用于制备液体接触层的颗粒、制备方法以及由其制得的多层共挤生物反应器膜材技术

本发明专利技术公开了用于制备液体接触层的颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将茂金属聚乙烯和气相二氧化硅分别加入搅拌机中进行搅拌，得到混合料；将混合料加入挤出机中，经过热熔挤出，水下切粒，从而制得该用于制备液体接触层的颗粒。以及由该颗粒制得的一次性生物反应器膜材。该一次性生物反应器膜材具有拉伸强度高、阻隔性能好，透明度高，柔韧性好等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
用于制备液体接触层的颗粒、制备方法以及由其制得的多层共挤生物反应器膜材


[0001]本专利技术涉及生物反应器包装
，特别涉及用于制备液体接触层的颗粒、制备方法以及由其制得的多层共挤生物反应器膜材。

技术介绍

[0002]生物制药行业正在从传统的不锈钢容器转移到一次性生物工艺袋系统。在生物医药研发过程中，需要大量的反应器，培养器，转移器具等；器具都是用不锈钢材质，价格高，使用后清洗困难，各种配件安装繁琐，占地面积大，不易挪动。因此一次性生物袋逐渐代替前者。
[0003]目前，生物反应器配套使用的一次性生物工艺袋采用提前灭菌消毒，易于实现活性细胞的培养，占地面积小，提高工作灵活性和工作效率，以及减少生产过程中清洁步骤的需要，也避免了在使用过程中因清洁不到位造成交叉感染的不确定性因素。
[0004]适用于科学研究、高校实验和生产企业进行细胞培养和样品制作，一次性生物工艺袋膜材是多层共挤设备制作的膜材，生物工艺袋在生产过程中需要多道工序，对于生物膜的生物相容性、气体阻隔性和化学稳定性有着严格的要求。
[0005]因此，亟需一种更高的细胞培养效果和生物相容性，并具有拉伸强度高、阻隔性能好、透明度高、韧性好的一次性生物反应器膜材。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供用于制备液体接触层的颗粒、制备方法以及由其制得多层共挤生物反应器膜材，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
[0007]第一方面，本专利技术提供的用于制备液体接触层的颗粒的制备方法，包括以下步骤：<br/>[0008]将茂金属聚乙烯和气相二氧化硅分别加入搅拌机中进行搅拌，得到混合料；
[0009]将混合料加入挤出机中，挤出机筒温控制在150
‑
200℃，模头温度控制在180
‑
220℃，进行保温30
‑
60min，主机转速为250
‑
450r/min，经过热熔挤出，过水冷却，切粒机的牵引速度为90
‑
225m/min，从而制得该用于制备液体接触层的颗粒。
[0010]在某些实施方案中，控制搅拌速率为1000r/min，搅拌时间为3
‑
5min。
[0011]在某些实施方案中，茂金属聚乙烯的质量含量为50
‑
90％，气相二氧化硅的质量含量为10
‑
50％。如果气相二氧化硅(SiO2)添加含量过高，气相二氧化硅过高会影响透光率，不便于观察细胞生长。只要均匀地分散到树脂中，能达到改善树脂性能，可以使膜材更致密，提高了强度、韧性。气相二氧化硅(SiO2)可以反射紫外线，可以减少树脂的降解作用，从而能达到延缓材料老化的目的。
[0012]第二方面，本专利技术提供的用于制备液体接触层的颗粒，其由以下制备方法制得，具体为：
[0013]将茂金属聚乙烯和气相二氧化硅分别加入搅拌机中进行搅拌，得到混合料；
[0014]将混合料加入挤出机中，经过热熔挤出，水下切粒，从而制得该用于制备液体接触层的颗粒。
[0015]第三方面，本专利技术提供的多层共挤生物反应器膜材，其从外到内依次包括：
[0016]防护层，所述防护层由线性低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯制得；
[0017]粘接层，所述粘接层选自乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯
‑
丙烯酸共聚物、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物中的任意一种，优选为乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物；
[0018]气体阻隔层，所述气体阻隔层选自聚乙烯醇；
[0019]粘接层，所述粘接层选自乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯
‑
丙烯酸共聚物、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物中的任意一种，优选为乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物；
[0020]液体接触层，所述液体接触层包括外层和内层，所述外层由上述用于制备液体接触层的颗粒制得，所述内层由茂金属聚乙烯制得。
[0021]其中：防护层需要满足具有一定的耐穿刺性和耐弯折性，确保在使用过程中的可靠性。气体阻隔层需要对二氧化碳、氧气、水蒸气等气体起到隔绝作用，减少外界环境对细胞生长产生影响。液体接触层需要满足生物制药生产过程的细胞培养和生长，同时抑制膜中不利于细胞生长的浸出物，药液相容性高，生物安全性稳定，同时也需要具备一定的粘接功能，并提供良好的热封性。避免在细胞培养过程中出现药液渗出。粘接层提供良好的粘接能力。
[0022]现有技术中，部分专利的液体接触层使用的是低密度聚乙烯(LDPE)，线型低密度聚乙烯(LLDPE)和超低密度聚乙烯(ULPE)的一种或几种混合物，其抗拉强度和热封性能满足基本使用性能，但细胞培养密度较低。含气相SiO2的培养液可以刺激细胞生长代谢，加速细胞分裂，但是将气相SiO2用于聚合物膜材还未见报道。众所周知，气相SiO2粉体加入聚合物挤出时会均匀地分散于聚合物基体之中，这种包裹非常致密，导致细胞无法接触气相SiO2。本专利技术通过改进的多层共挤工艺将让气相SiO2富集于液体接触层的表面，从而在后期使用时能容易地接触到细胞与培养液，提高细胞的生长速率。
[0023]进一步的，本专利技术的液体接触层采用内外两层，其中茂金属聚乙烯和气相二氧化硅通过按上述比例共混，且作为液体接触层的外层，能够让更多的气相二氧化硅富集于液体接触层的表面，而且不影响透明度。
[0024]在某些实施方案中，以下几种物质也可代替气相二氧化硅用于提高细胞生长速度，如磷酸钙(Ca3(PO4)2)、碳酸钙(CaCO3)、硫酸钙(CaSO4)、硅酸钙(CaSiO4)等。
[0025]在某些实施方案中，所述防护层的厚度为50
‑
80μm，并控制所述防护层中茂金属聚乙烯的质量含量为10
‑
40％，线性低密度聚乙烯的质量含量为60
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90％；
[0026]其中：茂金属聚乙烯选购自日本三井公司、美国埃克森美孚、韩国大林公司、中国石油；线性低密度聚乙烯选购自扬子石化、上海赛科、天津联合。
[0027]具体的，茂金属聚乙烯比普通的PE透明性能好，树脂清洁度高，方便观察细胞培养。线性低密度聚乙烯具有更高的强度、韧性、抗撕裂性和抗穿刺性能，加工方便，在薄膜中具有更好的光学性能，可以作为防护层中使用。
[0028]在某些实施方案中，所述粘接层的厚度为10
‑
18μm，粘接层的厚度不需要太厚，对其他功能层起到良好结合即可；
[0029]其中：乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物选购自美国杜邦公司、日本三井公司、韩国LG。
[0030]进一步的，乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物(EVA)，因为EVA具有良好的柔软性、高透明性能、表面光泽性好，化学稳定性强，抗老化和耐臭氧强度好，无毒性。在多层共挤中EVA成型温度在160℃
‑
200℃，更接近防护层、液体接触层和气体阻隔层的温度，有更好的结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于制备液体接触层的颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将茂金属聚乙烯和气相二氧化硅分别加入搅拌机中进行搅拌，得到混合料；将混合料加入挤出机中，挤出机筒温控制在150
‑
200℃，模头温度控制在180
‑
220℃，进行保温30
‑
60min，主机转速为250
‑
450r/min，经过热熔挤出，过水冷却，切粒机的牵引速度为90
‑
225m/min，从而制得该用于制备液体接触层的颗粒。2.根据权利要求1所述的用于制备液体接触层的颗粒的制备方法，其特征在于，控制搅拌速率为1000r/min，搅拌时间为3
‑
5min。3.根据权利要求1所述的用于制备液体接触层的颗粒的制备方法，其特征在于，茂金属聚乙烯的质量含量为50
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90％，气相二氧化硅的质量含量为10
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50％。4.用于制备液体接触层的颗粒，其由权利要求1至3中任一权利要求所述的制备方法制得。5.多层共挤生物反应器膜材，其特征在于，其从外到内依次包括：防护层，所述防护层由线性低密度聚乙烯和茂金属聚乙烯制得；粘接层，所述粘接层选自乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯
‑
丙烯酸共聚物、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物中的任意一种，优选为乙烯
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醋酸乙烯共聚物；气体阻隔层，所述气体阻隔层选自聚乙烯醇；粘接层，所述粘接层选自乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯
‑
丙烯酸共聚物、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物中的任意一种，优选为乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物；液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：周良，李捷先，苗伟峰，周洪涛，蒋天伟，李争争，
申请(专利权)人：天津斯坦利新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：