Polietilenimina - Polyethylenimine
Nomes | |
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Nome IUPAC
Poli (iminoetileno)
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Outros nomes
Poliaziridina, Poli [imino (1,2-etanodiil)]
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Identificadores | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.123.818 |
Painel CompTox ( EPA )
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Propriedades | |
(C 2 H 5 N) n , forma linear | |
Massa molar | 43.04 ( unidade de repetição ), massa de polímero variável |
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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verificar (o que é ?) | |
Referências da Infobox | |
A polietilenimina ( PEI ) ou poliaziridina é um polímero com unidade de repetição composta pelo grupo amina e dois espaçadores alifáticos de carbono CH 2 CH 2 . As polietilenoiminas lineares contêm todas as aminas secundárias, em contraste com os PEIs ramificados que contêm grupos amino primários, secundários e terciários. Formas dendriméricas totalmente ramificadas também foram relatadas. O PEI é produzido em escala industrial e encontra muitas aplicações geralmente derivadas de seu caráter policatiônico.
Propriedades
Os PEIs lineares são sólidos à temperatura ambiente, enquanto os PEIs ramificados são líquidos em todos os pesos moleculares. As polietilenoiminas lineares são solúveis em água quente, em pH baixo, em metanol , etanol ou clorofórmio . Eles são insolúveis em água fria, benzeno , éter etílico e acetona . Eles têm um ponto de fusão de 73–75 ° C. Eles podem ser armazenados em temperatura ambiente.
Síntese
PEI ramificado pode ser sintetizado pela polimerização de abertura de anel de aziridina . Dependendo das condições de reação, diferentes graus de ramificação podem ser alcançados. O PEI linear está disponível por pós-modificação de outros polímeros, como poli (2-oxazolinas) ou poliaziridinas N- substituídas. PEI linear foi sintetizado pela hidrólise de poli (2-etil-2-oxazolina) e comercializado como jetPEI. A geração atual in-vivo-jetPEI usa polímeros personalizados de poli (2-etil-2-oxazolina) como precursores.
Formulários
A polietilenoimina encontra muitas aplicações em produtos como: detergentes, adesivos, agentes de tratamento de água e cosméticos. Devido à sua capacidade de modificar a superfície das fibras de celulose, o PEI é empregado como agente de resistência à umidade no processo de fabricação de papel . Também é usado como agente floculante com sóis de sílica e como agente quelante com a capacidade de complexar íons metálicos, como zinco e zircônio. Existem também outras aplicações PEI altamente especializadas:
Biologia
O PEI tem vários usos em biologia de laboratório, especialmente cultura de tecidos , mas também é tóxico para as células se usado em excesso. A toxicidade ocorre por dois mecanismos diferentes, a ruptura da membrana celular levando à morte celular necrótica (imediata) e a ruptura da membrana mitocondrial após a internalização levando à apoptose (retardada).
Promotor de anexos
As polietilenoiminas são usadas na cultura de células de ancoragem fraca para aumentar a fixação. PEI é um polímero catiônico; as superfícies externas das células com carga negativa são atraídas para placas revestidas com PEI, facilitando ligações mais fortes entre as células e a placa.
Reagente de transfecção
A poli (etilenimina) foi o segundo agente de transfecção polimérico descoberto, depois da poli-l-lisina. A PEI condensa o DNA em partículas carregadas positivamente, que se ligam aos resíduos aniônicos da superfície da célula e são levadas para dentro da célula por meio de endocitose . Uma vez dentro da célula, a protonação das aminas resulta em um influxo de contra-íons e uma redução do potencial osmótico. O edema osmótico resulta e rebenta a vesícula, liberando o complexo polímero-DNA (poliplexo) no citoplasma. Se o poliplexo se desempacotar, o DNA estará livre para se difundir para o núcleo.
Permeabilização de bactérias gram negativas
A poli (etilenimina) também é um permeabilizador eficaz da membrana externa de bactérias Gram-negativas .
Captura de CO 2
Tanto a polietilenimina linear quanto a ramificada têm sido utilizadas para a captura de CO 2 , frequentemente impregnado sobre materiais porosos. O primeiro uso do polímero PEI na captura de CO 2 foi dedicado a melhorar a remoção de CO 2 em aplicações de naves espaciais, impregnado sobre uma matriz polimérica. Em seguida, o suporte foi alterado para MCM-41, uma sílica hexagonal mesoestruturada, e grandes quantidades de PEI foram retidas na chamada "cesta molecular". Os materiais adsorventes MCM-41-PEI levaram a maiores capacidades de adsorção de CO 2 do que os materiais PEI ou MCM-41 considerados individualmente. Os autores afirmam que, neste caso, ocorre um efeito sinérgico devido à alta dispersão do PEI no interior da estrutura dos poros do material. Como resultado dessa melhoria, novos trabalhos foram desenvolvidos para estudar mais a fundo o comportamento desses materiais. Trabalhos exaustivos têm se concentrado na capacidade de adsorção de CO 2 , bem como na seletividade de adsorção de CO 2 / O 2 e CO 2 / N 2 de vários materiais MCM-41-PEI com polímeros PEI. Além disso, a impregnação de PEI foi testada em diferentes suportes, como uma matriz de fibra de vidro e monólitos. Porém, para um desempenho adequado em condições reais na captura pós-combustão (temperaturas amenas entre 45-75 ° C e a presença de umidade) é necessário o uso de materiais de sílica estáveis térmica e hidrotermicamente, como o SBA-15, que também apresenta uma mesoestrutura hexagonal. A umidade e as condições do mundo real também foram testadas ao usar materiais impregnados com PEI para adsorver CO 2 do ar.
Uma comparação detalhada entre PEI e outras moléculas contendo amino mostrou um desempenho de excelência de amostras contendo PEI com ciclos. Além disso, apenas uma ligeira diminuição foi registrada em sua captação de CO 2 ao aumentar a temperatura de 25 para 100 ° C, demonstrando uma alta contribuição da quimissorção para a capacidade de adsorção desses sólidos. Pelo mesmo motivo, a capacidade de adsorção sob CO 2 diluído foi de até 90% do valor sob CO 2 puro e também, uma alta seletividade indesejada para SO 2 foi observada. Ultimamente, muitos esforços têm sido feitos no sentido de melhorar a difusão do PEI dentro da estrutura porosa do suporte utilizado. Uma melhor dispersão de PEI e uma maior CO 2 eficiência (CO 2 razão molar / NH) foram obtidos por impregnação de um molde-ocluída material do PE-MCM-41, em vez de cilíndrico perfeito poros de um material calcinado, na sequência de uma rota previamente descrito. O uso combinado de organossilanos como aminopropil-trimetoxissilano, AP e PEI também foi estudado. A primeira abordagem usou uma combinação deles para impregnar suportes porosos, alcançando uma cinética de adsorção de CO 2 mais rápida e maior estabilidade durante os ciclos de reutilização, mas sem maiores eficiências. Um novo método é a chamada "dupla funcionalização". Baseia-se na impregnação de materiais previamente funcionalizados por enxertia (ligação covalente de organossilanos). Os grupos amino incorporados por ambas as vias mostraram efeitos sinérgicos, alcançando altas captações de CO 2 até 235 mg CO 2 / g (5,34 mmol CO 2 / g). A cinética de adsorção de CO 2 também foi estudada para esses materiais, mostrando taxas de adsorção semelhantes às dos sólidos impregnados. Este é um achado interessante, levando-se em consideração o menor volume de poro disponível em materiais duplamente funcionalizados. Assim, pode-se também concluir que sua maior captação e eficiência de CO 2 em comparação aos sólidos impregnados podem ser atribuídas a um efeito sinérgico dos grupos amino incorporados por dois métodos (enxerto e impregnação) ao invés de uma cinética de adsorção mais rápida.
Modificador de função de baixo trabalho para eletrônicos
Poli (etilenimina) e poli (etilenimina) etoxilada (PEIE) foram mostrados como modificadores de função de baixo trabalho eficazes para eletrônica orgânica por Zhou e Kippelen et al. Ele poderia reduzir universalmente a função de trabalho de metais, óxidos de metal, polímeros condutores e grafeno, e assim por diante. É muito importante que o polímero condutor processado em solução de baixa função de trabalho possa ser produzido pela modificação PEI ou PEIE. Com base nessa descoberta, os polímeros foram amplamente usados para células solares orgânicas, diodos emissores de luz orgânicos, transistores de efeito de campo orgânico, células solares de perovskita, diodos emissores de luz perovskita, células solares de pontos quânticos e diodos emissores de luz, etc.
Veja também
- Tetraetilenopentamina
- Etilenodiamina
- Polieterimida (também conhecida por PEI)