પોલિઇથિલિનાઇમાઇન(ટૂંકમાં PEI), જેનો CAS નંબર 9002-98-6 છે, તે પાણીમાં દ્રાવ્ય કેશનિક પોલિમર છે. તેની મુખ્ય વિશેષતા એ છે કે તેની પરમાણુ સાંકળ મોટી સંખ્યામાં એમિનો જૂથો (પ્રાથમિક એમાઇન્સ, ગૌણ એમાઇન્સ અને તૃતીય એમાઇન્સ) થી સમૃદ્ધ છે. આ રચના તેની મજબૂત ક્ષારતા, ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાશીલતા અને અનન્ય ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મો નક્કી કરે છે. પોલિઇથિલિનાઇમાઇન બહુવિધ ક્ષેત્રોમાં બદલી ન શકાય તેવું એપ્લિકેશન મૂલ્ય ધરાવે છે.
I. મૂળભૂત માહિતી: માળખું અને વર્ગીકરણ
1. રાસાયણિક રચના
PEI નું પુનરાવર્તિત એકમ -CH₂CH₂NH- છે, અને તેની પરમાણુ સાંકળ પરના એમિનો જૂથો તેને મજબૂત કેશનિક ગુણધર્મો (pKa≈10) આપે છે - તટસ્થ અથવા નબળા એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં પણ, એમિનો જૂથોને પ્રોટોનેટેડ (-NH₂→-NH₃⁺) કરી શકાય છે, જે તેની પાણીમાં દ્રાવ્યતા, જટિલતા ક્ષમતા અને સપાટી શોષણનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે.
વિવિધ રચનાઓ અનુસાર, તેઓ મુખ્યત્વે બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત થાય છે:
રેખીય પોલિઇથિલિનાઇમાઇન (L-PEI): આણ્વિક સાંકળ રેખીય છે, જેમાં મુખ્ય એમિનો જૂથ (લગભગ 90%) ગૌણ એમાઇન્સ છે, અને પ્રાથમિક અને તૃતીય એમાઇન્સનું પ્રમાણ ઓછું છે. સંબંધિત આણ્વિક સમૂહ વિતરણ સાંકડું છે, અને શુદ્ધતા વધારે છે.
બ્રાન્ચ્ડ પોલિઇથિલિનાઇમાઇન (B-PEI): આણ્વિક સાંકળમાં મોટી સંખ્યામાં બાજુની સાંકળો હોય છે, જેમાં પ્રાથમિક એમાઇન્સ (≈25%), ગૌણ એમાઇન્સ (≈50%), અને તૃતીય એમાઇન્સ (≈25%)નું સંતુલિત પ્રમાણ હોય છે, અને તેમાં વધુ પ્રતિક્રિયાશીલતા હોય છે. તે ઉદ્યોગમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો પ્રકાર છે.
2. મુખ્ય ભૌતિક ગુણધર્મો
| કુદરત | લાક્ષણિક મૂલ્ય (બ્રાન્ચિંગ PEI) |
| દેખાવ | આછા પીળાથી ભૂરા રંગનું ચીકણું પ્રવાહી (ઓછું પરમાણુ વજન) અથવા ઘન (ઉચ્ચ પરમાણુ વજન) |
| પાણીમાં દ્રાવ્યતા | પીઇઆઇપાણી, ઇથેનોલ અને મિથેનોલ જેવા ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં સરળતાથી દ્રાવ્ય છે, પરંતુ બિન-ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં અદ્રાવ્ય છે |
| પરમાણુ વજન શ્રેણી | કેટલાક સો થી ઘણા લાખ (સામાન્ય રીતે 1,000 થી 25,000 Da) |
| ઘનતા (25℃) | ૧.૦૫ થી ૧.૧૦ ગ્રામ/સેમી³ |
| રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (25℃) | ૧.૫૦ ~ ૧.૫૨ |
| ઝેરીતા | ઓછા-આણ્વિક-વજનવાળા PEI માં પ્રમાણમાં ઓછી ઝેરીતા હોય છે, જ્યારે ઉચ્ચ-આણ્વિક-વજન/શાખાવાળા PEI માં કોષો માટે ચોક્કસ સાયટોટોક્સિસિટી હોય છે. |
II. મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ: PEI નો વ્યાપક ઉપયોગ શા માટે થાય છે?
મજબૂત કેશનિક ગુણધર્મ અને જટિલતા ક્ષમતા: પ્રોટોનેશન પછી એમિનો જૂથ હકારાત્મક ચાર્જ ધરાવે છે અને નકારાત્મક ચાર્જવાળા પદાર્થો (જેમ કે DNA, RNA, એનિઓનિક રંગો, માટી અને ધાતુ આયનો) સાથે સ્થિર સંકુલ બનાવી શકે છે, જે જનીન વિતરણ, પાણી શુદ્ધિકરણ અને ધાતુ શોષણમાં તેની ક્રિયાની મુખ્ય પદ્ધતિ છે.
ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાશીલતા: એમિનો જૂથો (ખાસ કરીને પ્રાથમિક એમાઇન્સ) વિવિધ પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લઈ શકે છે (જેમ કે માઇકલ એડિશન, ઇપોક્સી રિંગ-ઓપનિંગ, એસાયલેશન, ક્રોસલિંકિંગ પ્રતિક્રિયાઓ), અને સામગ્રીની સપાટીને કાર્યરત કરવા માટે ક્રોસલિંકિંગ એજન્ટો અને સંશોધકો તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે.
પાણીમાં દ્રાવ્યતા અને ફિલ્મ બનાવવાની ક્ષમતા: સારી પાણીમાં દ્રાવ્યતા તેને પ્રક્રિયા કરવાનું સરળ બનાવે છે. સૂકાયા પછી, તે ગાઢ ફિલ્મ બનાવી શકે છે, અને ફિલ્મમાં ચોક્કસ સંલગ્નતા અને અવરોધ ગુણધર્મો છે.
મજબૂત ક્ષારતા: પરમાણુમાં મોટી સંખ્યામાં એમિનો જૂથો તેના જલીય દ્રાવણને મજબૂત આલ્કલાઇન (pH≈10 થી 12) બનાવે છે, અને તે એસિડિક પદાર્થો સાથે તટસ્થીકરણ પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થઈ શકે છે.
આઈઆઈઆઈ.પોલિઇથિલેનિમાઇન શેના માટે વપરાય છે?(માંગના દૃશ્યો દ્વારા વર્ગીકૃત)
૧. બાયોમેડિકલ ક્ષેત્ર (મુખ્ય: જનીન ડિલિવરી વેક્ટર્સ)
PEI હાલમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા નોન-વાયરલ જનીન વેક્ટર્સમાંનું એક છે:
સિદ્ધાંત કેશનિક PEI અને એનિઓનિક DNA/RNA ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા "PEI-ન્યુક્લિક એસિડ સંકુલ" બનાવે છે, જે ન્યુક્લીઝ દ્વારા ન્યુક્લીક એસિડને ડિગ્રેડ થવાથી બચાવે છે, પરંતુ તેમને એન્ડોસાયટોસિસ દ્વારા કોષોમાં પ્રવેશવા માટે પણ સક્ષમ બનાવે છે. વધુમાં, PEI ની "પ્રોટોન સ્પોન્જ અસર" (પ્રોટોનેશન પછી કોષની અંદર પ્રોટોન શોષી લે છે) વેસિકલ ભંગાણને ઉત્તેજિત કરવાથી સાયટોપ્લાઝમમાં ન્યુક્લીક એસિડના પ્રકાશનને પ્રોત્સાહન મળી શકે છે;
એપ્લિકેશન: જનીન ઉપચાર (જેમ કે ગાંઠો અને આનુવંશિક રોગો માટે જનીન વિતરણ), ન્યુક્લિક એસિડ રસી વિતરણ, સેલ ટ્રાન્સફેક્શન પ્રયોગો (પ્રયોગશાળાઓમાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા PEI ટ્રાન્સફેક્શન રીએજન્ટ);
નોંધ: ઉચ્ચ-આણ્વિક-વજનવાળા PEI માં પ્રમાણમાં ઊંચી સાયટોટોક્સિસિટી હોય છે. હાલમાં, ઓછી-ટોક્સિસિટીવાળા સંશોધિત PEI (જેમ કે peG-સંશોધિત PEI અને ક્રોસ-લિંક્ડ PEI નેનોપાર્ટિકલ્સ) વિકસાવવામાં આવ્યા છે.
2. પાણી શુદ્ધિકરણ ક્ષેત્ર (મુખ્ય: ફ્લોક્યુલન્ટ્સ, શોષક)
ફ્લોક્યુલન્ટ: નો કેશનિક ગુણધર્મપોલિઇથિલેનામાઇન PEIપાણીમાં નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ સસ્પેન્ડેડ કણો (જેમ કે રેતી, કાર્બનિક પદાર્થો અને બેક્ટેરિયા) ને તટસ્થ કરી શકે છે, જેના કારણે કણો એકઠા થાય છે અને સ્થિર થાય છે. તેનો ઉપયોગ પીવાના પાણીના શુદ્ધિકરણ અને ઔદ્યોગિક ગંદાપાણીના શુદ્ધિકરણ (જેમ કે છાપકામ અને રંગકામ, કાગળ બનાવવાનું ગંદાપાણી) માટે થાય છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ ગંદકી અને ઉચ્ચ કાર્બનિક પદાર્થોવાળા ગંદાપાણીના શુદ્ધિકરણ માટે યોગ્ય.
શોષક પોલિએથિલેનિમાઇન PEI નું એમિનો જૂથ ભારે ધાતુના આયનો (જેમ કે Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺) સાથે સંકલન બંધન બનાવી શકે છે, અને તેનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક ગંદા પાણીમાં ભારે ધાતુઓને દૂર કરવા માટે થઈ શકે છે. શોષણ ક્ષમતા વધારવા માટે તેને પોલિએથિલેનિમાઇન-સંશોધિત શોષણ સામગ્રી (જેમ કે PEI-સક્રિય કાર્બન, PEI-નેનોફાઇબર્સ) માં પણ બનાવી શકાય છે.
૩. સામગ્રી સપાટી ફેરફારનું ક્ષેત્ર (મુખ્ય: કાર્યાત્મક ફેરફાર)
કાગળ/ફાઇબરમાં ફેરફાર: કાગળની પોલિઇથિલેનિમાઇન PEI ટ્રીટમેન્ટ તેની ભીની શક્તિ, પાણી પ્રતિકાર અને છાપવાની ક્ષમતા (ફાઇબર સપાટી પર હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો સાથે ક્રોસ-લિંકિંગ દ્વારા) વધારી શકે છે, અને તેનો ઉપયોગ વિશિષ્ટ કાગળ (જેમ કે પેકેજિંગ પેપર, ફિલ્ટર પેપર) ના ઉત્પાદનમાં થાય છે.
ધાતુની સપાટીની સારવાર: પોલિઇથિલેનિમાઇન ધાતુની સપાટી પર એક રક્ષણાત્મક ફિલ્મ બનાવી શકે છે, જે ધાતુના કાટ પ્રતિકારને વધારે છે, અને ધાતુના આવરણ માટે સંલગ્નતા પ્રમોટર તરીકે પણ કામ કરી શકે છે.
પોલિમર મટીરીયલ મોડિફિકેશન: PEI નો ઉપયોગ ક્રોસલિંકિંગ એજન્ટ અથવા કોમ્પેટિબિલાઇઝર તરીકે પોલિમરની સુસંગતતા અને સંલગ્નતા સુધારવા માટે થાય છે (જેમ કે પોલીયુરેથીન અને ઇપોક્સી રેઝિનનું ક્રોસલિંકિંગ મોડિફિકેશન), અથવા સામગ્રીની હાઇડ્રોફિલિસિટી વધારવા માટે (જેમ કે PEI-મોડિફાઇડ પોલિઓલેફિન ફિલ્મો).
4. અન્ય ઔદ્યોગિક ઉપયોગો
એડહેસિવ્સ અને સીલંટ: PEI ના એમિનો જૂથ એલ્ડીહાઇડ્સ, આઇસોસાયનેટ્સ, વગેરે સાથે ક્રોસ-લિંકિંગ પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પસાર થઈ શકે છે, અને તેનો ઉપયોગ પાણી આધારિત એડહેસિવ્સ માટે ઉપચાર એજન્ટ તરીકે થઈ શકે છે. પોલિઇથિલેનિમાઇનનો ઉપયોગ લાકડા, કાગળ અને ધાતુને બંધન માટે થાય છે, જેમાં ઉચ્ચ બંધન શક્તિ અને સારી પાણી પ્રતિકારકતા હોય છે.
રંગ અને રંગદ્રવ્ય ઉદ્યોગ: પોલીઇથિલેનિમાઇન PEI નો ઉપયોગ કેશનિક રંગો (ખાસ કરીને કપાસ અને રેશમ જેવા કુદરતી તંતુઓને રંગવા માટે) માટે ફિક્સેટિવ તરીકે થઈ શકે છે, જે રંગોની સંલગ્નતા અને ધોવાની ક્ષમતા વધારે છે; પોલીઇથિલેનિમાઇનનો ઉપયોગ રંગદ્રવ્યના સંચયને રોકવા માટે રંગદ્રવ્ય વિખેરનાર તરીકે પણ થઈ શકે છે.
પેટ્રોલિયમ નિષ્કર્ષણ: PEI નો ઉપયોગ ઓઇલફિલ્ડ વોટર ટ્રીટમેન્ટ (જેમ કે વોટર શટઓફ અને પ્રોફાઇલ કંટ્રોલ એજન્ટ્સ) માં થાય છે, અથવા ડ્રિલિંગ પ્રવાહીની સ્થિરતા સુધારવા માટે ડ્રિલિંગ પ્રવાહી ઉમેરણ તરીકે થાય છે.
ના પરમાણુ વજન (ઓછું પરમાણુ વજન, ઓછી ઝેરીતા; ઉચ્ચ પરમાણુ વજન, ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ), માળખું (રેખીય વિરુદ્ધ શાખાવાળું), અને ફેરફાર પદ્ધતિઓ (પેગ-યલેશન, ક્રોસ-લિંકિંગ અને સંયોજન) ને સમાયોજિત કરીનેપોલિઇથિલેનિમાઇન, ઉચ્ચ કક્ષાના ક્ષેત્રોમાં (જેમ કે લક્ષિત દવા વિતરણ અને ખાસ કાર્યાત્મક સામગ્રી) તેનો ઉપયોગ વધુ વિસ્તૃત કરી શકાય છે.
પોસ્ટ સમય: નવેમ્બર-21-2025