[发明专利]一种除病毒用的PVDF多孔膜及其制备方法与滤芯

说明书

本发明提供了一种除病毒用的PVDF多孔膜及其制备方法与滤芯，该多孔膜为PVDF材质，包含主体，其一侧为第一多孔表面，另一侧为第二多孔表面，其SEM测量平均孔径变化梯度为2‑12nm/μm；膜孔径小梯度变化；在湿润状态的多孔膜主体中，捕捉直径20nm胶体金的部位为D20，D20是自第一多孔表面起且位于膜厚度的20％‑100％处的区域内，部分20nm胶体金位于第二多孔表面处；D20的厚度为15‑35μm；保证了多孔膜对20nm胶体金具有不错的截留作用；同时小孔区域的孔径较大，从而又能使膜通量较高且通量衰减较慢，机械强度强度较高，特别适合过滤高浓度蛋白流体；多孔膜对20nm胶体金的LRV值大于2且小于4，在实际使用时双层堆叠使用，确保不存在病毒泄露风险；该制备方法操作简单，快速有效，绿色环保。

技术领域

本发明涉及膜材料技术领域，更具体的说是涉及一种除病毒用的PVDF多孔膜及其制备方法与滤芯。

背景技术

膜分离(包括富集、浓缩和过滤纯化等)技术是当代高效分离的新技术，与传统的蒸馏、精馏等技术相比，它具有分离效率高、常温下操作安全、处理过程中不产生污染(对产物质量不产生影响)和产物收率高等优点，膜分离技术的核心就是分离膜，而目前最常见的分离膜为聚合物多孔膜，它是一类以有机高分子聚合物为原材料，根据一定工艺制成的分离膜；根据高分子聚合物种类的不同，聚合物多孔膜可以细分为纤维素类聚合物多孔膜，聚酰胺类聚合物多孔膜，砜类聚合物多孔膜，含氟类聚合物多孔膜等；此外，也可以根据膜的孔径大小可以分为微滤多孔膜、超滤多孔膜、纳滤多孔膜及反渗透膜；目前聚合物多孔膜主要应用于生物制药、医疗、海水淡化和工业半导体制备等领域中。

近年，除了源自人血液的血浆分馏制剂之外，对于生物药物而言，也需要提高病毒安全性的对策。因此药物制造厂商，对在制造工序中导入去除/灭活病毒工序进行了研究，发现通过利用除病毒膜对相应流体进行过滤，既不会使蛋白质变性又能高效去除病毒，从而实现了医用安全的需求。

例如美国专利US20200238221A1(赛多利斯公司申请)公开了一种多孔单层聚合物膜，该聚合物膜的至少一个主要表面具有至少40％的表面孔隙率,并且聚合物膜的总孔隙率为至少40％表面孔隙率的0.8倍至1.4倍；且该聚合物膜具有1.5至10的不对称因子；该聚合物薄膜是一种单层多孔膜，具有不错的通量，和较长的使用寿命，主要应用于过滤病毒，蛋白质或大分子；但该聚合物膜的平均孔径较大，只能截留粒径为几百纳米的大颗粒物质，无法截留粒径为20nm左右的细小病毒(目前典型的细小病毒是鼠细小病毒，其粒径为20nm左右)。

为了进一步提高对细小病毒的截留效率，中国专利CN1759924B(EMD密理博公司申请)公开了一种多层复合超多孔膜，该复合超多孔膜包括至少一层具有第一面和等价的第二面的第一多孔膜层，以及至少一层具有等价的第一面和第二面的第二多孔膜层，该第一层与第二层的连接相叠加并具有从所述第二层的等价的第一面至所述第一层的等价的第二面的孔隙率连接过渡区域，其中所述层中的至少一层是非对称超多孔膜；这样复合形成的膜结构对细小病毒就有较强的截留作用，满足了实际应用的需求；但也存在以下问题，首先由于该多孔膜是一种复合膜，那么就容易存在打褶期间分层/层分离的风险；此外制备该复合膜用的成膜材料主要为聚醚砜，聚醚砜的砜基两边是苯环，使得其成膜亲水性较差，即使在制备过程中加入亲水添加剂或者进行膜后亲水改性，亲水性依然较差，这就导致了最终成膜对蛋白质具有一定的吸附作用，从而使得蛋白质收率一般，降低了经济效益。

为了进一步提高蛋白质收率，中国专利CN105980037B(旭化成公司申请)也公开了一种去除病毒的膜，其包含亲水化了的合成高分子(优选为聚偏二氟乙烯)；该膜一体成型，不存在复合；该去除病毒的膜的截面中，捕捉直径20nm以上且30nm以下的胶体金的部位的厚度在湿润状态下为10μm以上且30μm以下；同时捕捉直径15nm的胶体金的部位是自所述第一侧处于所述膜厚的60％以上且100％以下；这样的膜结构确保了能够对20nm及以上的细小病毒进行充分高效的截留；与此同时经过亲水处理(膜前或膜后都可)的PVDF膜具有高亲水性，对蛋白质的吸附远低于PES商品膜，从而提高了蛋白质收率。