CN112535956B

CN112535956B - 一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜及其制备方法

Info

Publication number: CN112535956B
Application number: CN202011284365.3A
Authority: CN
Inventors: 赵文静; 查尚文; 吴杰
Original assignee: Shanghai Yike Polymer Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Yike Polymer Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2040-11-17
Also published as: CN112535956A

Abstract

本发明涉及到聚合物薄膜技术领域，具体涉及到一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜及其制备方法。以聚烯烃为原料，使用三通道喷丝头、通过热致相分离法制备而得。聚烯烃‑溶剂形成的铸膜液是具有最高临界溶解温度的溶液体系，高于此温度时聚烯烃可以溶于对应的溶剂，低于此温度则发生液‑液相分离。本发明制备的中空纤维膜内表面和主体结构孔径均匀，为海绵状的双连续网络结构；外层由具有一定厚度的、排列紧密的球晶构成；紧邻外层，即外层与膜主体结构的交界处，呈现出球晶结构嵌入双连续网状结构的复合结构。本发明制备的中空纤维膜具有高气体传输性、血液相容性以及防血浆渗漏性，可直接用于体外膜肺氧合，可减少血液相容性涂层的使用。

Description

一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及到聚合物薄膜技术领域，具体涉及到一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜及其制备方法。

背景技术

氧合膜作为体外膜肺氧合(Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO)设备的核心材料之一，是医疗急救设备中提供呼吸支持的关键部分。氧合膜现多采用中空纤维内腔走气体，外部走血液的方式。其原理是：当半透膜两侧的任一气体组分存在分压梯度时，相应的气体分子将会从分压高的一侧向分压低的一侧扩散，从而实现人体血液的氧合及CO₂的排出，调节血液中O₂和CO₂的含量。

在氧合膜的制备材料方面，目前市场上的主要生产商为美国3M公司，其氧合膜产品主要包括OXYPHAN、OXYPLUS和Oxygenation三个系列，主要原料为聚丙烯(PP)和聚4-甲基-1-戊烯(PMP)。这些未经改性的高分子半透膜往往具有血液相容性差的缺点，所以目前商业化的氧合膜必须配合使用具有优异血液相容性的涂层，如日本Terumo的X coating、意大利索林的PH.I.S.I.O.Coating、美敦力的Trillium和Carmeda Bioactive Surface等，这些涂层可以极大促进氧合膜在血液循环使用中的安全性，但操作繁琐，使得氧合膜的生产成本更高。在微观结构方面，膜式氧合器的膜一般为微孔膜，其结构包括具有贯通微孔的网状主体结构和具有一定厚度的致密外皮层结构。其中贯通微孔的网状主体结构能够使得膜丝具有足够的机械性能，避免氧合器在使用过程中发生破膜；而致密的外皮层则有助于防止组织血液对膜丝的浸润和渗透。可以说，有效地阻止血液对氧合膜的渗透，同时保证膜两侧气体的高效传质是氧合膜功能实现的充分条件，而良好的血液相容性则是氧合膜功能实现的必要条件。通过调节氧合膜的微观结构来同步实现其气体交换性能和血液相容性的改善是当前高性能氧合膜研发的重要方向。

综上所述，性能优异的中空纤维氧合膜需要具备高的气体传输速率和良好的血液相容性，并且，为提高其在各种疾病治疗中使用的安全性和适用性，应尽量延长氧合膜的可安全使用时间，例如长时间使用不发生凝血、溶血、血浆渗漏等情况。对氧合膜的制备材料和微观结构进行改进是解决这两个问题的关键。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种可直接用于体外膜肺氧合的中空纤维膜，该膜具有超疏水性，能够防止血浆污染材料表面，获得一定的血液相容性，同时具有高气体传输性以及抗血浆渗漏性。

本发明提供了一种制备所述超疏水中空纤维膜的方法，该方法可以精确控制膜结构，制备的膜结构具有以下特征：膜内表面和主体结构孔径均匀，为海绵状的双连续网状结构；外层主要由具有一定厚度的、排列紧密的球晶构成；紧邻外层，即外层与膜主体结构的交界处，呈现出球晶嵌入双连续网状结构的复合结构。

具体的，本发明的第一方面提供了一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其包括如下步骤：

(1)聚烯烃铸膜液1的配制：将聚烯烃和成核剂加入到溶剂1中搅拌溶解，真空脱泡得到所述聚烯烃铸膜液1；所述聚烯烃和溶剂1的溶解度参数差值的绝对值|Δδ(p,s)|小于膜结构转变的临界值

(2)聚烯烃铸膜液2的配制：将聚烯烃加入溶剂2中搅拌溶解，脱泡得到所述聚烯烃铸膜液2；所述聚烯烃和溶剂2的溶解度参数差值的绝对值|Δδ(p,d)|不小于所述膜结构转变的临界值

(3)将所述聚烯烃铸膜液1、聚烯烃铸膜液2和成腔流体定量供料给三通道喷丝头挤出得到中空纤维初生膜丝；所述三通道喷丝头由内到外依次为通道a、通道b和通道c；所述聚烯烃铸膜液1定量供料给通道c；所述聚烯烃铸膜液2定量供料给通道b；所述成腔流体定量供料给通道a；

(4)所述中空纤维初生膜丝经过气隙段后进入凝固浴凝固成型；将成型的中空纤维浸泡于萃取剂中12～48h；然后100-120℃真空烘干、热定型0.5-2h即得。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚烯烃铸膜液1中包含聚烯烃40～70wt％，成核剂0.1～4.0wt％，以及余量的溶剂1。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚烯烃铸膜液2的固含量为15～40wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚烯烃和溶剂1的溶解度参数差值的绝对值|Δδ(p,s)|低于溶剂2和溶剂1溶解度参数差值的绝对值|Δδ(d,s)|。

作为本发明一种优选的技术方案，步骤(1)和步骤(2)中所述聚烯烃铸膜液1和聚烯烃铸膜液2，在高于相应铸膜液的最高临界溶解温度和结晶温度下搅拌4-24h，并在溶解过程通入氮气。

作为本发明一种优选的技术方案，所述气隙段长度为10～150mm，气隙段的环境温度为20～80℃、湿度40～70％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述凝固浴中的冷却介质为水，温度为25-50℃。

作为本发明一种优选的技术方案，所述成腔流体的温度为30-90℃。

本发明的第二个方面提供了一种如上所述的方法制备得到的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜，所述聚烯烃中空纤维膜的外径为250-500μm，壁厚在50-100μm，孔隙率大于55％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚烯烃中空纤维膜的外层包含球晶结构；所述球晶结构中的球晶尺寸为0.5-5μm。

本发明提供的用于氧合膜的超疏水中空纤维膜及其制备方法与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明提供了一种用于氧合膜的超疏水中空纤维膜及其制备方法，以三通道喷丝头替换常规制备中空纤维膜的双通道喷丝头，通过控制喷丝头各通道挤出料中化学试剂的使用以及聚合物在其中的固含量，使用热致相分离法制备了可直接用于体外膜肺氧合的中空纤维膜，本法可以精确控制膜结构，使其同时具有高气体传输性、血液相容性以及抗血浆渗漏性，可减少血液相容性涂层的使用。

(2)本发明提供的一种控制可直接用于氧合器的膜结构的方法为：三通道喷丝头最外层通道使用添加成核剂的高固含量铸膜液体系，并控制各体系的溶解度参数为

|Δδ(p,s)|＜|Δδ(d,s)|，双重促进外层固-液相分离的同时，发生溶剂1的挥发以及聚烯烃的扩散，从而得到以小尺寸球晶为主且排列紧密的外层结构，这一超疏水外层结构可以显著提高材料的血液相容性。

(3)本发明获得的膜结构内表面和主体结构孔径均匀，为海绵状的双连续网络结构；外层主要由具有一定厚度的、排列紧密的球晶构成；紧邻外层，即与膜主体结构的交界处，呈现出球晶结构嵌入双连续网状结构的复合结构。此膜结构具有优异的抗压缩性，在作为氧合膜的使用过程中，不会因使用时间的延长而发生膜结构塌陷或压缩，从而降低了气体传输速率下降发生的概率，在一定程度上延长了可使用时间。

附图说明

图1为本发明中空纤维膜结构控制原理示意图，其中1-溶剂2，2-溶剂1。

图2为中空纤维膜的血小板黏附实验结果图。其中：PP代表常规聚丙烯中空纤维膜的测试结果、PMP代表常规聚4-甲基-1-戊烯中空纤维膜的测试结果，PP-1、PP-2、PMP-1、PMP-2分别代表实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制备的中空纤维膜的测试结果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

应当理解，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。

本发明中术语“L-L相分离”是指液-液相分离，“S-L相分离”是指液-固相分离。本发明中所述的溶解度参数是衡量液体材料相溶性的一项物理常数，其物理意义是材料内聚能密度的开平方，根据本领域技术人员所熟知的方法进行测试得到。

本发明中以聚烯烃为原料，使用三通道喷丝头、通过热致相分离法制备而得。聚烯烃-溶剂形成的铸膜液是具有最高临界溶解温度(UCST)的溶液体系，高于此温度时聚烯烃可以溶于对应的溶剂，低于此温度则发生液-液(L-L)相分离，因此溶剂在这一体系中作为致孔剂使用。本发明制备的中空纤维膜内表面和主体结构孔径均匀，为海绵状的双连续网络结构；外层由具有一定厚度的、排列紧密的球晶构成；紧邻外层，即外层与膜主体结构的交界处，呈现出球晶结构嵌入双连续网状结构的复合结构。此结构的主要控制原理是：(1)合理选择溶解度参数在不同范围的化学试剂作为挤出料的溶剂；(2)选择不同固含量的铸膜液作为三通道中的外两层通道的挤出料；(3)在最外层铸膜液中添加成核剂，从而控制热致相分离法(TIPS)制备中空纤维膜过程中发生的相分离形式，使得挤出料随着温度的下降，发生主体结构的L-L相分离及其液滴粗化、外层化学试剂的挥发、外层球晶结构的形成以及整体膜结构的固-液(S-L)相分离，最终形成具有超疏水表面的中空纤维膜，是一种新型的中空纤维膜制备方法。本发明制备的中空纤维膜具有高气体传输性、血液相容性以及防血浆渗漏性，可直接用于体外膜肺氧合，可减少血液相容性涂层的使用。

本发明中，一方面，由于血小板几乎不在超疏水表面上粘附和活化，可以避免凝血、血栓等不良现象的发生，所以超疏水表面有助于提高材料的血液相容性，可用于制备人造血管和与血液相接触的仪器。另一方面，界面材料尺寸与接触角的关系研究表明，当界面材料的尺寸小于2μm时，可以获得接触角＜150°的超疏水表面。与此同时，在热致相分离法制备中空纤维膜的过程中，可以通过使用多通道喷丝头实现不同铸膜液配方的共挤出，来调整膜丝外表面相分离的形式，从而获得微单元尺寸小于2μm的表面球晶结构，可实现对膜丝主体和表面皮层结构的单独调控。

本发明中对所述聚烯烃的种类并不做特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的各类聚烯烃，包括但不限于聚丙烯(PP)、聚4-甲基-1-戊烯(PMP)等聚烯烃类聚合物。

代表在不同溶剂体系作用下膜结构转变的临界值。

本发明中可通过控制喷丝头的尺寸以及铸膜液1、铸膜液2和成腔流体的流量来控制初生膜丝的内外径；中空纤维初生膜丝在凝固浴冷却固化过程中发生了聚烯烃和溶剂2、溶剂1因温度下降至最高临界溶解温度(UCST)以下而发生的液-液(L-L)相分离以及聚合物因受到成核剂和温度下降至结晶温度以下的共同作用而发生的固-液(S-L)相分离；然后通过萃取充分萃取出铸膜液中使用的溶剂1和溶剂2。

本发明中所述聚烯烃铸膜液1具有较高的固含量，在一些实施方式中，所述聚烯烃铸膜液1中包含聚烯烃40～70wt％，成核剂0.1～4.0wt％，以及余量的溶剂1。所述溶剂1可以是一种或几种化学试剂的混合物，溶剂1的溶解度参数则为单一溶剂或混合溶剂的溶解度参数。其原理在于：选择与聚合物原料溶解度参数相近的溶剂1，能够促进诱导S-L(固-液)相分离的发生，减少中空纤维膜外层因L-L相分离而形成的微孔，加之外层溶剂1的挥发，从而得到以小尺寸球晶为主且排列紧密的超疏水外层结构，获得同时具有防血浆渗漏性和血液相容性的中空纤维膜。

本发明中在制备聚烯烃铸膜液1时采用在高沸点有机溶剂中具有高溶解度的成核剂，对其具体成分不做特殊限定，包括但不限于苯甲酸钠、二(4-丁基苯甲酸)羟基铝、乙基三苯基溴化磷、正庚基三苯基溴化膦、四丁基六氟磷酸膦、脱氢枞酸碱金属盐等有机类成核剂中的一种或几种，从而控制膜外层及表面的球晶结构。

本发明中所述聚烯烃铸膜液2的固含量较低，在一些实施方式中，所述聚烯烃铸膜液2的固含量为15～40wt％，其余为溶剂2。所述溶剂2可以是一种或几种化学试剂的混合物，溶剂2的溶解度参数则为单一溶剂或混合溶剂的溶解度参数，其原理在于：选择与聚合物原料溶解度参数相差较大的溶剂2，从而促进诱导L-L相分离及液滴粗化过程，使中空纤维膜的主体结构呈现具有一定孔径且孔径分布大于外层的海绵状贯通孔结构，利于气体在膜材料中的传输。本发明中的

代表在不同溶剂体系作用下膜结构转变的临界值，具体地是指在热致相分离法制备中空纤维膜时能够形成双连续网状贯通孔时所要求的聚合物和溶剂体系的溶解度参数差值的绝对值。当聚合物和溶剂体系的溶解度参数差值的绝对值高于

时，铸膜液体系中L-L相分离和S-L相分离基本同时发生；低于

时，铸膜液体系更易发生S-L相分离。

在一些实施方式中，步骤(1)和步骤(2)中所述聚烯烃铸膜液1和聚烯烃铸膜液2，在高于相应铸膜液的最高临界溶解温度和结晶温度下搅拌4-24h，并在溶解过程通入氮气(N2)防止聚合物氧化。

本发明中的成腔流体可以为氮气或液体，液体可以是作为溶剂2使用的化学试剂中的一种或几种的混合物。优选的，使用流量计定量地将氮气通入中空纤维喷丝头，或使用计量泵定量地将液体通入中空纤维喷丝头；进一步优选的，所述成腔流体的温度为30-90℃。

本发明的一些实施方式中，所述气隙段长度为10～150mm，气隙段的环境温度为20～80℃、湿度40～70％。进一步的，所述凝固浴中的冷却介质为水，温度为25-50℃。

本发明中对所述萃取剂的具体成分并不作特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的萃取剂成分即可，包括但不限于乙醇、丙酮、异丙醇等中的一种或几种。

本发明的第二个方面提供了一种如上所述的方法制备得到的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜。所述超疏水聚烯烃中空纤维膜内表面和主体结构孔径均匀，为海绵状的双连续网络结构；外层主要由具有一定厚度的、排列紧密的球晶构成；紧邻外层，即与膜主体结构的交界处，呈现出球晶嵌入双连续网状结构的复合结构。

进一步地，所述聚烯烃中空纤维膜的外径为250-500μm，壁厚在50-100μm，孔隙率大于55％。此外，具有厚度在0.5-10μm的以球晶结构为主的外层。

进一步地，所述聚烯烃中空纤维膜的外层包含球晶结构；所述球晶结构中的球晶尺寸为0.5-5μm。

进一步地，所述超疏水聚烯烃中空纤维膜具有高气体传输性、血液相容性以及抗血浆渗漏性。

下面通过实施例对本发明进行进一步具体的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

此外，对以下实施例中的超疏水中空纤维膜采用以下方法进行性能表征，具体的：

1、体积孔隙率的测量：

测试样品为干燥的中空纤维膜，取重量为m₂的中空纤维膜(0.5g左右)，然后将干膜浸没在乙醇中约24h，待膜孔完全被乙醇浸润后(但不溶胀)取出，此时待测样品中所有孔应渗入乙醇，样品从不透明转为类似玻璃的透明状态，使用滤纸快速擦掉黏附在样品上的液体，称重记录为m₁。如下式计算孔隙率，即孔所占的膜体积分数：

式中ρ_ethanol为乙醇密度；ρ_p为聚合物密度。

2、血小板黏附实验：

将待测中空纤维膜样品浸没在富血小板血浆中，在37℃下培养2h；取出膜材料使用磷酸缓冲盐溶液反复冲洗，随后使用戊二醛固定液在4℃下固定血小板24h。固定完成后使用磷酸缓冲盐溶液冲洗，并使用乙醇梯度脱水，然后冷冻干燥，将得到的待测样品喷金，使用扫描电子显微镜观察血小板在膜材料表面的粘附数量。计数单位为：个/平方厘米。

3、气体传输速率的测量：

模拟体外氧合回路，测试所得膜材料的氧气和二氧化碳传输速率。使用37℃的磷脂溶液(1.5g L-а-卵磷脂溶解在500mL生理盐水)代替血液，循环流速设定为1L/min；中空纤维内腔通纯氧，流速设定为2L/min，实验过程使用流量计监测液相、气相流量。血液中的氧气和二氧化碳分压通过血气分析仪测定。

4、血浆渗漏时间的测量：

参考专利CN1336849A和专利US6497752-B1中的方法。具体的用37℃的磷脂溶液(1.5g L-а-卵磷脂溶解在500mL生理盐水)以6L/(min·m²)流经膜外侧通道；1bar气压力流经膜中腔，空气通道的出口通向装有无水硫酸铜的干燥管。观察干燥管中无水硫酸铜开始变色经过的时间，将此时间定义为血浆渗漏时间。

实施例1：本例提供了一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜，其制备方法包括如下步骤：

(1)配制铸膜液1：将55wt％的等规聚丙烯、44wt％的己二酸二辛脂、1wt％的四丁基六氟磷酸膦加入高温容器，在190℃下加热搅拌5h得到均一的聚合物溶液，恒温静置真空脱泡后待用。

(2)配制铸膜液2：将35wt％的等规聚丙烯、65wt％的三乙酸甘油酯加入高温容器，在190℃下加热搅拌4h得到均一的聚合物溶液，恒温静置真空脱泡后待用。

(3)使用计量泵将铸膜液1定量供料给三通道喷丝头的最外层通道；使用螺杆挤出机和纺丝计量泵将铸膜液2定量供料给第二层通道；使用流量计将40℃的氮气定量通入喷丝头中心通道作为成腔流体；使各物料在180℃下挤出，经过30mm的气隙段后进入以水为介质的凝固浴中冷却成型，形成中空纤维。

(4)使用乙醇将中空纤维中残留的化学试剂充分萃取出，并在110℃下真空烘干热定型2h，得到中空纤维膜。

制备的中空纤维膜外径为380μm，壁厚为88μm，泡压法测试平均孔径为83nm，孔隙率为59％，球晶结构为主的外层厚度为2μm，球晶平均尺寸为1.5μm。中空纤维膜表面接触角为156°，每平方厘米血小板的吸附量为1.3×10⁷个，氧气传输速率为180mL/(m²·min)，二氧化碳传输速率135mL/(m²·min)，血浆渗漏时间为15天。

实施例2：本例提供了一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜，其制备方法包括如下步骤：

(1)配制铸膜液1：将55wt％的等规聚丙烯、20wt％的邻苯二甲酸二癸酯和22wt％的己二酸二辛脂、3wt％的脱氢枞酸碱金属盐加入高温容器，在190℃下加热搅拌6h得到均一的聚合物溶液，恒温静置真空脱泡后待用。

(2)配制铸膜液2：将32wt％的等规聚丙烯、48wt％的三乙酸甘油酯和20％的邻苯二甲酸二正辛脂加入高温容器，在190℃下加热搅拌5h得到均一的聚合物溶液，恒温静置真空脱泡后待用。

(3)使用计量泵将铸膜液1定量供料给三通道喷丝头的最外层通道；使用螺杆挤出机和纺丝计量泵将铸膜液2定量供料给第二层通道；使用计量泵将60℃的三乙酸甘油酯定量通入喷丝头中心通道作为成腔流体；使各物料在180℃下挤出，经过30mm的气隙段后进入以水为介质的凝固浴中冷却成型，形成中空纤维。

(4)使用异丙醇将中空纤维中残留的化学试剂充分萃取出，并在110℃下真空烘干热定型2h，得到中空纤维膜。

制备的中空纤维膜外径为365μm，壁厚为90μm，泡压法测试平均孔径为83nm，孔隙率为62％，球晶结构为主的外层厚度为2μm，球晶平均尺寸为0.8μm。中空纤维膜表面接触角为162°。每平方厘米血小板的吸附量为0.7×10⁷个，氧气传输速率为165mL/(m²·min)，二氧化碳传输速率114mL/(m²·min)，血浆渗漏时间为16天。

实施例3：本例提供了一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜，其制备方法包括如下步骤：

(1)配制铸膜液1：将54wt％的聚4-甲基-1-戊烯、45wt％的己二酸二辛脂、1wt％的四丁基六氟磷酸膦加入高温容器，在280℃下加热搅拌5h得到均一的聚合物溶液，恒温静置真空脱泡后待用。

(2)配制铸膜液2：将35wt％的聚4-甲基-1-戊烯、65wt％的三乙酸甘油酯加入高温容器，在280℃下加热搅拌4h得到均一的聚合物溶液，恒温静置真空脱泡后待用。

(3)使用计量泵将铸膜液1定量供料给三通道喷丝头的最外层通道；使用螺杆挤出机和纺丝计量泵将铸膜液2定量供料给第二层通道；使用流量计将50℃的氮气定量通入喷丝头中心通道作为成腔流体；使各物料在250℃下挤出，经过20mm的气隙段后进入以水为介质的凝固浴中冷却成型，形成中空纤维。

制备的中空纤维膜外径为377μm，壁厚为85μm，泡压法测试平均孔径为100nm，孔隙率为62％，球晶结构为主的外层厚度为2μm，球晶平均尺寸为0.9μm。中空纤维膜表面接触角为166°。每平方厘米血小板的吸附量为0.9×10⁷个，氧气传输速率为208mL/(m²·min)，二氧化碳传输速率161mL/(m²·min)，血浆渗漏时间为16天。

实施例4：本例提供了一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜，其制备方法包括如下步骤：

(1)配制铸膜液1：将54wt％的聚4-甲基-1-戊烯、20wt％的邻苯二甲酸二癸酯和24wt％的己二酸二辛脂、2wt％的二(4-丁基苯甲酸)羟基铝加入高温容器，在280℃下加热搅拌5h得到均一的聚合物溶液，恒温静置真空脱泡后待用。

(2)配制铸膜液2：将35wt％的聚4-甲基-1-戊烯、45wt％的邻苯二甲酸二丁酯和20％的邻苯二甲酸二正辛脂加入高温容器，在280℃下加热搅拌4h得到均一的聚合物溶液，恒温静置真空脱泡后待用。

(3)使用计量泵将铸膜液1定量供料给三通道喷丝头的最外层通道；使用螺杆挤出机和纺丝计量泵将铸膜液2定量供料给第二层通道；使用计量泵将60℃的三乙酸甘油酯定量通入喷丝头中心通道作为成腔流体；使各物料在250℃下挤出，经过20mm的气隙段后进入以水为介质的凝固浴中冷却成型，形成中空纤维。

制备的中空纤维膜外径为402μm，壁厚为98μm，泡压法测试平均孔径为103nm，孔隙率为59％，球晶结构为主的外层厚度为3μm，球晶平均尺寸为0.6μm。中空纤维膜表面接触角为171°。每平方厘米血小板的吸附量为0.5×10⁷个，氧气传输速率为200mL/(m²·min)，二氧化碳传输速率155mL/(m²·min)，血浆渗漏时间为18天。

从上述实验结果中可以看出，本发明中提供的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜内表面和主体结构孔径均匀，为海绵状的双连续网络结构；外层主要由具有一定厚度的、排列紧密的球晶构成；紧邻外层，即与膜主体结构的交界处，呈现出球晶结构嵌入双连续网状结构的复合结构。此膜结构具有优异的抗压缩性，在作为氧合膜的使用过程中，不会因使用时间的延长而发生膜结构塌陷或压缩，从而降低了气体传输速率下降发生的概率，在一定程度上延长了可使用时间。而且，以三通道喷丝头替换常规制备中空纤维膜的双通道喷丝头，通过控制喷丝头各通道挤出料中化学试剂的使用以及聚合物在其中的固含量，使用热致相分离法制备了可直接用于体外膜肺氧合的中空纤维膜，本法可以精确控制膜结构，使其同时具有高气体传输性、血液相容性以及抗血浆渗漏性，可减少血液相容性涂层的使用。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）聚烯烃铸膜液1的配制：将聚烯烃和成核剂加入到溶剂1中搅拌溶解，真空脱泡得到所述聚烯烃铸膜液1；所述聚烯烃和溶剂1的溶解度参数差值的绝对值|∆δ(p, s)|小于膜结构转变的临界值φ；所述聚烯烃铸膜液1中：聚烯烃的含量为40～70wt%，成核剂的含量为0.1～4.0wt%，以及余量为溶剂1；

（2）聚烯烃铸膜液2的配制：将聚烯烃加入溶剂2中搅拌溶解，脱泡得到所述聚烯烃铸膜液2；所述聚烯烃和溶剂2的溶解度参数差值的绝对值|∆δ(p, d)|不小于所述膜结构转变的临界值φ；所述聚烯烃铸膜液2中聚烯烃的含量为15～40wt%；

（3）将所述聚烯烃铸膜液1、聚烯烃铸膜液2和成腔流体定量供料给三通道喷丝头挤出得到中空纤维初生膜丝；所述三通道喷丝头由内到外依次为通道a、通道b和通道c；所述聚烯烃铸膜液1定量供料给通道c；所述聚烯烃铸膜液2定量供料给通道b；所述成腔流体定量供料给通道a；

（4）所述中空纤维初生膜丝经过气隙段后进入凝固浴凝固成型；将成型的中空纤维浸泡于萃取剂中12～48 h；然后100-120℃真空烘干、热定型0.5-2h即得；

所述聚烯烃和溶剂1的溶解度参数差值的绝对值|∆δ(p, s)|低于溶剂2和溶剂1溶解度参数差值的绝对值|∆δ(d, s)|。

2.根据权利要求1所述的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中所述聚烯烃铸膜液1和聚烯烃铸膜液2，在高于相应铸膜液的最高临界溶解温度和结晶温度下搅拌4-24h，并在溶解过程通入氮气。

3.根据权利要求 2所述的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述气隙段长度为10～150mm，气隙段的环境温度为20～80℃、湿度40～70%。

4.根据权利要求1～3任一项所述的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述凝固浴中的冷却介质为水，温度为25-50℃。

5.根据权利要求1～3任一项所述的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述成腔流体的温度为30-90℃。

6.一种根据权利要求1～5任一项所述的方法制备得到的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜，其特征在于，所述聚烯烃中空纤维膜的外径为250-500μm，壁厚为50-100μm，孔隙率大于55%。

7.根据权利要求6所述的用于氧合膜的超疏水聚烯烃中空纤维膜，其特征在于，所述聚烯烃中空纤维膜的外层包含球晶结构；所述球晶结构中的球晶尺寸为0.5-5μm。