèi)表面的平均粗糙度為5.1nm。膜結(jié)構(gòu)的詳細內(nèi)容(支撐層的結(jié)構(gòu)，支撐層外表面的平均孔徑、致密層內(nèi)表面的平均粗糙度)以及中空纖維的尺寸(外徑、內(nèi)徑、膜厚度)如表3所示。
中空纖維1和模件2在121℃水中靜置20分鐘(AC滅菌)。使用熱水處理(AC滅菌)之后中空纖維1，測量纖維長度、內(nèi)徑和膜厚度。
使用熱水處理(AC滅菌)之前的模件1，處理之后的模件2，測量膜性能(脲清除率、β2-MG清除率和白蛋白的阻止率)。此時，引起實踐問題的溶血和血栓沒有發(fā)生。
在熱水處理(AC滅菌)之前和之后，由于熱水處理產(chǎn)生的膜性能和孔徑(纖維長度·內(nèi)徑·膜厚度)的改變見表4。由于熱水處理(AC滅菌)而導致的中空纖維膜的凝集沒有發(fā)生。
以實施例1相同的方式，測定按表1所示摩爾比的二元羧酸組分(對苯二甲酸)、二元胺組分(NMDA，MODA)和封端劑(苯甲酸)而得到的聚酰胺的平衡吸水率。用這種聚酰胺，以給定的wt％加入表2所示的各種組分得到成膜膠漿，由其制備中空纖維束。以實施例1相同的方式，對于這種中空纖維束得到的中空纖維和模件，膜結(jié)構(gòu)的詳細內(nèi)容(支撐層的結(jié)構(gòu)，支撐層外表面的平均孔徑、致密層內(nèi)表面的平均粗糙度)以及中空纖維的尺寸(外徑、內(nèi)徑、膜厚度)如表3所示，在熱水處理(AC滅菌)之前和之后膜性能(脲清除率、β2-MG清除率和白蛋白的阻止率)，由于熱水處理(AC滅菌)而導致的尺寸改變(纖維長度·內(nèi)徑·膜厚度)以及溶血或血栓發(fā)生與否如表4所示。由于熱水處理(AC滅菌)而導致的中空纖維的凝集沒有發(fā)生。
測量“Trogamide T-5000”(三甲基六亞甲基對苯二甲酰胺(PA6-3-T)，Degussa AG，玻璃轉(zhuǎn)化點148℃)的平衡吸水率。然后，制備含有這種聚酰胺(15wt％)、PVP(K-90，BASF，3wt％)、水(2wt％)和DMSO(80wt％)的成膜膠漿。使用這種膠漿并按實施例1的相同方式得到中空纖維束。以實施例1相同的方式，對于這種中空纖維束得到的中空纖維和模件，膜結(jié)構(gòu)的詳細內(nèi)容(支撐層的結(jié)構(gòu)，支撐層外表面的平均孔徑、致密層內(nèi)表面的平均粗糙度)以及中空纖維的尺寸(外徑、內(nèi)徑、膜厚度)如表3所示，在熱水處理(AC滅菌)之前和之后膜性能(脲清除率、β2-MG清除率和白蛋白的阻止率)，由于熱水處理(AC滅菌)而導致的尺寸改變(纖維長度·內(nèi)徑·膜厚度)以及溶血或血栓發(fā)生與否如表4所示。產(chǎn)生了由于熱水處理(AC滅菌)而導致的中空纖維的凝集。
測量“Novamid X-21”(聚酰胺(PA6IT)的平衡吸水率，該聚酰胺由含有六亞甲基二胺單元的二元胺單元和含有對苯二甲酸單元和間苯二甲酸單元的二元羧酸單元制得，Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation，玻璃轉(zhuǎn)化點124℃)。然后，制備含有這種聚酰胺(13wt％)、PVP(K-90，BASF，2wt％)和DMSO(85wt％)的成膜膠漿。使用這種膠漿并按實施例1的相同方式得到中空纖維束。以實施例1相同的方式，對于這種中空纖維束得到的中空纖維和模件，膜結(jié)構(gòu)的詳細內(nèi)容(支撐層的結(jié)構(gòu)，支撐層外表面的平均孔徑、致密層內(nèi)表面的平均粗糙度)以及中空纖維的尺寸(外徑、內(nèi)徑、膜厚度)如表3所示，在熱水處理(AC滅菌)之前和之后膜性能(脲清除率、β2-MG清除率和白蛋白的阻止率)，由于熱水處理(AC滅菌)而導致的尺寸改變(纖維長度·內(nèi)徑·膜厚度)以及溶血或血栓發(fā)生與否如表4所示。產(chǎn)生了由于熱水處理(AC滅菌)而導致的中空纖維的凝集。
表1

1)包含含1，9-壬二胺和2-甲基-1，8-辛二胺單元的二胺單元以及含對苯二甲酸單元的二元羧酸單元的聚酰胺2)包含含1，9-壬二胺的二胺單元以及含對苯二甲酸單元的二元羧酸單元的聚酰胺3)三甲基六亞甲基對苯二甲酰胺(Trogamide T-5000，Degussa AG)4)包含含六亞甲基二胺單元的二胺單元以及含對苯二甲酸和間苯二甲酸單元的二元羧酸單元的聚酰胺(Novamid X-21，Mitsubishing-P1asticsCorporation)
表2

1)K-90，BASF
表3

1)不能得到用電子顯微圖(最大放大倍數(shù)×6000)的測量表4

實施例1-9和比較例1-2的中空纖維均具有其中內(nèi)層為致密層，外層為支撐層的膜結(jié)構(gòu)，該支撐層也用作致密層的支撐。這些支撐層分別具有表3所示的結(jié)構(gòu)。
從表4清楚地看到，實施例1-9制備的中空纖維，因為用平衡吸水率不大于10％的聚酰胺作為原料，即使在AC滅菌之后也具有特別小的尺寸改變率(具有高尺寸穩(wěn)定性)，且所示的膜性能幾乎沒有改變。此外，由于熱水處理(AC滅菌)而導致的中空纖維的凝集沒有發(fā)生。相反，比較例1和2制備的中空纖維，因為用平衡吸水率大于10％的聚酰胺作為原料，在AC滅菌之后顯示了不足夠的尺寸穩(wěn)定性(較大的尺寸改變)，且膜性能顯著降低(實踐中，不斷地產(chǎn)生壓碎的中空纖維和泄漏阻礙了脲清除率、β2-MG清除率和白蛋白的阻止率的測定)。此外，發(fā)生了由于熱水處理(AC滅菌)而導致的中空纖維的凝集。
工業(yè)實用性從上述解釋清楚地看出，根據(jù)本發(fā)明，采用聚酰胺作為原料可以得到耐熱水性優(yōu)異的多孔膜。根據(jù)本發(fā)明得到的多孔膜即使是在熱水處理之后也顯示了特別小的尺寸改變，且能夠制成允許AC滅菌的醫(yī)用分離膜。此外，因為與血液接觸沒有導致溶血或血栓，在該膜變得特別可以用作醫(yī)用分離膜中的血液透析膜。
權(quán)利要求
1.一種多孔膜，其包含作為主材料的平衡吸水率不大于10％的聚酰胺。
2.權(quán)利要求1的多孔膜，其中所述平衡吸水率不大于10％的聚酰胺包含二元羧酸組分和二元胺組分，所述的二元羧酸組分包含60-100mol％的對苯二甲酸，且所述的二元胺組分包含60-100mol％的1，9-壬二胺和/或2-甲基-1，8-辛二胺。
3.權(quán)利要求1的多孔膜，其中所述材料中含有50-100wt％比例的平衡吸水率不大于10％的聚酰胺。
4.權(quán)利要求1的多孔膜，其中所述的材料還包含聚乙烯吡咯烷酮。
5.權(quán)利要求2的多孔膜，其中所述的二元胺組分中的1，9-壬二胺和2-甲基-1，8-辛二胺的摩爾比為100∶0-10∶90。
6.權(quán)利要求1的多孔膜，其中所述平衡吸水率不大于10％的聚酰胺包含不低于其10％的被封端劑封端的分子鏈端基。
7.權(quán)利要求6的多孔膜，其中所述封端劑是苯甲酸。
8.權(quán)利要求1的多孔膜，其中所述平衡吸水率不大于10％的聚酰胺的玻璃化點不低于60℃。
9.權(quán)利要求1的多孔膜，其所述平衡吸水率不大于10％的聚酰胺在30℃濃硫酸中測定的特性粘數(shù)為0.4-3.0dl/g。
10.權(quán)利要求1的多孔膜，其膜厚度為3-2000μm。
11.權(quán)利要求1的多孔膜，其為不對稱的膜，包含致密層和支撐層。
12.權(quán)利要求11的多孔膜，其中所述致密層的平均表面粗糙度為1-10nm。
13.權(quán)利要求11的多孔膜，其中所述支撐層在表面包含平均孔徑為0.01-100μm的小孔。
14.權(quán)利要求1的多孔膜，其β2-微球蛋白清除率不低于35mL/min。
全文摘要
一種平衡吸水率為10％或以下的聚酰胺被用作主材料。平衡吸水率為10％或以下的聚酰胺的實例是由包含60－100mol％的對苯二甲酸的二元羧酸組分和包含60－100mol％的1，9－壬二胺和/或2－甲基－1，8－辛二胺的二元胺組分得到的聚酰胺。由于聚酰胺的使用，多孔膜即使是在熱水處理之后也顯示了特別小的尺寸改變，并可以特別地作為例如可以AC滅菌處理的醫(yī)用分離膜使用。
文檔編號B01D71/56GK1668349SQ0381644
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者高井正人, 松本洋一, 關(guān)口浩二, 垣內(nèi)智樹, 鶴田仁志, 清水隆夫 申請人:可樂麗股份有限公司, 日本可樂麗醫(yī)療器材株式會社