CN113861494A - 聚合物多孔膜、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚合物多孔膜、制备方法及其应用。聚合物多孔膜，按重量份数包括以下组份：聚合物树脂50％‑90％，制孔剂10％‑50％，纳米填料0.5‑5％。制备方法包括以下步骤：步骤(A1)：首先将聚苯乙烯树脂和制孔剂、表面活化处理后的纳米填料常温预混合；步骤(A2)：在树脂熔点以上10℃‑20℃通过熔融共混设备得到熔体混合物；步骤(A3)：熔体混合物通过模塑、吹塑、流延或纺丝成型得到厚度100微米～500微米的半成品薄膜；步骤(A4)：半成品薄膜水浴溶解制孔剂后，通过拉伸定型得到厚度10微米～300微米的成品多孔膜。聚合物多孔膜具有较高的氧气和二氧化碳气体透过率，在细胞培养容器、医用防护服、皮肤护理用品、食品包装行业等领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物膜领域，具体地，涉及一种聚合物多孔膜、制备方法及其应用。
背景技术
随着通过细胞培养增殖的生物制药应用越来越广泛，要求细胞培养设备技术进步，如塑料细胞培养容器需求已急剧增加，细胞培养容器的结构示意图参照图1。研究表明，在极低的O2水平下培养细胞会改变培养细胞的特征，并可能导致给药后意外的不良后果。膨化四氟乙烯(PTFE)膜、氟化乙烯丙烯(FEP)膜、PU膜、TPEE膜、TPAE膜、EVA膜、PP膜、PE膜、PS聚苯乙烯膜、硅膜等都可能用作细胞培养装置的透气性膜，但是现有的膜透气效果不良。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种聚合物多孔膜、制备方法及其应用，其具有较高的氧气和二氧化碳气体透过率，在细胞培养容器、医用防护服、皮肤护理用品、食品包装行业等领域具有广泛的应用前景。
为了实现上述目的，本发明提供了一种聚合物多孔膜，按重量份数，包括以下组份：聚合物树脂50％-90％，制孔剂10％-50％，纳米填料0.5-5％。
可选的，所述聚合物树脂为聚苯乙烯树脂或共聚物。
可选的，所述制孔剂是可以被水溶解的，包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、微晶氯化钠、微晶氯化锂、微晶氯化钾中的一种或多种。
可选的，所述纳米填料是CaCO3、SiO2、ATO中的一种或多种。
为了实现上述目的，本发明提供了一种聚合物多孔膜的制备方法，包括以下步骤：步骤(A1)：首先将聚苯乙烯树脂和制孔剂、表面活化处理后的纳米填料常温预混合；步骤(A2)：在树脂熔点以上10℃-20℃通过熔融共混设备得到熔体混合物；步骤(A3)：熔体混合物通过模塑、吹塑、流延或纺丝成型得到厚度100微米～500微米的半成品薄膜；步骤(A4)：半成品薄膜水浴溶解制孔剂后，通过拉伸定型得到厚度10微米～300微米的成品多孔膜。
为了实现上述目的，本发明提供了一种聚合物多孔膜的制备方法，包括以下步骤：步骤(B1)：首先将聚合物使用合适溶剂恒温搅拌得到指定固含量均匀聚合物溶液；步骤(B2)：将制孔剂、表面活化处理后的纳米填料加入聚合物溶液中，得到混合均匀的聚合物悬浮溶液；步骤(B3)：聚合物悬浮溶液通过模塑、流延或纺丝成型得到厚度100微米～500微米的半成品薄膜；步骤(B4)：半成品薄膜水浴溶解制孔剂后，通过拉伸定型得到厚度10微米～300微米的成品多孔膜。
可选的，所述溶剂为氯仿、二氯甲烷、甲苯、n-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)等中的一种或多种。
为了实现上述目的，本发明提供了一种聚合物多孔膜的应用，所述聚合物多孔膜用于细胞培养容器。
本发明的有益效果如下：
本发明创新使用水溶性制孔剂诱导薄膜形成尺寸可控的微孔，后期通过水浴脱除制孔剂，解决目前多孔膜中制孔剂残留有细胞毒性风险问题，以及目前多孔膜通孔尺寸难以控制的不足，其具有较高的氧气和二氧化碳气体透过率，非常适用于细胞培养。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了细胞培养容器的结构示意图。
图2示出了本发明的半成品薄膜。
图3示出了本发明的成品多孔膜。
具体实施方式
为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
根据本发明的聚合物多孔膜，按重量份数，包括以下组份：
聚合物树脂 50％-90％
制孔剂 10％-50％
纳米填料 0.5-5％。
在根据本发明的聚合物多孔膜中，所述聚合物树脂可为聚苯乙烯树脂或共聚物。所述制孔剂是可以被水溶解的，包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、微晶氯化钠、微晶氯化锂、微晶氯化钾中的一种或多种，但不限于此。所述纳米填料是CaCO3、SiO2、ATO中的一种或多种。
根据本发明的聚合物多孔膜的制备方法，包括以下步骤：步骤(A1)：首先将聚苯乙烯树脂和制孔剂、通用表面活化处理后的纳米填料常温预混合；步骤(A2)：在树脂熔点以上10℃-20℃通过熔融共混设备得到熔体混合物；步骤(A3)：熔体混合物通过模塑、吹塑、流延或纺丝成型得到厚度100微米～500微米的半成品薄膜，适用通用的模塑、吹塑、流延或纺丝成型工艺；步骤(A4)：半成品薄膜水浴溶解制孔剂后，通过拉伸定型得到厚度10微米～300微米的成品多孔膜，可以通过拉伸率控制孔径大小。
在根据本发明的聚合物多孔膜的制备方法的另一实施例中，所述方法包括以下步骤：步骤(B1)：首先将聚合物使用合适溶剂恒温搅拌得到指定固含量均匀聚合物溶液；步骤(B2)：将制孔剂、表面活化处理后的纳米填料加入聚合物溶液中，得到混合均匀的聚合物悬浮溶液；步骤(B3)：聚合物悬浮溶液通过模塑、流延或纺丝成型得到厚度100微米～500微米的半成品薄膜，适用通用的模塑、流延或纺丝成型工艺；步骤(B4)：半成品薄膜水浴溶解制孔剂后，通过拉伸定型得到厚度10微米～300微米的成品多孔膜，可以通过拉伸率控制孔径大小。
在根据本发明的聚合物多孔膜的制备方法中，所述溶剂为氯仿、二氯甲烷、甲苯、n-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)等中的一种或多种。
图2示出了本发明的半成品薄膜，为含有制孔剂的半成品薄膜，可以通过制孔剂尺寸控制微孔尺寸。图3示出了本发明的成品多孔膜，为水浴脱除制孔剂后拉伸定型成品薄膜，微孔尺寸适合氧气和二氧化碳透过。根据本发明的聚合物多孔膜可用于细胞培养容器、医用防护服、皮肤护理用品、食品包装行业等领域具有广泛的应用前景。
以下，结合具体实施例对本发明的聚合物多孔膜、制备方法及其应用进行具体说明。
实施例1
选取组份如下：聚合物树脂为聚苯乙烯树脂50％wt，制孔剂为微晶氯化钾(4±1μm)49.5％wt，纳米填料为SiO2 0.5％wt。
制备方法如下：
步骤(B1)：首先将聚合物用氯仿在40℃搅拌得到固含量10％的均匀聚合物溶液；
步骤(B2)：将微晶氯化钾、表面活化处理后的SiO2加入聚合物溶液中，得到混合均匀的聚合物悬浮溶液；
步骤(B3)：聚合物悬浮溶液通过流延成型得到厚度500微米的半成品薄膜；
步骤(B4)：半成品薄膜水浴溶解微晶氯化钾后，通过拉伸定型得到厚度100微米的成品多孔膜。
实施例2
选取组份如下：聚合物树脂为聚苯乙烯树脂80％wt，制孔剂为微晶氯化钾(4±1μm)18％wt，纳米填料为SiO2 2％wt。
制备方法如下：
步骤(A1)：首先将聚苯乙烯树脂和微晶氯化钾、表面活化处理后的SiO2常温预混合；
步骤(A2)：在200℃通过熔融共混设备得到熔体混合物；
步骤(A3)：熔体混合物通过压延或流延、吹塑方法成型得到厚度500微米的半成品薄膜；
步骤(A4)：半成品薄膜水浴溶解微晶氯化钾后，然后经热变形温度附近110℃拉伸定型，得到厚度50微米的成品多孔膜。
实施例3
选取组份如下：聚合物树脂为聚苯乙烯树脂60％wt，树脂中加入环烯烃(COC)TOPAS8007 10％wt或(POE)聚烯烃弹性体Engage8200 10％wt，制孔剂为微晶氯化钾(4±1μm)27％wt，纳米填料为SiO2 3％wt。
制备方法如下：
步骤(A1)：首先将树脂和微晶氯化钾、表面活化处理后的SiO2常温预混合；
步骤(A2)：在200℃通过熔融共混设备得到熔体混合物；
步骤(A3)：熔体混合物通过流延方法成型得到厚度500微米的半成品薄膜；
步骤(A4)：半成品薄膜水浴溶解微晶氯化钾后，然后经热变形温度附近110℃拉伸形成微孔，厚度50微米的成品多孔膜。
性能测试
对上述实施例1-3所得聚合物多孔膜进行性能测试，其中，氧气透过量、二氧化碳透过量、水蒸气透过率参照GB1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》进行性能测试。各项测试结果见下表。
通过以上实施例可以看出，与现有的薄膜(普通PS或PE的氧气透过量＜2cm3/m2/h/atm)相比，本发明的聚合物多孔膜具有较高的氧气和二氧化碳气体透过量，非常适用于细胞培养。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种聚合物多孔膜，其特征在于，按重量份数，包括以下组份：
聚合物树脂 50％-90％
制孔剂 10％-50％
纳米填料 0.5-5％。
2.根据根据权利要求1所述的聚合物多孔膜，其特征在于，所述聚合物树脂为聚苯乙烯树脂或共聚物。
3.根据根据权利要求1所述的聚合物多孔膜，其特征在于，所述制孔剂是可以被水溶解的，包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、微晶氯化钠、微晶氯化锂、微晶氯化钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的聚合物多孔膜，其特征在于，所述纳米填料是CaCO3、SiO2、ATO中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚合物多孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(A1)：首先将聚苯乙烯树脂和制孔剂、表面活化处理后的纳米填料常温预混合；
步骤(A2)：在树脂熔点以上10℃-20℃通过熔融共混设备得到熔体混合物；
步骤(A3)：熔体混合物通过模塑、吹塑、流延或纺丝成型得到厚度100微米～500微米的半成品薄膜；
步骤(A4)：半成品薄膜水浴溶解制孔剂后，通过拉伸定型得到厚度10微米～300微米的成品多孔膜。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚合物多孔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(B1)：首先将聚合物使用合适溶剂恒温搅拌得到指定固含量均匀聚合物溶液；
步骤(B2)：将制孔剂、表面活化处理后的纳米填料加入聚合物溶液中，得到混合均匀的聚合物悬浮溶液；
步骤(B3)：聚合物悬浮溶液通过模塑、流延或纺丝成型得到厚度100微米～500微米的半成品薄膜；
步骤(B4)：半成品薄膜水浴溶解制孔剂后，通过拉伸定型得到厚度10微米～300微米的成品多孔膜。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为氯仿、二氯甲烷、甲苯、n-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)等中的一种或多种。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚合物多孔膜的应用，其特征在于，所述聚合物多孔膜用于细胞培养容器。
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