硅橡胶涂覆改性聚烯烃中空纤维膜的研究

摘要

本文研究了在聚烯烃中空纤维膜表面物理涂覆硅橡胶，讨论了涂覆条件对聚丙烯中空纤维膜(PP)、聚乙烯中空纤维膜(PE)涂覆层、膜接触角、膜断裂强力、气体渗透性、贮存稳定性及生物相容性的影响；通过傅里叶红外变换仪(ATR/FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对涂膜情况进行分析和表征，相关研究为制备高透气性、无血浆渗漏的人工肺用膜提供理论及实践基础。
　　 结果表明：硅橡胶含量不超过10％，催化剂二丁基二月桂酸锡的含量不大于1.96％时涂膜均匀，不出现“分节”现象：随着涂覆液中硅橡胶含量的增加，膜的接触角增大，膜断裂强力略有降低。
　　 当硅橡胶含量为5％、单次涂覆时，改性后外压法测得PP、PE膜气体通量分别为0.1405×103 m3/h和0.0140×103m3/h，较改性前膜气体通量0.1676×103m3/h和0.0233×103m3/h下降最少；PP膜的表面粗糙度由改性前的35.2516nm下降到改性后的33.6713 nm，PE膜粗糙度由之前的38.2631 nm下降到36.7583nm；这种改性条件对膜生物相溶性影响较小，涂覆后PP、PE膜对牛血清白蛋白吸附量的增加分别为0.0100μg/mm2、0.0013μg/mm2。
　　 ATR/FT-IR分析表明，改性后的PP、PE膜在1087 cm-1和1015 cm-1处增加了Si-O-Si伸缩振动峰；DSC分析中，涂覆改性后PP、PE膜的结晶度由于无定型硅橡胶的存在都有所下降；红外和DSC分析共同证明硅橡胶成功涂覆到PP、PE中空纤维膜表面。
　　 从扫描电镜，原子力显微镜图片中可清晰看出硅橡胶致密层覆盖了PP、PE的膜孔，可有效的防止血浆渗漏；同时改性前后的膜均可看到片晶拉伸所致的孔结构，证实硅胶的涂覆没有改变聚烯烃基膜的基本性能，仅为表面物理涂覆；贮存稳定性实验表明涂膜具有很好的贮存稳定性，在干态下储存最稳定。

目录

文摘

英文文摘

主要创新点

第一章 绪论

1.1 聚烯烃中空纤维膜概述

1.1.1 聚烯烃中空纤维膜的性质及应用

1.1.2 聚烯烃中空纤维膜的改性研究

1.2 硅橡胶

1.2.1 硅橡胶的特点及性能要求

1.2.2 硅橡胶在医学领域中的应用

1.3 课题研究目的意义及内容

1.3.1 课题研究的目的与意义

1.3.2 课题研究的内容

第二章 实验部分

2.1 原料

2.2 仪器与设备

2.3 实验内容

2.3.1 实验前期准备工作

2.3.2 涂覆工艺

2.4 性能测定

2.4.1 气体通量的测定

2.4.2 静态水接触角的测量

2.4.3 膜强度测试

2.4.4 ATR/FT-IR分析

2.4.5 差示扫描量热仪(DSC)分析

2.4.6 扫描电镜(SEM)

2.4.7 原子力显微镜(AFM)

2.4.8 对蛋白的吸附性能测试

第三章 硅橡胶改性PP中空纤维膜研究

3.1 涂覆改性对涂膜性能的影响

3.1.1 涂覆液配比对涂膜情况的影响

3.1.2 涂覆改性比对PP膜接触角的影响

3.1.3 涂覆改性对PP膜拉伸强度的影响

3.1.4 涂覆改性对PP膜气体通量的影响

3.2 改性前后PP膜红外分析

3.3 DSC分析

3.4 PP膜改性前后形貌分析

3.5 涂覆条件对PP膜表面粗糙度的影响

3.6 涂膜稳定性研究

3.7 PP膜蛋白吸附情况分析

3.7.1 Folin-酚试剂检测BSA、HB标准曲线的制作

3.7.2 PP膜对BSA的吸附量的测定

3.7.3 PP膜对BSA的吸附动力学

3.8 本章小结

第四章 硅橡胶改性PE中空纤维膜研究

4.1 涂覆改性对涂膜性能的影响

4.1.1 涂覆液配比对涂膜情况的影响

4.1.2 涂覆改性对PE膜接触角的影响

4.1.3 涂覆改性对PE膜拉伸强度的影响

4.1.4 涂覆改性对PE膜气体通量的影响

4.2 涂覆前后PE膜的红外谱图分析

4.3 DSC分析

4.4 改性前后PE膜形貌分析

4.5 涂覆条件对PE膜表面粗糙度的影响

4.6 PE膜蛋白吸附情况分析

4.6.1 PE膜对BSA、HB的吸附量的测定

4.6.2 PE膜对HB的吸附动力学研究

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢