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Numéro CAS : 9002-98-6 (général), 25987-06-8 (linéaire), 26913-06-4 (ramifié)
Numéro CE : 618-473-8
Formule moléculaire : (C₂H₅N)n
Gamme de masses moléculaires : 600 Da à 2 000 000 Da (disponible dans le commerce)
Synonymes :
Polyaziridine, Poly(éthylène imine), PEI, Polymin, Lupasol (marque déposée de BASF)
Variantes structurales et caractéristiques :
La polyéthylèneimine existe sous deux formes structurales principales qui déterminent ses propriétés et ses applications. La PEI linéaire, obtenue par polymérisation par ouverture de cycle de la 2-éthyl-2-oxazoline suivie d’une hydrolyse, possède un squelette régulier comportant des amines secondaires. La PEI ramifiée, synthétisée par polymérisation acido-catalysée de l’aziridine (éthylèneimine), présente une architecture fortement ramifiée avec des amines primaires, secondaires et tertiaires dans un rapport approximatif de 1:2:1. Le degré de ramification se situe généralement entre 0,5 et 0,7, une ramification plus importante étant corrélée à une solubilité accrue et une cristallinité réduite. Les masses moléculaires s’étendent des oligomères (600 Da), adaptés à la conjugaison de petites molécules, aux masses moléculaires ultra-élevées (> 750 kDa) pour les applications membranaires.
Paramètres de qualité :
Teneur en amines : 16-23 mmol/g (maximum théorique : 23,2 mmol/g)
Degré de ramification : 0,5 à 0,7 pour les PEI ramifiés
Distribution des masses moléculaires : PDI 2,0-3,5 pour les composés ramifiés, < 1,5 pour les composés linéaires
Monomères résiduels : <1 ppm d'aziridine (impureté cancérigène)
Viscosité de la solution : 100 à 10 000 mPa·s pour les solutions aqueuses à 30 %
La capacité de production mondiale dépasse 50 000 tonnes par an, BASF (gamme Lupasol) dominant le marché du PEI ramifié et des producteurs de niche fournissant des qualités linéaires. Les prix, qui varient de 5 à 10 $/kg pour les qualités standard à 50 à 200 $/kg pour les qualités pharmaceutiques ou électroniques spécialisées, dépendent du poids moléculaire et de la pureté.
Spectre d'applications complet
Biotechnologie et thérapie génique (25 %) :
Réactif de transfection : Le PEI ramifié (25 kDa) forme des polyplexes avec les acides nucléiques par interactions électrostatiques, facilitant l’internalisation cellulaire et l’échappement endosomal grâce à l’effet « éponge à protons ». Les protocoles standards utilisent des rapports azote/phosphate de 5 à 10:1.
Exemple concret : Dans le développement de thérapies géniques non virales, les complexes PEI/ADN présentent des efficacités de transfection proches de celles des vecteurs viraux, avec des risques d’immunogénicité moindres. Des essais cliniques utilisent le PEI pour l’administration de vaccins anticancéreux.
Purification des protéines : la précipitation au PEI élimine les acides nucléiques et les protéines acides des extraits bruts.
Immobilisation enzymatique : la fixation covalente sur des supports recouverts de PEI améliore la stabilité et la réutilisabilité.
Traitement de l'eau et floculation (30 %) :
Floculant primaire : pour les eaux usées municipales et industrielles, particulièrement efficace pour l’élimination des particules colloïdales et des matières organiques. Les dosages varient généralement de 5 à 50 ppm.
Agent de rétention : Dans la fabrication du papier (0,1 à 0,5 % sur la pâte), améliore la rétention et le drainage des fines.
Membranes d'osmose inverse : en tant que couche de revêtement résistante à l'encrassement.
Exemple concret : Dans les stations d’épuration municipales, les floculants à base de PEI permettent d’éliminer plus de 95 % de la turbidité à des doses inférieures à celles des polyacrylamides classiques, avec un volume de boues réduit.
Adhésifs et revêtements (20 %) :
Résine à résistance humide : Dans les produits en papier (0,5 à 2,0 % sur la fibre) par liaison covalente avec la cellulose.
Primaires anticorrosion : les complexes PEI-zinc assurent une protection barrière et une inhibition cathodique.
Revêtements réceptifs à l'encre : pour supports non poreux.
Adhésifs pour bois : à base d’isocyanates ou d’époxy pour un collage résistant à l’humidité.
Électronique et énergie (15 %) :
Liants pour batteries lithium-ion : pour les anodes en silicium, permettant de compenser la dilatation volumique pendant les cycles de charge/décharge.
Membranes de piles à combustible : propriétés de conduction protonique à l’état sulfoné.
Électronique imprimée : en tant que modificateur de surface pour une meilleure adhérence de l’encre.
Exemple concret : dans les anodes à dominante de silicium pour véhicules électriques, les liants à base de PEI maintiennent l’intégrité de l’électrode pendant plus de 1 000 cycles, alors que le PVDF conventionnel échoue à moins de 200 cycles.
Autres applications (10 %) :
Support de catalyseur : Pour l'immobilisation homogène du catalyseur.
Membranes de séparation des gaz : Membranes de transport facilité pour la capture du CO₂.
Finition textile : Traitements antimicrobiens et antistatiques.
Soins personnels : Dans les produits capillaires, comme agent conditionneur et fixateur.
Comportement chimique et chimie de fonctionnalisation
Mécanisme de l'éponge à protons :
La forte densité de groupes amine du PEI (pKa 4-11) lui confère une capacité tampon sur une large gamme de pH physiologiques. Lors de l'internalisation cellulaire, la protonation dans les endosomes acides entraîne un afflux de chlorure, un gonflement osmotique et la rupture endosomale – l'« effet éponge à protons », essentiel à la délivrance intracellulaire.
Chimie de conjugaison :
les amines primaires offrent des points d’ancrage pour diverses fonctionnalisations :
Acylation : avec des esters activés, des chlorures d'acides ou des anhydrides
Alkylation : avec des halogénures d'alkyle ou des époxydes
Ajout de Michael : Aux acrylates ou aux maléimides
Formation de bases de Schiff : avec des aldéhydes suivie d'une réduction
Réactions de réticulation :
le PEI forme des réseaux covalents avec :
Époxydes : Pour les revêtements insolubles dans l’eau
Isocyanates : Pour les réseaux de polyurée
Glutaraldéhyde : pour la formation d'hydrogels
Génipine : Pour la réticulation biocompatible
INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT LA POLYÉTHYLÉNIMINE
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Présentez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Éloignez-vous de la zone dangereuse :
En cas d'inhalation :
En cas d'inhalation, transporter la personne à l'air frais.
En cas de non-respiration, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Lavez-vous les mains avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
En cas de contact visuel :
Rincez abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consultez un médecin.
Continuez à rincer les yeux pendant le transport à l'hôpital.
En cas d'ingestion :
NE PAS provoquer de vomissements.
Ne jamais rien administrer par voie orale à une personne inconsciente.
Rincez-vous la bouche à l'eau.
Consultez un médecin.
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d'extinction appropriés :
Utilisez un jet d'eau, une mousse résistante à l'alcool, une poudre chimique sèche ou du dioxyde de carbone.
Risques particuliers liés à la substance ou au mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), chlorure d'hydrogène gazeux
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour la lutte contre les incendies si nécessaire.
Mesures en cas de rejet accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utilisez un équipement de protection individuelle.
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuez le personnel vers des zones sûres.
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou déversement supplémentaire si cela peut être fait sans danger.
Ne laissez pas le produit pénétrer dans les canalisations.
Tout rejet dans l'environnement doit être évité.
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés en vue de leur élimination.
Manutention et stockage :
Précautions à prendre pour une manipulation sans danger :
Évitez d'inhaler les vapeurs ou les brouillards.
Conditions de stockage sûr, y compris les éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
Contrôle de l’exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance soumise à des valeurs limites d'exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d'hygiène et de sécurité industrielles.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utilisez des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact de la peau avec ce produit.
Éliminer les gants contaminés après usage conformément aux lois applicables et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Lavez-vous et séchez-vous les mains.
Contact complet :
Matière : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Taille M)
contact avec les éclaboussures
Matière : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d'utilisation spécifique.
Protection corporelle :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être choisi en fonction de la concentration et de la quantité de substance dangereuse présente sur le lieu de travail.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs purificateurs d'air sont appropriés, utilisez un respirateur à masque complet avec une combinaison polyvalente (États-Unis) ou des cartouches de respirateur de type ABEK (EN 14387) en complément des contrôles techniques.
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d'air à masque complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou déversement supplémentaire si cela peut être fait sans danger.
Ne laissez pas le produit pénétrer dans les canalisations.
Tout rejet dans l'environnement doit être évité.
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants puissants :
Produits de décomposition dangereux :
Produits de décomposition dangereux formés en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), chlorure d'hydrogène gazeux.
Considérations relatives à l'élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Confiez les surplus et les solutions non recyclables à une entreprise d'élimination agréée.
Contactez un service agréé de gestion des déchets pour vous débarrasser de ce matériau.
Emballages contaminés :
Jeter comme un produit non utilisé
