CN103819710A - 一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，包括以下步骤：1）制备制膜液：将硝化纤维素高分子材料溶解在溶剂中，然后加入助溶剂、水和表面活性剂；于15-50℃下搅拌均匀，脱泡过滤后，得制膜液；2）涂布制膜液：将制膜液涂布在连续运转的不锈钢带或塑料支撑基材上，涂布的湿膜厚度为100-800um；3）烘干：涂布后的不锈钢钢带或塑料支撑基材立即运转到控温控湿且控制进出风量的烘道进行烘干；4）后处理：溶液分相固化成形，当溶液中溶剂含量降到初始含量的5-20%后，浸入水中进行清洗除尘，随后进入后处理溶液中进行连续浸泡处理，清洗除尘时间为0.5-20分钟，浸泡时间为0.5-20分钟；5）薄膜后处理后在20℃-75℃下进行烘干，既得亲水性硝化纤维素膜。

Description

一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，即用于快速诊断产品硝化纤维素薄膜的制备方法。

背景技术

硝化纤维素，是纤维素与硝酸酯化反应的产物，具有良好的成膜性，是世界上最早用于制备薄膜的高分子聚合物之一。1908年Bechhold将涂有硝化纤维素溶液的滤纸浸入冰醋酸，从而制备出了第一张人造薄膜，该薄膜可以通过改变硝化纤维素和冰醋酸的比例来调节其透过性。硝化纤维素同样也应用在Zsigmondy的研究中，1918年Zsigmondy利用硝化纤维素制备的薄膜来分离水溶液中的大分子和小颗粒。

近年来，由于硝化纤维素本身的高分子特点，其应用逐渐从过滤分离转移到了附加值更高的生物分析等方面应用，这主要得益于硝化纤维素对蛋白质等物质的非特异性吸附能力。另一方面，在快速诊断类产品的应用上需要薄膜具有亲水性，由于硝化纤维素自身的疏水性，又对薄膜的后处理提出了要求。目前国内该类薄膜基本依赖于进口。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明一种亲水性硝化纤维素膜，采用蒸汽诱导分相制备且经过后处理后具有亲水性，适用于快速诊断产品，该薄膜具有均匀的表面和内部结构，良好的蛋白质吸附能力，在亲水的前提下能够为快速诊断产品提供更锐利美观的线条。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，包括以下步骤：

1）制备制膜液：将硝化纤维素高分子材料溶解在溶剂中，然后加入助溶剂、水和表面活性剂；于15-50℃下搅拌均匀，脱泡过滤后，得制膜液；

2）涂布制膜液：将制膜液涂布在连续运转的不锈钢带或塑料支撑基材上，涂布的湿膜厚度为100-800um；

3）烘干：涂布后的不锈钢钢带或塑料支撑基材立即运转到控温控湿且控制进出风量的烘道进行烘干；

4）后处理：溶液分相固化成形，当溶液中溶剂含量降到初始含量的5-20%后，浸入水中进行清洗除尘，随后进入后处理溶液中进行连续浸泡处理，清洗除尘时间为0.5-20分钟，浸泡时间为0.5-20分钟；

5）薄膜后处理后在20℃-75℃下进行烘干，既得亲水性硝化纤维素膜。

所述步骤1）中硝化纤维素膜加入原料的组分和重量百分比为：硝化纤维素2-20%，溶剂15-40%，水2-15%，助溶剂40-80%，表面活性剂0.003-2%。

所述步骤2）中塑料支撑基材为PET基材，其厚度为20-500um；和/或，塑料支撑基材厚度为50-150um。

所述步骤3）中烘道的温度为10-40℃，相对湿度为40-99%；和/或，烘道温度为15-30℃，相对湿度为60-95%；和/或，烘道内的排风量控制溶剂蒸汽浓度为0.01%-10%。

所述步骤3）中后处理溶液为硫酸酯盐类或磺酸盐类阴离子表面活性剂中的一种或多种混合水溶液。优选其表面活性剂的烃基基团含有6-20个碳原子。

所述硝化纤维素的重量百分比为4-15%，和/或，溶剂的重量百分比为15-40%，和/或，助溶剂的重量百分比为50-75%，和/或，表面活性剂的重量百分比为0.005-1%。

所述溶剂为丙酮、醋酸酯中的一种或几种。

所述助溶剂为碳原子数≤6的醇类中的一种或多种混合物。

所述表面活性剂为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、甘油中的一种或多种混合物；

和/或；所述表面活性剂为多元醇型非离子表面活性剂中的一种或几种；

和/或；所述阴离子表面活性剂为：硫酸酯盐类或磺酸盐类阴离子表面活性剂中的一种或多种,其表面活性剂的烃基基团含有6-20个碳原子。

另外本发明还提供了所述亲水性硝化纤维素膜的制备方法制备的亲水性硝化纤维素膜。

有益效果：本发明提供的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，添加表面活性剂的浓度很低，但却对最终成膜有较大的影响，其含量高低可以控制成膜孔径的大小，同时成膜后硝化纤维素膜就具备了一定的亲水性，从而在后处理溶液中，溶液可以快速而均匀的分布到薄膜内部，解决了由于薄膜疏水性导致的后处理不均；本发明通过特定配方的成膜液，并辅以控制的生产工艺环境，可以获得理想的成膜结构，薄膜孔径为0.2um-20um再经过合适的后处理，最终可以应用于快速诊断类的产品。

本发明的优点为：

1、实现了连续化的工业生产，可以进行连续收放卷生产，且后处理工艺时间短，提升了生产效率。

2、可同时根据产品需求不同制备有背衬和无背衬的薄膜

3、配方中表面活性剂的应用改进了成膜结构和后处理时间，使得薄膜具有更好的均一性。

附图说明

图1至图5为本发明实施例制备的产品的表面结构图；

图6和图7为对比例制备的产品的表面结构图；

图8为实施例产品与对比产品的检测对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，包括以下步骤：

1）制备制膜液：加入原料的组分和重量百分比为：硝化纤维素2-20%，溶剂15-40%，水2-15%，助溶剂40-80%，表面活性剂0.003-2%；将硝化纤维素高分子材料溶解在溶剂中，然后加入助溶剂、水和表面活性剂；于15-50℃下搅拌均匀，脱泡过滤后，得制膜液；

2）涂布制膜液：将制膜液涂布在连续运转的不锈钢带或塑料支撑基材上，涂布的湿膜厚度为100-800um；

3）烘干：涂布后的不锈钢钢带或塑料支撑基材立即运转到控温控湿且控制进出风量的烘道进行烘干，烘道温度为10-40℃，相对湿度为40-99%，调节排风量控制溶剂蒸汽浓度为0.01%-10%；

4）后处理：溶液分相固化成形，当溶液中溶剂含量降到初始含量的5-20%后，浸入水中进行清洗除尘，随后进入后处理溶液中进行连续浸泡处理，清洗除尘时间为0.5-20分钟，浸泡时间为0.5-20分钟；

5）薄膜后处理后在20℃-75℃下进行烘干，既得亲水性硝化纤维素膜。薄膜测试:

1）层析时间:裁取一段4cm长的薄膜，观察并记录蒸馏水从底部层析到顶部的时间；

2）快诊产品应用线条质量测试:取一段薄膜运用到hCG快速诊断产品，进行抗体蛋白点膜，并进行样本测试，拍摄测试线条质量；

3）成膜时间:记录薄膜从涂布到固化所需的生产时间。

实施例1：

配制硝化纤维素溶液，其质量组成如下：硝化纤维素9.2%，丙酮25.9%，蒸馏水8.5%，十四烷基硫酸钠0.08%，乙醇11.2%，其余组分为异丙醇45.12%。将脱泡过滤后的聚合物溶液涂布在连续运转的150umPET支撑层上，在15℃-30℃的烘道内，调节排风量控制溶剂蒸汽浓度为0.7%，相对湿度为70%-75%。固化成形后，经过蒸馏水清洗除尘，再经过浓度为1%的十二烷基硫酸钠溶液池，最后在40℃-50℃条件下烘干收卷。即可得到孔径为8um的带背衬硝化纤维素膜，其正表面结构如图1所示。薄膜测试结果见表2和图8。

实施例2：

重复实施例1制备薄膜的工艺步骤，其制膜液质量组成为硝化纤维素15%，丙酮40%，蒸馏水2%，十二烷基硫酸钠2%，乙醇41%。所得薄膜其正表面结构如图2所示。薄膜测试结果见表2。

实施例3：

重复实施例1制备薄膜的工艺步骤，其制膜液质量组成为硝化纤维素4%，乙酸乙酯40%，蒸馏水15%，十二烷基磺酸钠0.003%，乙醇10%,丁醇30.997%。所得薄膜其正表面结构如图3所示。薄膜测试结果见表2。

实施例4：

重复实施例1制备薄膜的工艺步骤，其制膜液质量组成为硝化纤维素10%，乙酸甲酯15%，蒸馏水4%，十烷基硫酸钠2%，乙醇10%,仲丁醇59%。所得薄膜其正表面结构如图4所示。薄膜测试结果见表2和图8。

实施例5：

配制制膜液成分与实施例3一致,唯一区别为工艺参数中调节排风量控制溶剂蒸汽浓度为0.07%.所得薄膜其正表面结构如图5所示，薄膜测试结果见表2。

对比例1：

重复实施例1制备薄膜的步骤，唯一区别在于配制溶液中无表面活性剂。其正表面结构如图6所示。薄膜测试结果见表2和图8。

对比例2：

重复实施例3制备薄膜的步骤,唯一区别在于生产过程中无通风且处于密闭环境中,其正表面结构如图7所示。薄膜测试结果见表2。

按以下表1中指定的硝化纤维素溶液组分含量重复实验实施例1中亲水性硝化纤维素膜的制备方法，分别得到不同的亲水性硝化纤维素膜产品。

硝化纤维素2-20%，溶剂15-40%，水2-15%，助溶剂40-80%，表面活性剂0.003-2%；

优选，硝化纤维素4-12%，溶剂15-40%，水2-15%，助溶剂50-75%，表面活性剂0.005-1%。

表1

将实施例1至实施例5中制得的制备方法产品1至产品5，与现有的对比例的对品1、对品2进行对比，实验结果见图1至图4，数据如表2所示：

表2

从图1-图7各表面结构可以观查到，表面活性剂的存在与多少对最终成膜的孔径有着很大的影响，而通过图8的对比。可以发现实施例1和对比例1的检测线条质量差别很大，尽管对比例薄膜有着明显更大的孔径和更快的层析速率，但线条却存在着波浪纹的现象，这种现象可能要归结于配方中无表面活性剂的薄膜在连续化生产的快速后处理中，处理溶液无法在短时间内均匀的处理分布在薄膜表面所引起的。

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。

Claims (10)

1.一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法， 包括以下步骤：

1）制备制膜液：将硝化纤维素高分子材料溶解在溶剂中，然后加入助溶剂、水和表面活性剂；于15-50℃下搅拌均匀，脱泡过滤后，得制膜液；

2）涂布制膜液：将制膜液涂布在连续运转的不锈钢带或塑料支撑基材上，涂布的湿膜厚度为100-800um；

3）烘干：涂布后的不锈钢钢带或塑料支撑基材立即运转到控温控湿且控制进出风量的烘道进行烘干；

4）后处理：溶液分相固化成形，当溶液中溶剂含量降到初始含量的5-20%后，浸入水中进行清洗除尘，随后进入后处理溶液中进行连续浸泡处理，清洗除尘时间为0.5-20分钟，浸泡时间为0.5-20分钟；

5）薄膜后处理后在20℃-75℃下进行烘干，既得亲水性硝化纤维素膜。

2.根据权利要求1所述的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中硝化纤维素膜加入原料的组分和重量百分比为：硝化纤维素2-20%，溶剂15-40%，水2-15%，助溶剂40-80%，表面活性剂0.003-2%。

3.根据权利要求1所述的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中塑料支撑基材为PET基材，其厚度为20-500um；和/或，塑料支撑基材厚度为50-150um。

4.根据权利要求1所述的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中烘道的温度为10-40℃，相对湿度为40-99%；和/或，烘道温度为15-30℃，相对湿度为60-95%；和/或，烘道内的排风量控制溶剂蒸汽浓度为0.01%-10%。

5.根据权利要求1所述的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中后处理溶液为硫酸酯盐类或磺酸盐类阴离子表面活性剂中的一种或多种混合水溶液。

6.根据权利要求2所述的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述硝化纤维素的重量百分比为4-15%，和/或，溶剂的重量百分比为15-40%，和/或，助溶剂的重量百分比为50-75%，和/或，表面活性剂的重量百分比为0.005-1%。

7.根据权利要求1所述的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述溶剂为丙酮、醋酸酯中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述助溶剂为碳原子数≤6的醇类中的一种或多种混合物。

9.根据权利要求1所述的一种亲水性硝化纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、甘油中的一种或多种混合物；

和/或；所述表面活性剂为多元醇型非离子表面活性剂中的一种或几种；

和/或；所述阴离子表面活性剂为：硫酸酯盐类或磺酸盐类阴离子表面活性剂中的一种或多种,其表面活性剂的烃基基团含有6-20个碳原子。

10.根据权利要求1-9任一项所述亲水性硝化纤维素膜的制备方法制备的亲水性硝化纤维素膜。

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