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CN102505357A - 一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料及其制备方法 - Google Patents

一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料及其制备方法 Download PDF

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CN102505357A CN2011102845901A CN201110284590A CN102505357A CN 102505357 A CN102505357 A CN 102505357A CN 2011102845901 A CN2011102845901 A CN 2011102845901A CN 201110284590 A CN201110284590 A CN 201110284590A CN 102505357 A CN102505357 A CN 102505357A
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柯勤飞
郭莎莎
靳向煜
王洪
李雄
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Abstract

本发明涉及一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料及其制备方法，该材料包括：熔喷接收材料和位于表层的静电纺材料；其中熔喷接收材料为聚酯类切片经熔喷工艺制造而成；静电纺材料是由纤维在电场力作用下牵伸后沉落到熔喷材料包覆的接收板上而成的；其制备方法，包括：(1)将三氟乙酸与二氯甲烷混合，加入聚酯切片，溶解后得到纺丝液；(2)在注射器针头上施加高压正电，包覆着熔喷材料接收装置接地；使用步骤(1)所得的纺丝液进行静电纺丝，得到复合非织造布；(3)将上述的复合非织造布真空干燥。本发明的复合非织造材料孔隙率高、比表面积高，使血液中白细胞的去除效率得以提升；制备方法简单，操作简便，成本低，对设备的要求不高。

Description

一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合非织造材料及其制备领域，特别涉及一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料及其制备方法。
背景技术
在医院输血过程中由于献血者血液中的白细胞和受血者血液中的白细胞抗体发生同种异体反应，会引起多种输血反应，因此，输血前需对血液进行过滤，去除白细胞。经研究表明与离心法、洗涤法、冰冻去甘油化法相比，过滤法对白细胞去除效率最高，同时又能高效的回收红细胞，因此，过滤法是公认的白细胞过滤的最经济、最实用的方法。
目前应用的血液过滤材料主要为聚酯熔喷材料，纤维直径约为5um左右，具有较高的纤维比表面积，对白细胞具有良好的过滤和吸附作用。现阶段对血液过滤材料的研究主要集中在以下几方面：
1、过滤基材的选择。血液过滤基材经过几代发展，纤维细度逐渐变细，滤材孔径逐渐变小，发展成为现阶段使用的熔喷过滤材料，纤维直径仅为数微米，这大大提高了白细胞的过滤效率。
2、聚酯类熔喷非织造材料润湿性能差，既不利于过滤材料的充分利用，影响过滤效率又使血液过滤时间增长，影响实际操作效率。目前血液过滤研究集中于聚酯类熔喷非织造材料的表面亲水改性方法的探索。表面接枝亲水基团和涂层法是两种最主要的改性方法。
近年来，静电纺技术得到了飞速发展，是制备纳米纤维的有效途径之一，提供了一种纤维比熔喷更细的材料，纤维直径甚至可达100nm以下，它具有高孔隙率、低孔径及高比表面积等优点，相对于熔喷过滤材料，具有更高的过滤的吸附效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料及其制备方法，该材料的纤维细度更细，孔径更小，比表面积更高，白细胞去除效率更为稳定、可靠；制备方法简单，操作简便，成本低，对设备的要求不高。
本发明的一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料，该材料包括：熔喷接收材料和位于表层的静电纺材料；其中熔喷接收材料为聚酯类切片经熔喷工艺制造而成；静电纺材料是由纤维在电场力作用下得到牵伸，然后沉落到接地的熔喷材料包覆的接收板上而成的。
所述的接收板为铝板。
所述的熔喷接收材料的厚度为0.5-1.5mm，纤维平均直径为1-10um，材料孔径为1-10um。
所述的静电纺材料的厚度为0.05-0.2mm，纤维平均直径为100-2000nm，平均孔径为0.5-1.5um。
本发明的一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料的制备方法，包括：
(1)纺丝液的制备：按体积比为1∶5-5∶1将三氟乙酸(TFA)与二氯甲烷(DCM)混合，然后加入聚酯切片，搅拌溶解后得到浓度0.1-0.3g/mL的纺丝液；
(2)静电纺丝：在注射器针头上施加高压正电，包覆着熔喷材料接收装置接地；使用步骤(1)所得的纺丝液进行静电纺丝，纺丝隔距10-25cm，纺丝液挤出速度为0.5-2ml/h，纺丝电压为15-35KV；静电纺形成的纤维被接收在熔喷非织造布上，得到复合非织造布；
(3)复合非织造布的真空干燥：将上述的复合非织造布真空干燥，确保纺丝残留溶剂的彻底挥发。
步骤(1)中所述的搅拌为磁力搅拌。
步骤(2)中所述的静电纺丝在通风橱下进行。
步骤(2)中所述的熔喷材料事先进行驻极处理。
本发明中采用三氟乙酸和二氯甲烷溶解聚酯切片；纺丝液制备过程中采用磁力搅拌器进行搅拌，直至聚合物切片彻底溶于溶剂中，形成均一稳定的纺丝液。
本发明中纺丝液从注射器中定量挤出后，受到电场力的作用，充分牵伸。纺丝过程中，随着电场力对纺丝液的牵伸，溶剂挥发，纺丝液固化成纤维；使静电纺形成的纤维更好的沉积在熔喷布上，熔喷材料可事先进行驻极处理。操作过程在通风橱下进行，便于溶剂充分挥发。
本发明中为保证滤材不污染血液，静电纺熔喷非织造复合材料制备结束后需进行充分真空干燥，确保纺丝残留溶剂的彻底挥发。真空干燥时间不低于24h。
本发明的过滤材料通过两种孔径尺寸不同的组分层合，得到了一种孔径梯度分布的滤材，由熔喷部分首先与血液接触，进行初步过滤且熔喷部分滤阻相对静电纺较小，血液可充分与滤材接触。穿过熔喷层后，经过静电纺层实现对白细胞的精细过滤，可明显提高过滤精度；在血液过滤应用方面具有极大前景，对提高白细胞去除率，保证输血者健康具有重要意义。
本发明的优点在于为血液过滤提供了一种更细、精度更高的滤材。经过静电纺和熔喷非织造材料的组合之后，解决了静电纺材料强力低的缺点，同时又将材料的纤维细度大大降低。孔径从大至小的梯度结构亦可实现对血细胞的初步过滤到精度过滤。静电纺纤维达纳米级别，具有高孔隙率、高比表面积的特点，它的加入更使血液中白细胞的去除效率得以提升，对输血安全提供了更高的保证。
有益效果
(1)本发明的血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料具有高孔隙率、高比表面积的特点，使血液中白细胞的去除效率得以提升，对输血安全提供了更高的保证；
(2)本发明的制备方法简单，操作简便，成本低，对设备的要求不高。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
按照上述制造本发明血液过滤用静电纺熔喷复合材料的方法所包括的纺丝液的制备、静电纺丝和复合材料的真空干燥的步骤，采用以下工艺条件：
(1)将聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)切片溶解于体积比1∶1的TFA和DCM中。称取2.0gPBT切片溶解于5mlTFA和5mlDCM的混合液中，制备成质量体积百分数为20％的纺丝液。切片加入至纺丝溶剂后，采用磁力搅拌机进行搅拌，搅拌过程中溶液采用封口膜密封，搅拌时间12h。
(2)将纺丝液放入容量为10ml的注射器内，纺丝针头到接收装置的距离为13cm；纺丝液的挤出速度为0.8ml/h.注射针头上加电压为20KV的高压。采用克重105g/m2的PBT熔喷非织造材料为接收材料，纺丝时间为1h。
(3)静电纺丝后，将PBT静电纺熔喷复合材至于真空干燥箱，干燥时间24h。
熔喷部分纤维平均直径1.82um，静电纺部分纤维平均直径0.59um，复合材料平均孔径0.79um。
实施例2
按照上述制造本发明血液过滤用静电纺熔喷复合材料的方法所包括的纺丝液的制备、静电纺丝和复合材料的真空干燥的步骤，采用以下工艺条件：
(1)将聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)切片溶解于体积比1∶1的TFA和DCM中。称取2.5gPBT切片溶解于5mlTFA和5mlDCM的混合液中，制备成质量体积百分数为25％的纺丝液。切片加入至纺丝溶剂后，采用磁力搅拌机进行搅拌，搅拌过程中溶液采用封口膜密封，搅拌时间12h。
(2)将纺丝液放入容量为10ml的注射器内，纺丝针头到接收装置的距离为13cm；纺丝液的挤出速度为1.0ml/h.注射针头上加电压为25KV的高压。采用克重105g/m2的PBT熔喷非织造材料为接收材料，纺丝时间为1h。
(3)静电纺丝后，将PBT静电纺熔喷复合材至于真空干燥箱，干燥时间24h。
熔喷部分纤维平均直径1.82um，静电纺部分纤维平均直径0.37um，复合材料平均孔径0.72um。
实施例3
按照上述制造本发明血液过滤用静电纺熔喷复合材料的方法所包括的纺丝液的制备、静电纺丝和复合材料的真空干燥的步骤，采用以下工艺条件：
(1)将聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)切片溶解于体积比1∶1的TFA和DCM中。称取3.0gPBT切片溶解于5mlTFA和5mlDCM的混合液中，制备成质量体积百分数为30％的纺丝液。切片加入至纺丝溶剂后，采用磁力搅拌机进行搅拌，搅拌过程中溶液采用封口膜密封，搅拌时间12h。
(2)将纺丝液放入容量为10ml的注射器内，纺丝针头到接收装置的距离为13cm；纺丝液的挤出速度为1.2ml/h.注射针头上加电压为25KV的高压。采用克重105g/m2的PBT熔喷非织造材料为接收材料，纺丝时间为1h。
(3)静电纺丝后，将PBT静电纺熔喷复合材至于真空干燥箱，干燥时间24h。熔喷部分纤维平均直径1.82um，静电纺部分纤维平均直径0.85um，复合材料平均孔径0.89um。

Claims (8)

1.一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料，该材料包括：熔喷接收材料和位于表层的静电纺材料；其中熔喷接收材料为聚酯类切片经熔喷工艺制造而成；静电纺材料是由纤维在电场力作用下得到牵伸，然后沉落到接地的熔喷材料包覆的接收板上而成的。
2.根据权利要求1所述的一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料，其特征在于：所述的接收板为铝板。
3.根据权利要求1所述的一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料，其特征在于：所述的熔喷接收材料的厚度为0.5-1.5mm，纤维平均直径为1-10um，材料平均孔径为1-10um。
4.根据权利要求1所述的一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料，其特征在于：所述的静电纺材料的厚度为0.05-0.2mm，纤维平均直径为100-2000nm，平均孔径为0.5-1.5um。
5.一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料的制备方法，包括：
(1)按体积比为1∶5-5∶1将三氟乙酸与二氯甲烷混合，然后加入聚酯切片，搅拌溶解后得到浓度0.1-0.3g/mL的纺丝液；
(2)在注射器针头上施加高压正电，包覆着熔喷材料接收装置接地；使用步骤(1)所得的纺丝液进行静电纺丝，纺丝隔距10-25cm，纺丝液挤出速度为0.5-2ml/h，纺丝电压为15-35KV；静电纺形成的纤维被接收在熔喷材料上，得到复合非织造布；
(3)将上述的复合非织造布真空干燥，使得纺丝残留溶剂彻底挥发。
6.根据权利要求5所述的一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的搅拌为磁力搅拌。
7.根据权利要求5所述的一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的静电纺丝在通风橱下进行。
8.根据权利要求5所述的一种血液过滤用静电纺熔喷复合非织造材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的熔喷材料事先进行驻极处理。
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