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CN104437360B - 用于血液净化的树脂炭的制备方法 - Google Patents

用于血液净化的树脂炭的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于血液净化的树脂炭的制备方法，按以下步骤进行：用对氯甲基苯乙烯单体和二乙烯基苯单体制备氯甲基化苯乙烯‑二乙烯苯微球；以氯甲基化苯乙烯‑二乙烯苯微球制备聚苯乙烯‑二乙烯基苯微球；以聚苯乙烯‑二乙烯基苯微球用氯化锌溶液浸渍得到浸渍微球；将浸渍微球炭化再活化得到成品。采用本发明的显著效果在于：能在较低的温度和较短的时间内制备得到对中分子具有优良吸附效果的树脂炭，制备过程简单、污染小，产品收率高、纯度高。

Description

用于血液净化的树脂炭的制备方法
技术领域
本发明涉及血液净化材料，具体涉及一种用于血液净化的树脂炭的制备方法。
背景技术
晚期肾衰病人需要靠透析来维持生命，通过透析膜可以有效地除去血液中的小分子物质，但现代医疗手段的检测结果使人们认识到还有更多的中分子量物质(0.5～60kDa)是影响病人健康的关键物质，而这些中分子量物质靠透析难以有效的去除；在维持肾衰患者生命方面，无论采用血液透析或者血液灌流，能有效的去除中分子物质已经成为衡量治疗方法是否有效的新的判定标准。
树脂炭作为活性炭的一种，由于其纯度高，机械强度好，比表面积大，广泛应用于生物医药领域。包膜后的树脂炭作为一种有效的广谱吸附剂，在临床上应用很广泛，然而由于制备工艺和原材料的关系，包膜的树脂炭内部孔径分布很广，具备较多大孔的树脂炭在血液灌流时容易吸附大分子量的毒性物质，如尿毒症患者体内的中分子毒素杂群(MMS)、甲状旁腺素(PTH)及β2-微球蛋白(β2-MG)等；然而包膜后的树脂炭在吸附较多的大分子毒性物质后，对中分子物质的吸附效果会大大降低，不能有效的清除尿毒症患者血液中的有毒物质。
超高交联度聚苯乙烯基微球一直广泛应用于分离吸附领域，其具备制备方法简单，内部孔径结构容易控制等特点；但聚苯乙烯的疏水性较强，很容易吸附血液中大量的蛋白质等大分子物质，而这些大分子物质中有很多物质(例如白蛋白)是人体内的不可缺少的有益物质；因此超高交联度聚苯乙烯基微球在血液灌流领域很少单独直接应用。
后来有人提出了一种具有优良中分子吸附性能的活性炭的制备方法，其过程主要经过白球合成、氯甲基化反应、傅氏反应等步骤得到二次交联的苯乙烯-二乙烯苯微球，并在此基础进行炭化和活化，采用该方法制得的树脂炭，具有较佳的中分子吸附性能和较好的孔径分布，但该方法过程中使用到了氯甲醚、硝基苯等国际公认的致癌物质作为交联剂或有机溶剂。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种用于血液净化的树脂炭的制备方法。
技术方案如下：
一种用于血液净化的树脂炭的制备方法，其关键在于按以下步骤进行：
步骤一、将对氯甲基苯乙烯单体和二乙烯基苯单体混合配制为油相混合物，同时加入过氧化苯甲酰、致孔剂和稳定剂，采用悬浮聚合法，制备得到交联的氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球；
步骤二、将所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球投入溶胀剂进行溶胀，再加入Lewis酸，反应后分离、清洗得到交联的聚苯乙烯-二乙烯基苯微球；
步骤三、将所述聚苯乙烯-二乙烯基苯微球用氯化锌溶液浸渍，得到浸渍微球；
步骤四、将所述浸渍微球放入炭化炉内，通入惰性气体，升温脱水，再继续升温进行炭化，得到炭化微球；
步骤五、将所述炭化微球继续在惰性气体环境下，升温活化，得到成品。
上述步骤一中，对氯甲基苯乙烯单体和二乙烯基苯按照1：1～2的质量比例混合配制为油相混合物，所述过氧化苯甲酰的加入量为油相混合物质量的0.5～1％wt，所述致孔剂的加入量小于等于油相混合物质量的40％wt，所述稳定剂的加入量为油相混合物质量的3～10％wt。
上述步骤一中，所述致孔剂为甲苯、萘、石蜡油、辛烷、十六烷中的一种、两种、三种、四种或五种，所述稳定剂为聚乙烯醇。
上述步骤二中，溶胀时间为2～4h，Lewis酸的加入量为所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球质量20～30％wt，加入Lewis酸后升温至80～100℃，反应6～8h，分离、清洗得到所述聚苯乙烯-二乙烯基苯微球。
上述步骤二中，所述溶胀剂为吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种。
上述步骤三中，氯化锌溶液浓度为10～30％wt，浸渍时间为2～4h，浸渍比为1：2.5～4。
上述步骤四中，将所述浸渍微球放入炭化炉后，以5℃/min的速率升温至150～250℃，脱水2～4h；再继续升温至300～400℃进行，1～3h。
上述步骤五中，升温至450～600℃，活化2～3h。
上述步骤二中，将所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球用水或丙酮洗净后再投入溶胀剂进行溶胀。
上述步骤二中，Lewis酸为氯化锌、氯化铝、氯化铁中的一种。
经过上述步骤得到的用于血液净化的树脂炭，球形度好，比表面积(BET)可达500～2000m2/g，孔径在2～10nm范围内可调，堆比重在0.25～0.5g/ml范围内可控，孔容在0.73ml/g以上；
下面结合试验例对本发明作进一步说明：
分别采用本发明方法制得的树脂炭Ⅰ和采用现有方法制得的树脂炭Ⅱ进行体外中分子吸附试验，实验条件遵循单因素变量原则，分别测定树脂炭Ⅰ和树脂炭Ⅱ对VB12、溶菌酶和牛血清白蛋白的吸附率，其中VB12和溶菌酶为中分子物质，牛血白蛋白为大分子物质；
现有方法的操作步骤为：a、将苯乙烯-二乙烯苯共聚物、氯甲醚和氯化锌混合制备氯球；b、将步骤a制得的氯球和硝酸苯混合，并加入氯化铝制备白球；c、将步骤b制得的白球洗净后在空气中加热氧化；d、再经过加热炭化、活化制得树脂炭Ⅱ。
吸附率以被吸附的量占总量的百分比表示，树脂炭Ⅰ和树脂炭Ⅱ和吸附性能如表1所示：
表1树脂炭Ⅰ和树脂炭Ⅱ的吸附性能
从表1可以看出，采用本发明方法制备的树脂炭，具有更好的中分子吸附性能，对大分子的吸附作用不明显。
有益效果：采用本发明用于血液净化的树脂炭的制备方法，能在较低的温度和较短的时间内制备得到对中分子具有优良吸附效果的树脂炭，制备过程简单、无致癌物质加入，污染小，产品收率高、纯度高；反应温度低，反应时间短。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种用于血液净化的树脂炭的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将对氯甲基苯乙烯单体和二乙烯基苯按照1：1的质量比例混合配制为油相混合物，同时加入该油相混合物质量0.5％wt的过氧化苯甲酰，该油相混合物质量2％wt的致孔剂和该油相混合物质量3％wt的稳定剂；采用悬浮聚合法，制备得到交联的氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球；
所述致孔剂为甲苯、萘、石蜡油、辛烷、十六烷中的任意一种或任意两种，所述稳定剂为聚乙烯醇；
步骤二、将所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球用水洗净后投入溶胀剂进行溶胀，所述溶胀剂为吡啶，溶胀时间为2h，再加入所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球质量20％wt的氯化锌，升温至80℃，反应6h，分离、清洗得到交联的聚苯乙烯-二乙烯基苯微球；
步骤三、将所述聚苯乙烯-二乙烯基苯微球用溶液浓度为10％wt的氯化锌溶液浸渍2h，浸渍比为1：2.5，得到浸渍微球；
步骤四、将所述浸渍微球放入炭化炉内，通入惰性气体，以5℃/min的速率升温至150℃，脱水2h；再继续升温至300℃，炭化1h，得到炭化微球；
步骤五、将所述炭化微球继续在惰性气体环境下升温至450℃，活化2h，得到成品。
本实施例制得的树脂炭的比表面积(BET)为500m2/g，孔径为2nm，堆比重为0.25g/ml，孔容为0.74ml/g。
实施例2：
一种用于血液净化的树脂炭的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将对氯甲基苯乙烯单体和二乙烯基苯按照1：2的质量比例混合配制为油相混合物，同时加入该油相混合物质量1％wt的过氧化苯甲酰，该油相混合物质量25％wt的致孔剂和该油相混合物质量10％wt的稳定剂；采用悬浮聚合法，制备得到交联的氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球；
所述致孔剂为甲苯、萘、石蜡油、辛烷、十六烷中的任意三种或任意四种，所述稳定剂为聚乙烯醇；
步骤二、将所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球用丙酮洗净后投入溶胀剂进行溶胀，所述溶胀剂为二甲基亚砜，溶胀时间为4h，再加入所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球质量30％wt的氯化铁，升温至100℃，反应8h，分离、清洗得到交联的聚苯乙烯-二乙烯基苯微球；
步骤三、将所述聚苯乙烯-二乙烯基苯微球用溶液浓度为30％wt的氯化锌溶液浸渍4h，浸渍比为1：4，得到浸渍微球；
步骤四、将所述浸渍微球放入炭化炉内，通入惰性气体，以5℃/min的速率升温至250℃，脱水4h；再继续升温至400℃，炭化3h，得到炭化微球；
步骤五、将所述炭化微球继续在惰性气体环境下升温至600℃，活化3h，得到成品。
本实施例制得的树脂炭的比表面积(BET)为2000m2/g，孔径为10nm，堆比重为0.5g/ml，孔容为0.77g。
实施例3：
一种用于血液净化的树脂炭的制备方法，按以下步骤进行：
步骤一、将对氯甲基苯乙烯单体和二乙烯基苯按照1：1.5的质量比例混合配制为油相混合物，同时加入该油相混合物质量0.8％wt的过氧化苯甲酰，该油相混合物质量40％wt的致孔剂和该油相混合物质量7％wt的稳定剂；采用悬浮聚合法，制备得到交联的氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球；
将甲苯、萘、石蜡油、辛烷和十六烷按照2：3：1.5：0.8：0.5的质量比例混合得到所述致孔剂，所述稳定剂为聚乙烯醇；
步骤二、将所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球用水或丙酮洗净后投入溶胀剂进行溶胀，所述溶胀剂为N，N-二甲基甲酰胺，溶胀时间为3h，再加入所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球质量25％wt的氯化铝，升温至90℃，反应7h，分离、清洗得到交联的聚苯乙烯-二乙烯基苯微球；
步骤三、将所述聚苯乙烯-二乙烯基苯微球用溶液浓度为20％wt的氯化锌溶液浸渍3h，浸渍比为1：3，得到浸渍微球；
步骤四、将所述浸渍微球放入炭化炉内，通入惰性气体，以5℃/min的速率升温至210℃，脱水3h；再继续升温至360℃，炭化2h，得到炭化微球；
步骤五、将所述炭化微球继续在惰性气体环境下升温至535℃，活化2.5h，得到成品。
本实施例制得的树脂炭的比表面积(BET)为1088m2/g，孔径为5.6nm，堆比重为0.37g/ml，孔容为0.82ml/g。

Claims (6)

1.一种用于血液净化的树脂炭的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、将对氯甲基苯乙烯单体和二乙烯基苯单体混合配制为油相混合物，同时加入过氧化苯甲酰、致孔剂和稳定剂，采用悬浮聚合法，制备得到交联的氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球；
步骤二、将所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球投入溶胀剂进行溶胀，再加入Lewis酸，反应后分离、清洗得到交联的聚苯乙烯-二乙烯基苯微球；
步骤三、将所述聚苯乙烯-二乙烯基苯微球用氯化锌溶液浸渍，得到浸渍微球；
步骤四、将所述浸渍微球放入炭化炉内，通入惰性气体，升温脱水，再继续升温进行炭化，得到炭化微球；
步骤五、将所述炭化微球继续在惰性气体环境下，升温活化，得到成品；
所述步骤二中，溶胀时间为2～4h，Lewis酸的加入量为所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球质量20～30％wt，加入Lewis酸后升温至80～100℃，反应6～8h，分离、清洗得到所述聚苯乙烯-二乙烯基苯微球；
所述步骤三中，氯化锌溶液浓度为10～30％wt，浸渍时间为2～4h；
所述步骤四中，将所述浸渍微球放入炭化炉后，以5℃/min的速率升温至150～250℃，脱水2～4h；再继续升温至300～400℃，炭化1～3h；
所述步骤五中，升温至450～535℃，活化2～3h。
2.根据权利要求1所述的用于血液净化的树脂炭的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，对氯甲基苯乙烯单体和二乙烯基苯按照1：1～2的质量比例混合配制为油相混合物，所述过氧化苯甲酰的加入量为油相混合物质量的0.5～1％wt，所述致孔剂的加入量小于等于油相混合物质量的40％wt，所述稳定剂的加入量为油相混合物质量的3～10％wt。
3.根据权利要求1或2所述的用于血液净化的树脂炭的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，所述致孔剂为甲苯、萘、石蜡油、辛烷、十六烷中的一种、两种、三种、四种或五种，所述稳定剂为聚乙烯醇。
4.根据权利要求3所述的用于血液净化的树脂炭的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，所述溶胀剂为吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种。
5.根据权利要求1所述的用于血液净化的树脂炭的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，将所述氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯微球用水或丙酮洗净后再投入溶胀剂进行溶胀。
6.根据权利要求1或2所述的用于血液净化的树脂炭的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，Lewis酸为氯化锌、氯化铝、氯化铁中的一种。
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Denomination of invention: Preparation method of resin charcoal for blood purification

Effective date of registration: 20231214

Granted publication date: 20170606

Pledgee: Societe Generale Limited by Share Ltd. Chongqing branch

Pledgor: CHONGQING XIERKANG BLOOD PURIFICATION EQUIPMENT RESEARCH DEVELOPMENT CO.,LTD.

Registration number: Y2023500000103