本发明涉及聚合物膜材料，尤其涉及一种亲水化中空聚偏氟乙烯膜、制备方法及应用。
背景技术：
1、生物制品生产过程中存在极大的内源性或外源性病毒的污染风险。因此，在其生物制药流程中需要至少2种以上不同的除病毒工艺以保证生物制品的安全性。基于孔径筛分机理的膜分离技术因其可同时具备病毒去除效率高，且不损伤目标蛋白结构性质的优势而备受青睐。
2、目前，除病毒滤膜的常见制膜材料有纤维素、聚醚砜(pes)和聚偏氟乙烯(pvdf)等，pvdf是一种半结晶聚合物，具有良好的机械性能、耐候性和化学稳定性，因而是目前主流超滤膜、微滤膜的成膜材料之一。经过亲水改性后的pvdf滤膜，对于蛋白质的吸附率更低，这对于生物制药企业而言是十分重要的优点。
3、常见的亲水化改性方法主要有：物理涂覆、共混、化学接枝及辐照改性等。其中辐照接枝法是一种更便捷、整体改性效率更高、更安全洁净的亲水化方法。专利号cn200610154892.6中公布了采用预辐照法实现膜的亲水化，具体为，先对聚合物膜进行预辐照，再将其置于单体溶液中，利用聚合物膜上残留的自由基引发单体聚合实现接枝反应，完成亲水化。但为了减少预辐照后自由基的湮灭，要求辐照及辐照后的聚合物膜保存在低温(＜20℃)环境中，操作条件要求较高，且在相同的辐照剂量下其亲水化效果较差；共辐照是将待改性的膜浸渍于改性单体溶液中，将膜与单体同时进行辐照，引发接枝聚合，实现亲水化。共辐照改性的剂量利用率高，可在相对较低的条件下实现改性。但目前报道中的共辐照改性方法，均是将待改性的膜完全浸渍于单体溶液中进行辐照。因此，膜不同位置的单体接枝量基本相同，导致该方法用于具有梯度孔结构的除病毒膜的改性过程中，很容易因为接枝量低，导致孔径较大部分亲水化不充分，或接枝率偏高，导致孔径较小部分被亲水化链段完全堵塞。如专利cn116617876a中公布的聚偏氟乙烯膜经过共辐照接枝改性后其纯水通量下降了约30％。由于除病毒膜分离过程要求膜的最小孔在20nm左右，更容易在亲水化过程中造成膜孔堵塞。
4、因此，亟需开发一种针对梯度孔结构除病毒膜的亲水化改性方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种亲水化中空聚偏氟乙烯膜、制备方法及应用，采用共辐照法，实现中空聚偏氟乙烯膜不同区域亲水化改性的精确控制。
2、具体
技术实现要素：
如下：
3、第一方面，本发明提供一种亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，所述方法包括：
4、步骤1、将中空聚偏氟乙烯基膜封装在膜组件中，使中空基膜两侧均形成能加入液体的腔体；
5、步骤2、将含有亲水性单体的第一溶液添加到基膜内侧腔体中，将不含亲水性单体的第二溶液添加到基膜外侧腔体中，第一溶液中的亲水性单体在基膜两侧浓度差驱动下，向基膜外部扩散，扩散一段时间后，将膜组件置于辐照装置中辐照，进行原子转移自由基聚合改性；
6、步骤3、辐照完成后倒出膜组件中的溶液，用纯水清洗以去除膜中残留的亲水性单体与自聚物；
7、步骤4、重复步骤2-3数次，每次重复时，增加所述第一溶液中的亲水性单体的浓度，并减少扩散时间，结束后拆除膜组件，将膜丝置于纯水中浸泡8-24h，烘干后得到亲水化中空聚偏氟乙烯膜；
8、其中，所述亲水性单体为含有羟基、酯基、羧酸、环氧基亲水性基团以及可进行自由基聚合的双键的化合物。
9、可选地，所述亲水性单体为丙烯酸羟基丁酯、丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸羟基甲酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的一种或一种以上的混合物。
10、可选地，所述第一溶液为所述亲水性单体与第一醇溶液、水的混合溶液，所述第一醇溶液为甲醇和/或乙醇溶液；所述第一醇溶液的质量浓度为10～50％；首次使用时，所述第一溶液中，所述亲水性单体的质量浓度为0.5～20wt％；重复使用时，所述第一溶液中的亲水性单体的质量浓度较上次使用时高10～20％；
11、所述第二溶液为第二醇溶液，或第二醇溶液与水的混合溶液，所述第二醇溶液为乙醇、正丙醇、异丙醇、异丁醇溶液中的一种或多种，所述第二醇溶液的质量浓度为50～100％。
12、可选地，进行首次扩散时，所述扩散的时间为1～20min；进行重复扩散时，所述扩散的时间较上一次扩散时间短20～30％。
13、可选地，所述辐照装置发射的射线为电子束、γ射线、β射线或中子射线；
14、单次辐照的剂量为1-50kgy。
15、可选地，所述中空聚偏氟乙烯基膜具有梯度多孔结构，孔径由内侧至外侧梯度减小，所述内侧大孔的孔径为80～250nm，所述外侧小孔的孔径为15～30nm；
16、所述中空聚偏氟乙烯基膜对胶体金的对数去除率大于4lrv；
17、所述中空聚偏氟乙烯基膜的纯水通量为160～200lmh/0.3mpa；
18、所述中空聚偏氟乙烯基膜的壁厚为50-100μm。
19、可选地，所述中空聚偏氟乙烯基膜通过以下制备方法获得：
20、将质量分数为30％-60％的聚偏氟乙烯、质量分数为40％-70％的稀释剂混合均匀后，加入到200℃-270℃的螺杆挤出机，充分混炼得到均相铸膜液；
21、将所述均相铸膜液经环形喷丝头挤出，内部注入170-270℃的芯液以保持中空内腔；挤出的含芯液的纤维以40-100m/min的速度进行拉伸，在经过室温空气段10-100ms后，进入温度为0-50℃的冷却浴中，继而固化成膜材料；
22、将所述膜材料浸入萃取剂中，脱除膜中的稀释剂后，烘干获得具有梯度孔结构的中空聚偏氟乙烯基膜。
23、可选地，所述的稀释剂为邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸二辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、γ-丁内酯、己二酸二辛酯和己二酸二己酯中的一种或一种以上混合物；
24、所述芯液为邻苯二甲酸二己酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三乙酯和γ-丁内酯中的一种或一种以上混合物；
25、所述萃取剂为乙醇。
26、第二方面，本发明提供一种上述第一方面所述制备方法获得的亲水化中空聚偏氟乙烯膜。
27、第三方面，本发明提供一种上述第一方面所述制备方法获得的亲水化中空聚偏氟乙烯膜的应用，其特征在于，所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜应用于生物制药领域中蛋白质与病毒的分离。
28、与现有技术相比，本发明具有以下优点：
29、本发明提供一种亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，在共辐照法的基础上，将中空聚偏氟乙烯基膜封装在膜组件中，使中空基膜两侧均形成能加入液体的腔体；将含有亲水性单体的第一溶液加到膜内侧的腔体，将不含亲水性单体的第二溶液加到膜外侧的腔体；第一溶液中的亲水性单体在膜两侧浓度差驱动下，亲水性单体溶液从基膜内侧大孔逐步扩散至基膜外侧小孔，使基膜从内到外，形成亲水性单体浓度从大到小梯度分布，进一步借助辐照，引发接枝聚合，实现中空聚偏氟乙烯基膜亲水化改性；并且，本发明通过调节单体质量浓度、扩散时间、辐照强度、辐照次数、溶剂浓度和溶剂种类，进一步有效控制单体与膜各部位接枝反应的密度与聚合程度，从而实现接枝数量与膜孔的大小成正比例关系，从而得到梯度亲水化的中空聚偏氟乙烯膜。
30、本发明提供的亲水化中空聚偏氟乙烯膜，亲水基团的接枝数量在膜结构内部呈梯度分布，与基膜结合牢固，且对膜孔的通透性影响非常小，从而实现了在不影响基膜通量的前提下，显著提高了蛋白质的透过率；分级多次辐照，所需辐照剂量较小，相比碱处理和常规辐照，对膜丝机械性能的损伤大幅降低。
1.一种亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述亲水性单体为丙烯酸羟基丁酯、丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸羟基甲酯、甲基丙烯酸羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯和甲基丙烯酸环氧丙酯中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述第一溶液为所述亲水性单体与第一醇溶液、水的混合溶液，所述第一醇溶液为甲醇和/或乙醇溶液；所述第一醇溶液的质量浓度为10～50％；首次使用时，所述第一溶液中，所述亲水性单体的质量浓度为0.5～20wt％；重复使用时，所述第一溶液中的亲水性单体的质量浓度较上次使用时高10～20％；
4.根据权利要求1所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，进行首次扩散时，所述扩散的时间为1～20min；进行重复扩散时，所述扩散的时间较上一次扩散时间短20～30％。
5.根据权利要求1所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述辐照装置发射的射线为电子束、γ射线、β射线或中子射线；
6.根据权利要求1所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述中空聚偏氟乙烯基膜具有梯度多孔结构，孔径由内侧至外侧梯度减小，所述内侧大孔的孔径为80～250nm，所述外侧小孔的孔径为15～30nm；
7.根据权利要求1所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述中空聚偏氟乙烯基膜通过以下制备方法获得：
8.根据权利要求7所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜的制备方法，其特征在于，所述的稀释剂为邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二辛酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸二辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、γ-丁内酯、己二酸二辛酯和己二酸二己酯中的一种或一种以上混合物；
9.一种权利要求1-8任一所述制备方法获得的亲水化中空聚偏氟乙烯膜。
10.一种权利要求1-8任一所述制备方法获得的亲水化中空聚偏氟乙烯膜的应用，其特征在于，所述亲水化中空聚偏氟乙烯膜应用于生物制药领域中蛋白质与病毒的分离。
