聚醚砜膜的应用

天津工业大学

硕士学位论文

磺化聚醚砜（SPES）/聚醚砜（PES）共混膜亲水性及血液相容

性研究

姓名：杨刘

申请学位级别：硕士

专业：生物医学工程

指导教师：戴海平

20081201摘要

聚醚砜（ＰＥＳ）由于具有较好的热稳定性、机械强度、化学稳定性和可纺性

以及可以承受多种方式的消毒（蒸汽、二氧乙烷、】，．射线等）等特点使得其被广

泛的作为生物医用膜材料，而且当ＰＥＳ材料成膜时，其孔径和孑Ｌ径分布可以通过调整纺丝液的组成而得到控制。然而，由于ＰＥＳ材料本身的疏水性使得其在与血

液直接接触时，表面容易吸附血清蛋白和血小板，从而引起凝血和补体激活，限制了其在临床领域的应用。目前，对ＰＥＳ进行改性方法很多，但大都存在不理想

的地方。磺化反应是提高高分子材料亲水性的一种重要方法。本研究采用ＰＥＳ作为膜

材料，利用亲电取代反应成功的合成了磺化度为７％的磺化聚醚砜（ＳＰＥＳ），并将

其作为共混聚合物与ＰＥＳ共混，分别制备了ＳＰＥＳ／ＰＥＳ质量比为０、２０％、４０％ｊｆＵ

６０％的共混膜。利用红外光谱仪对共混膜进行定性分析，测定不同配比共混膜的

水接触角、含水量、纯水通量、牛血清白蛋白（ＢＳＡ）截留率、ＢＳＡ吸附量以及对

ｐ２．微球蛋白的过滤性能，并通过扫描电镜对膜的内部结构进行分析。膜的水接触角和含水量结果表明：随着共混膜中ＳＰＥＳ含量的增加，共混膜

的水接触角从７７。逐渐减ｄ，至Ｕ５４。，膜的含水量也由３．３８３Ｎｇ升至３．８５２Ｎｇ，从而

有效的提高了ＰＥＳ膜的亲水性。纯水通量实验表明：随着共混膜中ＳＰＥＳ含量的增

加，水通量从２４５．４Ｌ／ｍ２．ｈ提高至Ｕ３４５．５Ｌ／ｍＬｈ，且其对ＢＳＡ的截留率没有明显变

化，均高于９９％。同时，ＳＥＭ照片显示，共混膜和ＰＥＳ膜具有相同的指状孔结构。

所有这些说明共混膜亲水性的增强提高了膜的过滤性能。膜对蛋白吸附量可以用来表征膜的血液相容性，通常情况下吸附的蛋白量越

少，越能证明其具有优异的血液相容性。膜对ＢＳＡ吸附量的实验表明：随着共混

第３２卷第６期　２００６年１２月　东华大学学报（自然科学版）　ＪｏＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＤＯＮＧＨＵＡ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ｖｏ１．３２．Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２００６　

凝固条件对聚醚砜膜结构和性能的影响　

朱思君　，孙俊芬　，赵有中　，王庆瑞　

（１．东华大学生物科学和技术研究所，上海，２０１６２０．；２．东华大学材料科学与工程学院，上海，２０００５１）　

摘要讨论了在聚醚矾／聚乙二醇／二甲基乙酰胺制膜体系中凝固条件的变化对膜的结构及性能的影响。水通量随着　顸蒸发时间的延长、凝固浴温度的上升而上升；孔隙率随着凝固浴温度的上升而上升，而与预蒸发时间的长短没有关　系；时牛血清白蛋白的截留率随着凝固浴温度的上升而下降，随着预蒸发时闻的延长先略有下降然后上升。当预蒸发　时间较短和凝固浴温度较高时，膜的支撑层为典型的小而均匀的海绵状网络孔结构，基本看不出过渡层；而当预蒸发　时间较长和凝固浴温度较低时，可以分出致密层、过渡层和多孔支撑层，且支撑层有更大更深的类似于针状孔或指状　孔的孔结构。　关键词：聚醚矾膜，凝固条件，预蒸发时间，凝固浴温度　中图分类号：ＴＱ　３４２．２５　

在膜材料和铸膜液组成确定之后，膜性能的优　劣主要取决于成膜条件的控制［１　］。这其中，凝固　条件对膜结构和性能的关键影响。从铸膜液被刮　

制在成膜基体上起，膜的凝固过程就开始了。如果　

刮制成膜之后立即浸入凝固浴中进行凝固，则不存　

在溶剂的预蒸发时间；反之，若刮制成膜后先在空　气中停留一段时间，再浸入凝固浴，则存在溶剂的　

预蒸发时间。在预蒸发后，膜进入凝固浴。凝固浴　

条件（如温度、浓度等）对所制膜的性能有很大影　响［７　］。本实验采用干／湿相转化法制备聚醚砜　

（ＰＥＳ）超滤膜，通过改变预蒸发时间和凝固浴温度，　以控制凝固条件，从而形成膜孔大小、数目适中的　ＰＥＳ膜。初步探讨了对于ＰＥＳ／ＰＥＧ／ＤＭＡＣ体系，　

凝固条件对超滤膜微结构和性能的影响。　

１　试验部分　

天津工业大学

硕士学位论文

磺化聚醚砜（SPES）/聚醚砜（PES）共混膜亲水性及血液相容

性研究

姓名：杨刘

申请学位级别：硕士

专业：生物医学工程

指导教师：戴海平

20081201摘要

聚醚砜（ＰＥＳ）由于具有较好的热稳定性、机械强度、化学稳定性和可纺性

以及可以承受多种方式的消毒（蒸汽、二氧乙烷、】，．射线等）等特点使得其被广

泛的作为生物医用膜材料，而且当ＰＥＳ材料成膜时，其孔径和孑Ｌ径分布可以通过调整纺丝液的组成而得到控制。然而，由于ＰＥＳ材料本身的疏水性使得其在与血

液直接接触时，表面容易吸附血清蛋白和血小板，从而引起凝血和补体激活，限制了其在临床领域的应用。目前，对ＰＥＳ进行改性方法很多，但大都存在不理想

的地方。磺化反应是提高高分子材料亲水性的一种重要方法。本研究采用ＰＥＳ作为膜

材料，利用亲电取代反应成功的合成了磺化度为７％的磺化聚醚砜（ＳＰＥＳ），并将

其作为共混聚合物与ＰＥＳ共混，分别制备了ＳＰＥＳ／ＰＥＳ质量比为０、２０％、４０％ｊｆＵ

６０％的共混膜。利用红外光谱仪对共混膜进行定性分析，测定不同配比共混膜的

水接触角、含水量、纯水通量、牛血清白蛋白（ＢＳＡ）截留率、ＢＳＡ吸附量以及对

ｐ２．微球蛋白的过滤性能，并通过扫描电镜对膜的内部结构进行分析。膜的水接触角和含水量结果表明：随着共混膜中ＳＰＥＳ含量的增加，共混膜

的水接触角从７７。逐渐减ｄ，至Ｕ５４。，膜的含水量也由３．３８３Ｎｇ升至３．８５２Ｎｇ，从而

有效的提高了ＰＥＳ膜的亲水性。纯水通量实验表明：随着共混膜中ＳＰＥＳ含量的增

加，水通量从２４５．４Ｌ／ｍ２．ｈ提高至Ｕ３４５．５Ｌ／ｍＬｈ，且其对ＢＳＡ的截留率没有明显变

化，均高于９９％。同时，ＳＥＭ照片显示，共混膜和ＰＥＳ膜具有相同的指状孔结构。

所有这些说明共混膜亲水性的增强提高了膜的过滤性能。膜对蛋白吸附量可以用来表征膜的血液相容性，通常情况下吸附的蛋白量越

少，越能证明其具有优异的血液相容性。膜对ＢＳＡ吸附量的实验表明：随着共混

２０１５年２月　第２７卷第１期　安康学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｎｋａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｆｅｂ．２０１５　ＶｏＩ＿２７　Ｎｏ．１　

聚醚砜与聚偏氟乙烯膜的力学性能研究　

张芯，鲁绪会　

（安康学院化学化工系，陕西安康７２５０００）　

摘　要：本文以聚醚砜（ＰＥＳ）与聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）为膜材料，采用相转化法制备分离膜，利用自制的小型　拉力机测试膜的断裂强度。研究了在室温下ＰＥＳ膜与ＰＶＤＦ膜经过浓度为１０％￣５０％的盐酸、氢氧化钠、柠檬酸溶液　分别处理后对膜力学性能的影响，并利用红外光谱表征，分析了浓度为５０％的酸碱溶液处理前后膜力学性能发生变　化的可能原因。结果表明，经过同一种类的酸碱处理后，膜的断裂强度随着酸碱浓度的增加而降低；ＰＥＳ膜的耐酸　性明显优于其耐碱性；ＰＶＤＦ膜在浓度为５０％的柠檬酸中浸泡后，断裂强度下降的幅度最大。通过全反射红外扫描，　得知ＰＥＳ与ＰＶＤＦ膜经过酸碱处理后，其特征峰位置基本保持不变，但吸收峰都有不同程度的减弱，说明经酸碱处　理后，聚合物官能团的活性降低了，而ＰＥＳ与ＰＶＤＦ并没有与酸碱发生化学反应。　关键词：聚醚砜；聚偏氟乙烯；膜；力学性能　中图分类号：Ｏ６３１．２＋１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—００９２（２０１５）０１—００８６—０４　

作为分离手段，膜分离技术目前已被广泛应　

用于水处理、食品、电子、环保、化工、医药、　

冶金、生物、纺织、能源、石油等领域　】，并产　

生了巨大的经济效益和社会效益。在使用过程中，　

一旦料液与膜接触，膜污染就开始发生。为了清　

洗蛋白质、油脂、藻类、胶体及部分有机污染物，　

需要使用酸碱清洗液对污染膜进行清洗『３］。膜的断　

裂强度也是评价分离膜性能的重要指标　，但苛　

刻、频繁的酸碱化学清洗又会损伤膜，最明显的　

损伤表现为使膜的断裂强度降低，影响膜的使用　

寿命　６１。　

聚醚砜（ＰＥＳ）与聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）都是　

有机高分子膜材料，由于其优异的热稳定性和较