CN116116240A - 一种中空纤维膜丝及其制备方法、氧合膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种中空纤维膜丝及其制备方法、氧合膜及氧化设备，中空纤维膜丝的制备方法包括如下步骤：将增强丝、铸膜液、以及成腔流体定量供料给喷丝头，并挤出得到初生中空纤维膜丝；喷丝头包括由内向外依次设置的第一通道、第二通道和第三通道；多股增强丝供料给第三通道，多股增强丝沿第三通道的周向均匀布置，每股增强丝包括多根单丝，铸膜液供料给第二通道，成腔流体供料给所述第一通道；使所述初生中空纤维膜丝凝固成型；将凝固成型的所述初生中空纤维膜丝浸泡于萃取剂以形成膜孔；以及，对去除稀释剂后的所述初生中空纤维膜丝进行热处理即得。该中空纤维膜丝具有较好的抗拉伸性能，能够抵抗编织过程的拉伸，改善氧合膜的性能。

Description

一种中空纤维膜丝及其制备方法、氧合膜
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种中空纤维膜丝及其制备方法、氧合膜。
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撑的关键部分。氧合膜通常采用中空纤维膜丝的形式，其内部流道内通入氧气，并与外部的血液中的二氧化碳进行气体交换，调节血液的氧气和二氧化碳的含量。
氧合膜采用编织方法进行流道设计。若中空纤维膜丝的强度不够时，编织会造成中空纤维膜丝上的微孔拉伸变形，不利于气体交换，并容易引起血浆渗漏，导致氧合膜的使用寿命不长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中空纤维膜丝及其制备方法、氧合膜，旨在提高中空纤维膜丝的强度，延长氧合膜的使用寿命。
为实现上述目的，本发明包括一种中空纤维膜丝的制备方法，包括如下步骤：
将增强丝、铸膜液、以及成腔流体定量供料给喷丝头，并挤出得到初生中空纤维膜丝；所述喷丝头包括由内向外依次设置的第一通道、第二通道和第三通道；所述增强丝成股供料给所述第三通道，且每股所述增强丝包括多根单丝；所述铸膜液供料给所述第二通道，所述铸膜液包括聚烯烃和稀释剂；所述成腔流体供料给所述第一通道；
使所述初生中空纤维膜丝凝固成型；
将凝固成型的所述初生中空纤维膜丝浸泡于萃取剂中以去除稀释剂；以及，
对去除稀释剂后的所述初生中空纤维膜丝进行热处理。
可选地，包括多股所述增强丝，多股所述增强丝供料给所述第三通道，多股所述增强丝沿所述第三通道的周向均匀布置。
可选地，所述增强丝的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯；和/或，
所述聚烯烃包括聚(4-甲基-1-戊烯)，所述稀释剂包括己二酸二辛脂、邻苯二甲酸二辛脂、三乙酸甘油酯、蓖麻油中的至少一种。
可选地，所述制备方法还包括：对所述增强丝进行预处理，以提高所述增强丝的表面粗糙度。
可选地，所述预处理包括：将所述增强丝浸泡于碱性溶液中。
可选地，所述铸膜液中，所述聚烯烃的质量百分数不大于30％。
可选地，所述铸膜液和所述增强丝经喷丝头挤出后，经过气隙段以形成所述初生中空纤维膜丝；所述初生纤维膜丝在所述气隙段的温度为180℃～240℃。
可选地，所述初生中空纤维膜丝经过一凝固浴槽，所述凝固浴槽内盛放冷却液，利用所述冷却液冷却所述初生中空纤维膜丝，以使所述初生中空纤维膜丝凝固；
可选地，所述冷却液的液面被隔板分割为多个区域。
可选地，所述初生中空纤维膜丝凝固成型之后，以及将所述初生中空纤维膜丝浸泡于萃取剂之前，所述制备方法还包括：对所述初生中空纤维膜丝进行多级拉伸，以使所述聚烯烃拉伸取向。
可选地，去除所述初生中空纤维膜丝中的稀释剂之后，以及进行热处理之前，所述制备方法还包括：拉伸所述初生中空纤维膜丝，以使所述中空纤维膜丝发生弹性变形。
为实现上述目的，本发明还提供了一种中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝采用如前任一项所述的中空纤维膜丝的制备方法制备得到。
可选地，所述中空纤维膜丝的氧气通量为0.9ml/cm2*min*bar～8ml/cm2*min*bar，抗血浆渗漏时间为180h～280h。
可选地，所述中空纤维膜丝的拉伸强度为100cN～525cN，断裂伸长率为50％～266％，内爆破压力大于0.3Mpa。
为实现上述目的，本发明还提供了一种氧合膜，所述氧合膜由如前任一项所述的中空纤维膜丝编织而成。
与现有技术相比，本发明的中空纤维膜丝及其制备方法、氧合膜具有如下优点：
前述的中空纤维膜丝的制备方法包括如下步骤：将多股增强丝、铸膜液、以及成腔流体定量供料给喷丝头，并挤出得到初生中空纤维膜丝；其中，所述喷丝头包括由内向外依次设置的第一通道、第二通道和第三通道；多股所述增强丝供料给所述第三通道，多股所述增强丝沿所述第三通道的周向均匀布置，且每股所述增强丝包括多根单丝；所述铸膜液供料给所述第二通道，所述铸膜液包括聚烯烃和稀释剂；所述成腔流体供料给所述第一通道；使所述初生中空纤维膜丝凝固成型；将凝固成型的所述初生中空纤维膜丝浸泡于萃取剂，去除稀释剂并形成膜孔；以及，对去除稀释剂后的所述初生中空纤维膜丝进行热处理即得。利用所述增强丝提高所述中空纤维膜丝的强度，使得所述中空纤维膜丝具有较好拉伸强度，有效抵抗拉伸。
尤其地，当每股所述增强丝包括多根单丝，一方面可以提高所述增强丝与所述聚烯烃的结合面积，提高结合强度，从而提高所述控制纤维膜丝的强度，另一方面还能在保证增强丝的增强强度的前提下，提高所述中空纤维膜丝的表层均匀性，避免堵塞膜孔。如此，利用所述中空纤维膜丝编织形成氧合膜时，所述中空纤维膜丝能够抵抗编织过程中的拉伸，减少膜孔变形，并使得所述氧合膜具有较好的抗血浆渗漏性能，延长氧合膜的抗血浆渗漏时间。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是本发明一实施例所提供的中空纤维膜丝的制备方法的流程图；
图2是本发明实施例的中空纤维膜丝的制备方法中使用的喷丝头的结构示意图；
图3是本发明实施例所提供的中空纤维膜丝的制备方法中使用的喷丝头的剖视图；
图4是本发明实施例一所制备的中空纤维膜丝的外表面的扫描电镜照片；
图5是本发明实施例一所制备的中空纤维膜丝的内表面的扫描电镜照片。
[附图标记说明如下]：
10-喷丝头，11-第一通道，12-第二通道，13-第三通道，14-穿丝孔。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本发明者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本发明的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
本发明实施例提供了一种基于热致相分离法的中空纤维膜丝的制备方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1：将增强丝、铸膜液、以及成腔流体定量供料给喷丝头10(如图2及图3所示)，并挤出得到初生中空纤维膜丝。
步骤S2：使所述初生中空纤维膜丝凝固成型。
步骤S3：将凝固成型的所述初生中空纤维膜丝浸泡于萃取剂，以去除稀释剂并形成膜孔。以及，
步骤S4：对形成膜孔的所述初生中空纤维膜丝进行热处理即得。
其中，所述步骤S1中，如图2及图3所示，所述喷丝头10为三通道喷丝头，并包括由内向外依次设置的第一通道11、第二通道12、以及第三通道13，所述第三通道13的出口处设置有穿丝孔14，所述穿丝孔14的数量优选为多个，多个所述穿丝孔14沿所述第三通道13的周向间隔布置，优选为等周向均匀布置。所述增强丝的材料包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并且每股所述增强丝包括多股单丝。所述增强丝成股供料给所述第三通道13，且所述增强丝对应穿过一个所述穿丝孔14，当所述穿丝孔14的数量为多个时，以使得多股所述增强丝沿所述第三通道13的周向均匀布置。所述铸膜液供料给所述第二通道12，且所述铸膜液包括聚烯烃和所述稀释剂，所述聚烯烃包括但不限于聚(4-甲基-1-戊烯)(PMP)、聚丙烯(PP)，所述稀释剂包括己二酸二辛脂(DOA)、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、三乙酸甘油酯、蓖麻油中的至少一种。需要说明的是，所述铸膜液中，所述聚烯烃与所述稀释剂只要混合均匀即可，两者不一定形成均相溶液，也可以是分散均匀的悬浮液。所述成腔流体供料给所述第一通道11，所述成腔流体包括但不限于氮气。
所述铸膜液经所述喷丝头10的所述第二通道12挤出后形成为圆环状液流，所述圆环状液流经过气隙段并形成所述初生中空纤维膜丝。在此过程中，所述圆环状液流中的聚烯烃经分子扩散并包裹所述增强丝，以使得所述增强丝位于所述圆环状液流的中间。这样一来，本发明实施例所制备的中空纤维膜丝包括所述增强丝，以达到增强所述中空纤维膜丝的拉伸强度的目的，利用所述中空纤维膜丝编织形成氧合膜时，所述中空纤维膜丝有效抵抗拉伸，减少膜孔变形并延长抗血浆渗漏时间。每股所述增强丝包括多根丝的原因在于，相对于多根单丝来说，一根单丝的表面积小，导致每股增强丝与聚烯烃的接触面小，结合强度也就小。不仅如此，在一根单丝的情况下，若所述单丝的直径较小，所述增强丝对于所述中空纤维膜丝的拉伸强度的增强作用有限，不足以满足使用要求，但当所述单丝的在直径较大时，又会引起所述中空纤维膜丝的表面均匀性降低，甚至堵塞膜孔，导致气体流量下降，使得氧合膜的气体交换性能变差。
可选地，所述增强丝的规格可以为30D/24F、30D/30F、30D/50F中的至少一种，这里，30D/24F的含义是指每9000m的所述增强丝的重量为30g，且每股所述增强丝中包括24根单丝，30D/30F的含义是指每9000m的所述增强丝的重量为30g，且每股所述增强丝中包括30根单丝，以及30D/50F的含义是指每9000m的所述增强丝的重量为30g，且每股所述增强丝中包括50根单丝。在所述铸膜液中，所述聚烯烃的质量百分数不大于30％。以及，所述气隙段的长度可以为0.1cm～30cm，具体根据实际情况设定。并且所述初生中空纤维膜丝在所述气隙段的温度为180℃～240°之间，这使得所述初生中空纤维膜丝中的聚烯烃在气隙段具有良好的流动性，有利于更好地包裹所述增强丝。
所述步骤S2中，所述初生中空纤维膜丝经过一凝固浴槽，所述凝固浴槽中容纳冷却液，通过所述冷却液冷却所述初生中空纤维膜丝，以使得所述初生中空纤维膜丝凝固。优选地，所述凝固浴槽中还设有隔板，所述隔板将所述冷却液的液面分割为多个区域，所述初生中空纤维膜丝从一个区域浸入所述冷却液，并在所述隔板的下方冷却凝固。这样做是因为所述初生中空纤维膜丝在初始浸入冷却液时，其材料仍具有一定的流动性，大面积的液面容易发生波动，进而带动所述初生纤维膜丝的表面材料流动，导致凝固后的所述初生中空纤维膜丝的厚度及外径不均一，而通过隔板将所述冷却液的液面分割为多个较小区域，能够有效减少液面波动，有利于提高所述初生中空纤维膜丝的壁厚及外径的均一性。另外，在所述凝固浴槽中，所述初生中空纤维膜丝的表层先与所述冷却液接触，并形成聚烯烃富相，进而形成致密皮层。
进一步地，请返回参考图1，所述制备方法还包括步骤S0：对所述增强丝进行预处理，以提高所述增强丝的表面粗糙度，使得后续过程中增大所述聚烯烃与所述增强丝的接触面积，提高结合强度。所述步骤S0在所述步骤S1之前执行，并且本发明实施例对所述预处理的方法没有特别限制，可以根据实际需要选择，举例来说，当所述增强丝的材料包括PET时，所述预处理可以将所述增强丝浸泡于低浓度的碱性溶液中，通过PET的水解反应来增加所述增强丝的表面粗糙度。所述碱性溶液例如是质量分数为5％的NaOH溶液，但应注意控制浸泡时间，以避免PET过度水解造成所述增强丝断裂。
所述制备方法还包括步骤S5：对所述初生中空纤维膜丝进行多级拉伸，以使所述聚烯烃拉伸取向，提高所述初生中空纤维膜丝的力学性能。所述步骤S5在所述步骤S2之后，以及所述步骤S3之前执行。
以及，所述制备方法还包括步骤S6：拉伸所述初生中空纤维膜丝，以使所述初生中空纤维膜丝发生弹性变形。所述步骤S6在所述步骤S3之后，以及所述步骤S4之前执行，从而在所述步骤S4中，可以将弹性变形后的所述初生中空纤维膜丝进行固定，并在固定状态下进行热处理，以避免所述初生中空纤维膜丝在热处理过程中弯曲变形。这里，所述弹性变形是指可以恢复的形变，拉伸后，所述初生中空纤维膜丝的长度可以为自然状态(即未被拉伸的状态)下的长度的105％。
进一步地，本发明实施例还提供了一种中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝采用前述的制备方法制备而成。所述中空纤维膜丝的氧气通量为0.9ml/cm2*min*bar～8ml/cm2*min*bar，抗血浆渗漏时间为180h～280h。拉伸强度为100cN～525cN，断裂伸长率为50％～266％，内爆破压力大于0.3Mpa。
以及，本发明实施例还提供了一种氧合膜及包括所述氧合膜的氧合设备，所述氧合膜采用前述的中空纤维膜丝编织而成。
接下去，本文将以例举的方式举出一部分实施例，以对所述中空纤维膜丝的制备方法及性质做说明。
<实施例一>
本实施例中，所述增强丝为PET丝，且其股数为5股，每股的规格均为30D/24F。所述铸膜液中，所述聚合物为PMP，所述稀释剂为DOP，且所述聚合物的质量百分数为30％。利用双螺杆挤出机使物料经过所述喷丝头10挤出，并经所述气隙段形成初生中空纤维膜丝，其中挤出温度为250℃，挤出速率为3.5g/min，所述成腔流体为氮气，氮气的流速为5.5ml/min，所述气隙段的长度为20mm。再使所述初生中空纤维膜丝依次凝固成型、拉伸取向、萃取稀释剂并形成膜孔、拉伸并发生弹性变形、热处理以进行定型，得到中空纤维膜丝，其中，冷却液的初始温度为30℃，萃取剂为异丙醇，热处理的温度为70℃、时间为2h。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的内径为294um、外径为379um，所述中空纤维膜丝的外表面的扫描电镜照片如图4所示、内表面的扫描电镜照片如图5所示，由图4及图5可以清楚地看到所述中空纤维膜丝的外表面均匀且致密，内表面上形成有均匀的膜孔。
采用本领域常规方法对所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间进行测试，测试结果如表1所示。
<实施例二>
本实施例与实施例一的区别之处在于，在所述铸膜液中，所述聚合物的质量百分数为35％，制得的所述中空纤维膜丝的内径为213um、外径为392um。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例三>
本实施例与实施例一的区别之处在于，所述铸膜液中，所述聚合物的质量百分数为40％，制得的所述中空纤维膜丝的内径为201um、外径为382um。
本实施例制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例四>
本实施例与实施例一的区别之处在于，所述铸膜液中，所述聚合物的质量百分数为45％，制得的所述中空纤维膜丝的内径为222um，外径为384um。本实施例制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例五>
本实施例中，所述增强丝为PET丝，且其股数为3股，每股的规格均为30D/24F。所述铸膜液中，所述聚合物为PMP，所述稀释剂为DOP和DOA的混合物，且所述聚合物的质量百分数为35％，DOP的质量百分数为50％，DOA的质量百分数为15％。利用双螺杆挤出机使物料经所述喷丝头10挤出，并经气隙段形成初生中空纤维膜丝，其中挤出温度为250℃，挤出速率为3.5g/min，所述成腔流体为氮气，氮气的流速为5.5ml/min，所述气隙段的长度为20mm。再使所述初生中空纤维膜丝依次凝固成型、拉伸取向、萃取稀释剂并形成膜孔、拉伸并发生弹性变形、热处理以进行定型，得到中空纤维膜丝，其中，冷却液的初始温度为30℃，萃取剂为异丙醇，热处理的温度为70℃、时间为2h。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的内径为210um、外径为372um，所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例六>
本实施例与实施例五的区别之处在于，每股所述增强丝的规格为30D/30F，制得的所述中空纤维膜丝的内径为203um、外径为376um。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例七>
本实施例与实施例五的区别之处在于，每股所述增强丝的规格为30D/50F，制得的所述中空纤维膜丝的内径为213um、外径为375um。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例八>
本实施例中，所述增强丝为PET丝，且其股数为1股，规格为30D/30F。所述铸膜液中，所述聚合物为PMP，所述稀释剂为DOP和三乙酸甘油酯的混合物，且所述聚合物的质量百分数为35％，DOP的质量百分数为50％，三乙酸甘油酯的质量百分数为15％。利用双螺杆挤出机使物料经所述喷丝头10挤出，并经气隙段形成初生中空纤维膜丝，其中挤出温度为250℃，挤出速率为3.5g/min，所述成腔流体为氮气，氮气的流速为5.5ml/min，所述气隙段的长度为20mm。再使所述初生中空纤维膜丝依次凝固成型、拉伸取向、萃取稀释剂并形成膜孔、拉伸并发生弹性变形、热处理以进行定型，得到中空纤维膜丝，其中，冷却液的初始温度为30℃，萃取剂为异丙醇，热处理的温度为70℃、时间为2h。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的内径为223um、外径为378um，所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例九>
本实施例与实施例八的区别之处在于，所述增强丝的股数为2股，制得的所述中空纤维膜丝的内径为226um、外径为371um。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例十>
本实施例与实施例八的区别之处在于，所述增强丝的股数为3股，制得的所述中空纤维膜丝的内径为188um、外径为362um。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例十一>
本实施例与实施例八的区别之处在于，所述增强丝的股数为4股，制得的所述增强纤维膜丝的内径为194um、外径为376um。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<实施例十二>
本实施例与实施例八的区别之处在于，所述增强丝的股数为5股，制得的所述增强纤维膜丝的内径为208um、外径为384um。
本实施例所制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间如表1所示。
<对比例>
本对比例与实施例一的区别之处在于，制备所述中空纤维膜丝的原材料不包括增强丝，以及所述铸膜液中所述聚烯烃的质量百分数为35％，制得的所述中空纤维膜丝的内径为202um、外径为382um。本对比例所制得的所述中空纤维膜丝的拉伸强度、氧气通量、内爆破压力、抗血浆渗漏时间进行测试，测试结果如表1所示。
需要说明的是，测量内爆破压力的目的是为了对比未加增强丝与添加增强丝对中空纤维膜丝的结合稳定性的影响。因内爆破压力是指将氮气缓慢打进中空纤维膜内部，缓慢增加压力，当发生不逆的形变或者破裂时，中空纤维膜内受到的压力为其内爆破压力。若两种情形对应的内爆破压力差异较大，则说明增强丝与物料的结合能力不佳。反之则说明增强丝与物料的结合能力较好，不会对中空纤维膜丝的内爆破性能造成不利影响。
表1
Figure BDA0003352699390000121
Figure BDA0003352699390000131
通过表1可知，本发明实施例中，通过设置增强丝，并未对中空纤维膜丝的内爆破压力造成不良影响，同时还改善了所述中空纤维膜丝的拉伸强度和断裂伸长率，使本发明的中空纤维膜丝编织形成氧合膜时，不易造成中空纤维膜丝上的微孔拉伸变形，从而不会影响气体交换，也不容易引起血浆渗漏，使得中空纤维膜丝和制得的氧合膜的使用寿命延长。也即，使得所述中空纤维膜丝具有符合要求的氧气通量的前提下，具有较长的抗血浆渗漏时间，从而所述中空纤维膜丝用于制造氧合膜时，可以使所述氧合膜具有较长的使用寿命。
此外，实施例四所制备的中空纤维膜丝的氧气通量较低的原因是因为铸膜液中所述聚合物的质量分数较高，导致反应体系内的晶核数量增加，增加的球晶会压缩球晶内或球晶间的稀释剂体积，因此在萃取稀释剂后孔径尺寸相应减小。因此，在更优选的技术方案中，所述铸膜液中的所述聚合物的质量分数可以小于或等于30％。
对比实施例八至实施例十二可以发现，在其他条件相同的情况下，所述增强丝的股数越多，得到的中空纤维膜丝的抗拉伸强度越好。尤其地，股数为3股到5股的时候，所述中空纤维膜丝的拉伸强度增强明显。对比实施例八及对比例还可以发现，聚合物的浓度对中空纤维膜丝的抗拉伸强度也有一定的影响。
聚合物PMP易溶于DOP和DOA，微溶于三乙酸甘油酯。对比实施例二及实施例十二可以发现，实施例十二制备的中空纤维膜丝的氧气通量大于实施例二制得的中空纤维膜丝的氧气通量。以及，对比实施例六及实施例十可以发现，实施例十制得的中空纤维膜丝的氧气通量大于实施例六制得的中空纤维膜丝的氧气通量。这与稀释剂对聚合物的溶解度有关，具体来说，实施例十二中的双组分稀释剂相对于实施例二的单组分稀释剂来说，三乙酸甘油酯的加入，降低了稀释剂对聚合物的溶解度。同样地，实施例十和实施例六中虽然都采用了双组分稀释剂，但实施例十的稀释剂由溶解度较大的DOP和溶解度较小的三乙酸甘油酯组成，而实施例六中的稀释剂由溶解度均较大的DOP和DOA组成，很明显，实施例十中的稀释剂的溶解度要小于实施例六中稀释剂对聚合物的溶解度。
虽然本发明披露如上，但并不局限于此。本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将增强丝、铸膜液、以及成腔流体定量供料给喷丝头，并挤出得到初生中空纤维膜丝；所述喷丝头包括由内向外依次设置的第一通道、第二通道和第三通道；所述增强丝成股供料给所述第三通道，且每股所述增强丝包括多根单丝；所述铸膜液供料给所述第二通道，所述铸膜液包括聚烯烃和稀释剂；所述成腔流体供料给所述第一通道；
使所述初生中空纤维膜丝凝固成型；
将凝固成型的所述初生中空纤维膜丝浸泡于萃取剂中以去除稀释剂；以及，
对去除稀释剂后的所述初生中空纤维膜丝进行热处理。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，多股所述增强丝供料给所述第三通道，多股所述增强丝沿所述第三通道的周向均匀布置。
3.根据权利要求1所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，所述增强丝的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯；和/或，
所述聚烯烃包括聚(4-甲基-1-戊烯)，所述稀释剂包括己二酸二辛脂、邻苯二甲酸二辛脂、三乙酸甘油酯、蓖麻油中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：对所述增强丝进行预处理，以提高所述增强丝的表面粗糙度。
5.根据权利要求4所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：将所述增强丝浸泡于碱性溶液中。
6.根据权利要求1所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，所述铸膜液中，所述聚烯烃的质量百分数不大于30％。
7.根据权利要求1所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，所述铸膜液和所述增强丝经喷丝头挤出后，经过气隙段以形成所述初生中空纤维膜丝；所述初生纤维膜丝在所述气隙段的温度为180℃～240℃。
8.根据权利要求1所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，所述初生中空纤维膜丝经过一凝固浴槽，所述凝固浴槽内盛放冷却液，利用所述冷却液冷却所述初生中空纤维膜丝，以使所述初生中空纤维膜丝凝固。
9.根据权利要求8所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，所述冷却液的液面被隔板分割为多个区域。
10.根据权利要求1所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，所述初生中空纤维膜丝凝固成型之后，以及将所述初生中空纤维膜丝浸泡于萃取剂之前，所述制备方法还包括：对所述初生中空纤维膜丝进行多级拉伸，以使所述聚烯烃拉伸取向。
11.根据权利要求1所述的中空纤维膜丝的制备方法，其特征在于，去除所述初生中空纤维膜丝中的稀释剂之后，以及进行热处理之前，所述制备方法还包括：拉伸所述初生中空纤维膜丝，以使所述中空纤维膜丝发生弹性变形。
12.一种中空纤维膜丝，其特征在于，所述中空纤维膜丝采用如权利要求1-10中任一项所述的中空纤维膜丝的制备方法制备得到。
13.根据权利要求12所述的中空纤维膜丝，其特征在于，所述中空纤维膜丝的氧气通量为0.9ml/cm2*min*bar～8ml/cm2*min*bar，抗血浆渗漏时间为180h～280h。
14.根据权利要求12所述的中空纤维膜丝，其特征在于，所述中空纤维膜丝的拉伸强度为100cN～525cN，断裂伸长率为50％～266％，内爆破压力大于0.3Mpa。
15.一种氧合膜，其特征在于，所述氧合膜由如权利要求12-14中任一项所述的中空纤维膜丝编织而成。
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WO2003097221A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-27 Para Limited Hollow fiber membrane having supporting material for reinforcement, preparation thereof and spinneret for preparing the same
CN102266726B (zh) * 2011-08-23 2012-11-28 浙江大学 一种长纤维增强中空纤维膜的制备方法
US8999454B2 (en) * 2012-03-22 2015-04-07 General Electric Company Device and process for producing a reinforced hollow fibre membrane
JP5737318B2 (ja) * 2013-04-23 2015-06-17 Nok株式会社 繊維強化多孔質中空糸膜の製造方法
JP5772867B2 (ja) * 2013-04-23 2015-09-02 Nok株式会社 繊維強化多孔質中空糸膜
CN112535956B (zh) * 2020-11-17 2022-09-23 上海翊科聚合物科技有限公司 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

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