POLİETİLENİMİN

Polietilenimin endüstriyel ölçekte üretilir ve genellikle polikatyonik yapısından kaynaklanan birçok uygulamada kullanılır.
Polietilenimin, omurga boyunca yüksek yoğunlukta amin grubu içeren, tekrarlayan etilenamin birimlerinden oluşan sentetik bir polimerdir.
Polietilenimin genellikle PEI olarak kısaltılır ve moleküler mimarisi ve reaktivitesi bakımından farklılık gösteren dallı ve doğrusal formlarda bulunur.

CAS Numarası: 106899-94-9
Moleküler Formül: C6H18N4
Moleküler Ağırlık: 146,24

Eş anlamlılar: Aziridin, ETİLENİMİN, Etilenimin, Etilen imin, Azasiklopropan, Dimetilenimin, Aziran, Aziran, Dihidroaziren, Dihidroazirin, 1H-Azirin, dihidro-, Dihidro-1H-azirin, Dimetilenimin, Aetilenimin (Almanca), Aziridin (Almanca), Etilenimin (Hollandaca), Etilenimina (İtalyanca), Everamin, Montrek 6, Epamin 150T, Epomine 150T, Tydex 12, EI, UN 1185, EINECS 205-793-9, CAS 151-56-4, CHEBI:30969, DTXSID8020599, RefChem:596749, CCRIS 296, HSDB 540, BRN 0102380, UNII-54P5FEX9FH, MFCD00039669, SCHEMBL2267, SCHEMBL4070, CHEMBL540990, NSC-124034, NSC-124035, NSC-124036, NSC-134422, NSC-196335, STL168030, STR07159, Q409141, WLN /T3MTJ/, Poli(etilenimin), Polietilenimin, Etilen imin polimeri, Polietilenimin çözeltisi, Doğrusal polietilenimin, Dallı polietilenimin, Poli(etilenimin) çözeltisi (%50 su), Polietilenimin, %50 (a/h) sulu çözelti, Doğrusal polietilenimin (MW 25.000), Doğrusal polietilenimin (MW 40.000), Polietilenimin dallanmış (Mw 2,000), PEI, PEI-1, PEI-2, PEI-6, PEI-12, PEI-18, PEI-100, PEI-400, PEI-600, PEI-1000, PEI-1120, Dow PEI-6, Dow PEI-18, Dow PEI-600e, Montrek PEI-6, Montrek PEI-18, Montrek 1000, Epomine 1000, Epomine P 1000, Everamine 50T, Everamine 210T, P-1000, 49553-93-7Epomin=Polietilenimin;EPOMIN SP-006;N-(2-aminoetil)-1,2-etandiamin ile aziridin polimeri;Nippon Shokubai Epomin SP-110;Nippon Shokubai Epomin SP-003; Nippon Shokubai Epomin SP-006; 1,2-Etandiamin, N-(2-aminoetil)-, aziridinli polimer; 1,2-Etandiamin, N1-(2-aminoetil)-, aziridinli polimer

Polietilenimin veya poliaziridin, amin grubu ve iki karbonlu alifatik CH2CH2 ara bağlayıcılarından oluşan tekrarlayan birimlere sahip bir polimerdir.
Doğrusal polietileniminler, birincil, ikincil ve üçüncül amino grupları içeren dallı PEI'lerin aksine, tüm ikincil aminleri içerir.
Tamamen dallanmış, dendrimerik formlar da rapor edilmiştir.

Polietilenimin, moleküler ağırlığına ve dallanma derecesine bağlı olarak genellikle viskoz bir sıvı veya katı halde tedarik edilir.
Ticari ürünler, endüstriyel kataloglarda PEI çözeltisi, dallı PEI, doğrusal PEI veya poliamin reçinesi olarak listelenebilir.
Kayıt tanımlayıcıları kaliteye göre değişmekle birlikte, yaygın CAS numaraları arasında genel PEI polimerleri için 9002-98-6 yer almaktadır.

Tipik fiziksel özellikler arasında, polietilenimin amin grupları nedeniyle yüksek alkalilik ve düşük ve orta molekül ağırlıkları için yüksek su çözünürlüğü bulunur.
Sulu çözeltilerin yoğunluğu genellikle 1,03–1,10 g/cm³ civarındadır ve viskozite molekül ağırlığı ve konsantrasyonla birlikte hızla artar.
Termal kararlılık orta düzeydedir ve bozulma genellikle yapıya ve safsızlıklara bağlı olarak 200 °C'nin üzerinde başlar.

Polietilenimin, askıda kalan katı maddeleri ve ağır metalleri uzaklaştırmak için su ve atık su arıtımında yaygın olarak flokülant ve koagülant olarak kullanılmaktadır.
Yüzey modifikasyonunda, yapışmayı artırmada ve kaplama veya nanopartikül tutunmasını iyileştirmek için astar tabakası olarak kullanılır.
Biyoteknolojide PEI, DNA ve RNA ile güçlü etkileşimi nedeniyle gen aktarımı için yaygın olarak transkripsiyon ajanı olarak kullanılmaktadır.

Kağıt üretiminde PEI, ıslak mukavemeti, dolgu maddelerinin tutunmasını ve boya ve pigmentlerin sabitlenmesini iyileştirir.
Ayrıca CO₂ yakalama araştırmalarında gaz adsorpsiyonu ve ayırma teknolojileri için amin açısından zengin bir sorbent olarak da kullanılmaktadır.
Pil ve malzeme araştırmalarında PEI, elektrotlar ve katalizörler için bağlayıcı, dağıtıcı veya yüzey işlevselleştirme ajanı olarak kullanılmaktadır.

Polietilenimin aşındırıcıdır ve yüksek alkaliliği nedeniyle ciddi cilt ve göz tahrişine neden olabilir.
Aerosol veya buharların solunması solunum yollarını tahriş edebilir ve uzun süreli maruz kalma kimyasal yanıklara neden olabilir.
Su organizmaları için zehirlidir ve uygun şekilde arıtılmadan çevreye salınmamalıdır.

Laboratuvar veya endüstriyel ortamlarda PEI ile çalışırken koruyucu eldiven, gözlük ve laboratuvar önlüğü giyilmesi zorunludur.
Dökülmeler uygun malzemelerle nötralize edilmeli ve emilmeli, atıklar ise kimyasal yönetmeliklere uygun olarak bertaraf edilmelidir.
Tehlikeli reaksiyonları önlemek için, depolama işlemi asitlerden, oksitleyicilerden ve reaktif metallerden uzakta, sıkıca kapalı kaplarda yapılmalıdır.

Doğrusal PEI, oda sıcaklığında yarı kristal bir katı iken, dallı PEI, tüm molekül ağırlıklarında sıvı halde bulunan tamamen amorf bir polimerdir.
Polietilenimin, düşük pH'ta, sıcak suda, metanolde, etanolde veya kloroformda çözünür.
Polietilenimin soğuk suda, benzen, etil eter ve asetonda çözünmez.

Polietileniminin erime noktası yaklaşık 67 °C'dir.
Hem doğrusal hem de dallı polietilenimin oda sıcaklığında saklanabilir.
Polietilenimin, sulu çözeltilerinin dondurulması ve ardından çözülmesiyle kriyojeller oluşturabilmektedir.[3]

Polietilenimin, etileniminin polimerizasyonuyla elde edilen suda çözünebilen bir polimerdir.
Polietilenimin tamamen doğrusal bir polimer değildir; birincil, ikincil ve üçüncül aminler içeren oldukça dallanmış bir yapıya sahiptir.
Özellikleri aşağıda listelenmiştir.

Polietilenimin, deterjanlar, yapıştırıcılar, su arıtma maddeleri ve kozmetik ürünler gibi birçok üründe uygulama alanı bulmaktadır.
PEI, selüloz liflerinin yüzeyini değiştirme yeteneği sayesinde kağıt üretim sürecinde ıslak mukavemet artırıcı madde olarak kullanılır.
Polietilenimin ayrıca silika solleri ile birlikte flokülasyon ajanı olarak ve çinko ve zirkonyum gibi metal iyonlarını kompleksleştirme yeteneğine sahip bir şelatlama ajanı olarak da kullanılır.

Ayrıca, oldukça uzmanlaşmış başka PEI uygulamaları da mevcuttur:
Polietilenimin, poli-L-lizinden sonra keşfedilen ikinci polimerik transkripsiyon ajanıdır.
Polietilenimin, DNA'yı pozitif yüklü parçacıklara yoğunlaştırır; bu parçacıklar anyonik hücre yüzeyi kalıntılarına bağlanır ve endositoz yoluyla hücre içine alınır.

Hücrenin içine girdikten sonra, aminlerin protonlanması karşı iyonların içeri akışına ve ozmotik potansiyelin düşmesine neden olur.
Ozmotik şişme sonucu vezikülün patlamasıyla polimer-DNA kompleksi (polipleks) sitoplazmaya salınır.
Polipleks açılırsa, DNA çekirdeğe doğru serbestçe yayılabilir.

Polietilenimin, neredeyse her tekrarlayan biriminde birincil, ikincil veya üçüncül amin grubu bulunduğu için oldukça katyonik bir polimerdir.
Bu amin gruplarının pKa değerleri geniş bir aralığa dağılmıştır; bu da PEI'nin geniş bir pH aralığında kısmen protonlanmış halde kalmasını sağlar.
Bu tamponlama kapasitesi, özellikle gen iletim uygulamalarında önemli olan "proton süngeri etkisi" olarak bilinir.

Dallı polietilenimin, yaklaşık 1:2:1 oranında birincil, ikincil ve üçüncül aminler içerir.
Lineer polietilenimin, esas olarak omurga boyunca ikincil aminler ve zincir uçlarında birincil aminler içerir.
Bu yapısal farklılıklar, toksisiteyi, reaktiviteyi, çözünürlüğü ve metaller ve biyomoleküllerle olan kompleksleşme davranışını büyük ölçüde etkiler.

Polietilenimin, şelasyon yoluyla Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Fe³⁺ gibi metal iyonları ve nadir toprak elementleriyle güçlü kompleksler oluşturur.
Bu nedenle hidrometalurjide, iyon değiştirme reçinelerinde ve endüstriyel atık sulardan seçici metal geri kazanımında kullanılır.
Ayrıca katalizör hazırlama sürecinde metal nanopartikülleri oksit veya karbon desteklere sabitlemek için de kullanılır.

Polimer kimyasında, polietilenimin, epoksi kürleme ajanları, poliüretanlar ve hidrojellerin sentezinde çapraz bağlayıcı ve reaktif ara madde olarak kullanılır.
Hidrofobikliği ve biyouyumluluğunu ayarlamak için asetilasyon, alkilasyon, kuaternizasyon veya aşılama yoluyla kimyasal olarak modifiye edilebilir.
Bu tür türevler ilaç dağıtım sistemlerinde, antimikrobiyal kaplamalarda ve uyarıcıya duyarlı malzemelerde kullanılmaktadır.

Polietilenimin, pozitif yükü nedeniyle negatif yüklü bakteri hücre zarlarını bozduğu için antimikrobiyal bir ajan olarak etkilidir.
Biyolojik kirlenmeyi azaltmak için kaplamalara, ambalaj filmlerine ve su filtreleme membranlarına dahil edilir.
Ancak, aynı mekanizma yüksek konsantrasyonlarda memeli hücrelerinde sitotoksisiteye de katkıda bulunur.

Tekstil işlemede polietilenimin, reaktif boyaları sabitlemek ve pamuk ve sentetik elyaflarda renk haslığını iyileştirmek için kullanılır.
Deri işleme sürecinde, derinin yumuşaklığını ve dayanıklılığını artırmak için yeniden tabaklama ve boya sabitleme maddesi olarak kullanılır.
Petrol ve doğalgaz operasyonlarında PEI türevleri kireç önleyici ve korozyon önleyici olarak kullanılır.

Polietilenimin çözeltileri higroskopiktir ve havadan nemi ve karbondioksiti kolayca emer.
Havaya uzun süreli maruz kalma, CO₂ emilimi ve kısmi nötrleştirme nedeniyle viskozite ve pH'ı değiştirebilir.
Bu nedenle, kaplar sıkıca kapatılmalı ve hassas uygulamalar için tercihen inert atmosfer altında saklanmalıdır.

Yasal düzenlemeler açısından polietilenimin kanserojen olarak sınıflandırılmadığı, ancak aşındırıcılığı ve sucul toksisitesi nedeniyle tehlikeli kabul edildiği belirtilmektedir.
Güvenlik bilgi formlarında genellikle GHS kapsamında Cilt Aşındırıcı 1B ve Göz Hasarı 1 olarak sınıflandırılır.
Katyonik polimerler özellikle su ekosistemleri için zararlı olduğundan, çevresel deşarj limitleri katıdır.

Kullanım alanları:
Polietilenimin, karbondioksit yakalama, elektronik ve biyomedikal uygulamalar için kullanılan sentetik, suda çözünebilen, doğrusal veya dallı bir poliamin, katyonik organik polimerdir.
Polietilenimin ile modifiye edilmiş mezogözenekli adsorbanlar, karbondioksit adsorbe etmek için kullanılabilir.
Tipik bir taşıyıcı madde olarak kabul edilir ve DNA ile kompleksler oluşturma ve "proton süngeri etkisi" yoluyla endozomların salınımını destekleme yeteneği nedeniyle gen iletim sistemlerinde yaygın olarak kullanılır.

Polietilenimin, su ve atık su arıtımında askıda kalan katı maddeleri, boyaları ve ağır metal iyonlarını uzaklaştırmak için flokülant ve koagülant olarak kullanılır.
Katı-sıvı ayrımını iyileştirir ve yüksek katyonik yük yoğunluğu sayesinde düşük dozlarda bile etkilidir.
Polietilenimin ayrıca çamur susuzlaştırma işlemlerinde filtrasyon verimliliğini artırmak için de kullanılır.

Polietilenimin, biyoteknoloji ve ilaç araştırmalarında virüs içermeyen bir gen iletim ve transkripsiyon ajanı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.
DNA ve RNA ile kararlı kompleksler oluşturarak nükleik asitleri korur ve hücre alımını kolaylaştırır.
Polietilenimin, özellikle HEK ve CHO hücrelerinde olmak üzere, memeli hücre kültüründe geçici transfeksiyon için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Polietilenimin, kaplamalar ile metal, cam ve polimer gibi yüzeyler arasındaki yapışmayı güçlendirmek için yapışma arttırıcı ve yüzey astarı olarak kullanılır.
Polietilenimin, nanopartiküllerin, karbon nanotüplerin, grafenin ve oksit tozlarının yüzeylerini modifiye ederek dağılımı iyileştirmek için kullanılır.
Aynı zamanda ince film kaplama ve membran üretiminde ara katman olarak da kullanılır.

Polietilenimin, kağıt ve ambalaj endüstrilerinde ıslak mukavemeti, dolgu maddesi tutunmasını ve pigmentlerin ve mürekkeplerin sabitlenmesini iyileştirmek için kullanılır.
Kağıdın dayanıklılığını artırır ve işleme sırasında ince parçacık kaybını azaltır.
Ayrıca karton ve özel kağıt ürünlerinde mukavemeti artırmak için de kullanılır.

Polietilenimin, tekstil ve deri endüstrilerinde renk haslığını ve homojenliğini artırmak için boya sabitleyici madde olarak kullanılır.
Anyonik boyaların liflere ve deri yüzeylerine bağlanmasını artırır.
Aynı zamanda yıkamaya ve aşınmaya karşı direnci de artırır.

Polietilenimin, gaz ayrıştırma ve karbon yakalama araştırmalarında CO₂ adsorpsiyonu için amin açısından zengin bir sorbent olarak kullanılmaktadır.
Yakalama verimliliğini artırmak için genellikle silika veya aktif karbon gibi gözenekli desteklere emdirilir.
Düşük sıcaklık ve düşük basınçlı CO₂ yakalama sistemleri için incelenmektedir.

Polietilenimin, metal nanopartikülleri stabilize etmek ve parçacık boyutunu kontrol etmek amacıyla kataliz ve malzeme sentezinde kullanılır.
Katalizörlerin ve fonksiyonel nanomalzemelerin sentezi sırasında şelatlama ve kaplama ajanı olarak görev yapar.
Aynı zamanda katalitik türlerin destekler üzerine sabitlenmesinde de kullanılır.

Polietilenimin, pil, süper kapasitör ve yakıt hücresi araştırmalarında bağlayıcı, dağıtıcı veya yüzey işlevselleştirme ajanı olarak kullanılmaktadır.
Aktif malzemelerin akım toplayıcılara yapışmasını iyileştirir ve elektrot stabilitesini artırır.
Ayrıca, elektrokimyasal performansı iyileştirmek için ayırıcıları ve katalizörleri modifiye etmek amacıyla da kullanılır.

Polietilenimin, su arıtma membranlarında pozitif yüzey yükü oluşturmak ve negatif yüklü kirleticilerin uzaklaştırılmasını iyileştirmek için kullanılır.
Polietilenimin, gözenek boyutunu ve yüzey işlevselliğini kontrol etmek amacıyla katman katman (LbL) birleştirilmiş membranlarda kullanılır.
Ayrıca organik ve mikrobiyal yapışmayı azaltarak kirlenmeyi önleme performansını da artırır.

Polietilenimin, ilaç dağıtım sistemlerinde küçük moleküller, proteinler ve nükleik asitler için taşıyıcı olarak kullanılır.
Toksisiteyi azaltmak ve seçiciliği artırmak için hedefleme ligandları veya biyolojik olarak parçalanabilir polimerlerle birleştirilebilir.
Kanser tedavisi, aşı dağıtımı ve hücre içi protein taşınması alanlarında incelenmektedir.

Polietilenimin, tıbbi cihazlar, gıda ambalajları ve hava filtreleme sistemleri için antimikrobiyal kaplamalarda kullanılır.
Katyonik yapısı bakteri zarlarını bozarak yüzeylerde biyofilm oluşumunu azaltır.
Uzun süreli antimikrobiyal aktivite sağlamak amacıyla genellikle polimerlere veya yüzeylere aşılanır.

Polietilenimin, mürekkep püskürtmeli yazıcı mürekkeplerinde, pigment dispersiyonlarında ve boyalarda dağıtıcı ve yük kontrol ajanı olarak kullanılır.
Nanoparçacıkları stabilize eder ve sulu formülasyonlarda pigmentlerin kümelenmesini önler.
Aynı zamanda baskı kalitesini ve renk homojenliğini de iyileştirir.

Polietilenimin, mineral işleme ve flotasyon işlemlerinde belirli cevherler için seçici toplayıcı veya bastırıcı olarak kullanılır.
Mineral yüzeylerle güçlü bir şekilde etkileşime girerek ayırma verimliliğini artırır.
Nadir toprak elementlerinin ve kritik metallerin geri kazanımı için incelenmektedir.

Polietilenimin, biyokataliz için enzimleri katı desteklere bağlamak amacıyla enzim immobilizasyonunda kullanılır.
Bu yapı, kovalent bağlama için birden fazla fonksiyonel grup sağlar ve enzim stabilitesini ve yeniden kullanılabilirliğini artırır.
Bu durum biyosensörler ve endüstriyel biyoreaktörler için önemlidir.

Polietilenimin, epoksi ve reçine sistemlerinde kürleme hızlandırıcı ve amin sertleştirici bileşen olarak kullanılır.
Bazı yapıştırıcı formülasyonlarında çapraz bağ yoğunluğunu ve mekanik dayanımı artırır.
Aynı zamanda korozyona dayanıklı kaplamalarda da kullanılır.

Polietilenimin, ince parçacıkları bağlayarak ve erozyonu azaltarak toprak stabilizasyonunda ve toz kontrolünde kullanılır.
İnşaat ve madencilik alanlarında toprakların mekanik kohezyonunu iyileştirir.
Polietilenimin ayrıca kirlenmiş topraklardaki ağır metallerin hareketsizleştirilmesi için de incelenmektedir.

Güvenlik profili:
Polietilenimin oldukça alkalidir ve temas halinde ciddi cilt yanıklarına ve gözlerde ciddi hasara neden olabilir.
Doğrudan temas, derhal yıkanmadığı takdirde kızarıklığa, kabarmaya ve kalıcı doku hasarına yol açabilir.
Göz maruziyeti kornea hasarına ve olası görme kaybına yol açabilir.

Polietilenimin aerosol veya sislerinin solunması solunum yollarını tahriş edebilir ve öksürük, boğaz ağrısı ve nefes darlığına neden olabilir.
Yüksek konsantrasyonlar, akciğer dokusunda aşındırıcı etkilere yol açarak kimyasal pnömoniye neden olabilir.
Tekrarlanan solunum yolu maruziyeti, kronik solunum yolu tahrişi riskini artırabilir.

Polietilenimin yutulması zararlıdır ve ağızda, boğazda ve sindirim sisteminde yanıklara neden olabilir.
Belirtiler arasında mide bulantısı, kusma, karın ağrısı ve yutma güçlüğü yer alabilir.
Ağır vakalar acil tıbbi müdahale gerektirebilir.

Polietilenimin, sucul organizmalar için zehirlidir ve sucul ortamlarda uzun süreli etkilere neden olabilir.
Güçlü katyonik yapısı, balıkların, alglerin ve omurgasızların hücre zarlarını bozar.
Arıtılmadan su yollarına bırakılması çevresel açıdan tehlikeli kabul edilir.

Polietilenimin, güçlü asitler, oksitleyici maddeler ve asit klorürlerle şiddetli reaksiyona girebilir.
Bu tür reaksiyonlar ısı ve potansiyel olarak tehlikeli yan ürünler üretebilir.
Yanlış karıştırma, kabın patlamasına veya kimyasal madde sıçramasına yol açabilir.

Polietilenimin termal bozunma sırasında zehirli azot içeren dumanlar açığa çıkarabilir.
Bu gazlar arasında amonyak ve diğer tahriş edici buharlar bulunabilir.
Malzemenin ısıtılması veya işlenmesi sırasında uygun havalandırma gereklidir.