पॉलीइथिलीनइमाइनपॉलीइथिलीनइमीन (संक्षेप में PEI), जिसका CAS क्रमांक 9002-98-6 है, एक जल में घुलनशील धनायनिक बहुलक है। इसकी प्रमुख विशेषता यह है कि इसकी आणविक श्रृंखला में बड़ी संख्या में अमीनो समूह (प्राथमिक अमीन, द्वितीयक अमीन और तृतीयक अमीन) मौजूद होते हैं। यह संरचना इसकी प्रबल क्षारीयता, उच्च प्रतिक्रियाशीलता और अद्वितीय भौतिक-रासायनिक गुणों को निर्धारित करती है। पॉलीइथिलीनइमीन का अनेक क्षेत्रों में अमूल्य अनुप्रयोग है।
I. बुनियादी जानकारी: संरचना और वर्गीकरण
1. रासायनिक संरचना
पीईआई की दोहराई जाने वाली इकाई -CH₂CH₂NH- है, और इसकी आणविक श्रृंखला पर मौजूद अमीनो समूह इसे मजबूत धनायनिक गुण (pKa≈10) प्रदान करते हैं - यहां तक कि तटस्थ या कमजोर अम्लीय परिस्थितियों में भी, अमीनो समूहों को प्रोटोनित किया जा सकता है (-NH₂→-NH₃⁺), जो इसकी जल में घुलनशीलता, जटिलता क्षमता और सतही अधिशोषण का मुख्य स्रोत है।
विभिन्न संरचनाओं के आधार पर, इन्हें मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है:
रेखीय पॉलीइथिलीनइमीन (L-PEI): इसकी आणविक श्रृंखला रेखीय होती है, जिसमें द्वितीयक एमीन मुख्य अमीनो समूह (लगभग 90%) होते हैं, और प्राथमिक और तृतीयक एमीन का अनुपात कम होता है। सापेक्ष आणविक द्रव्यमान वितरण संकीर्ण होता है, और शुद्धता अधिक होती है।
शाखित पॉलीइथिलीनइमीन (B-PEI): इसकी आणविक श्रृंखला में बड़ी संख्या में पार्श्व श्रृंखलाएँ होती हैं, जिनमें प्राथमिक अमीन (≈25%), द्वितीयक अमीन (≈50%) और तृतीयक अमीन (≈25%) का संतुलित अनुपात होता है, और इसकी प्रतिक्रियाशीलता अधिक होती है। उद्योग में यह सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला प्रकार है।
2. प्रमुख भौतिक गुण
| प्रकृति | विशिष्ट मान (शाखाओं वाला पीईआई) |
| उपस्थिति | हल्के पीले से भूरे रंग का गाढ़ा तरल (कम आणविक भार) या ठोस (उच्च आणविक भार) |
| जल घुलनशीलता | पीयह पानी, इथेनॉल और मेथनॉल जैसे ध्रुवीय विलायकों में आसानी से घुलनशील है, लेकिन अध्रुवीय विलायकों में अघुलनशील है। |
| आणविक भार सीमा | कई सौ से लेकर कई लाख तक (आमतौर पर 1,000 से 25,000 डे) |
| घनत्व (25℃) | 1.05 से 1.10 ग्राम/सेमी³ |
| अपवर्तनांक (25℃) | 1.50 ~ 1.52 |
| विषाक्तता | कम आणविक भार वाले पीईआई की विषाक्तता अपेक्षाकृत कम होती है, जबकि उच्च आणविक भार/शाखित पीईआई कोशिकाओं के लिए कुछ हद तक विषैली होती है। |
ii. मुख्य विशेषताएं: पीईआई का व्यापक रूप से उपयोग क्यों किया जाता है?
प्रबल धनायनिक गुण और संकुलन क्षमता: प्रोटोनन के बाद अमीनो समूह धनात्मक आवेश वहन करता है और ऋणात्मक आवेशित पदार्थों (जैसे डीएनए, आरएनए, ऋणायनिक रंजक, मिट्टी और धातु आयन) के साथ स्थिर संकुल बना सकता है, जो जीन वितरण, जल उपचार और धातु अधिशोषण में इसकी क्रिया का मूल तंत्र है।
उच्च प्रतिक्रियाशीलता: अमीनो समूह (विशेष रूप से प्राथमिक अमाइन) विभिन्न प्रतिक्रियाओं (जैसे माइकल योग, एपॉक्सी रिंग-ओपनिंग, एसिलेशन, क्रॉसलिंकिंग प्रतिक्रियाएं) में भाग ले सकते हैं, और सामग्री की सतह को कार्यात्मक बनाने के लिए क्रॉसलिंकिंग एजेंट और संशोधक के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं।
जल में घुलनशीलता और फिल्म निर्माण गुण: अच्छी जल घुलनशीलता के कारण इसे संसाधित करना आसान है। सूखने के बाद, यह एक सघन फिल्म बना सकता है, और इस फिल्म में कुछ आसंजन और अवरोधक गुण होते हैं।
प्रबल क्षारीयता: अणु में बड़ी संख्या में अमीनो समूहों के कारण इसका जलीय विलयन प्रबल क्षारीय (pH ≈ 10 से 12) होता है, और यह अम्लीय पदार्थों के साथ उदासीनीकरण अभिक्रिया कर सकता है।
III.पॉलीइथिलीनमाइन का उपयोग किस लिए किया जाता है?(मांग परिदृश्यों के आधार पर वर्गीकृत)
1. जैव चिकित्सा क्षेत्र (मुख्य भाग: जीन वितरण वेक्टर)
पीईआई वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले गैर-वायरल जीन वैक्टरों में से एक है:
सिद्धांततः, धनायनिक पीईआई और ऋणायनिक डीएनए/आरएनए विद्युतस्थैतिक अंतःक्रिया के माध्यम से एक "पीईआई-न्यूक्लिक अम्ल परिसर" बनाते हैं, जो न केवल न्यूक्लिक अम्लों को न्यूक्लिएज़ द्वारा अपघटित होने से बचाता है, बल्कि उन्हें एंडोसाइटोसिस के माध्यम से कोशिकाओं में प्रवेश करने में भी सक्षम बनाता है। इसके अलावा, पीईआई का "प्रोटॉन स्पंज प्रभाव" (प्रोटोनन के बाद कोशिका के भीतर प्रोटॉन को अवशोषित करना) पुटिका के टूटने को प्रेरित करता है, जिससे न्यूक्लिक अम्लों को कोशिका द्रव्य में मुक्त होने में मदद मिलती है।
अनुप्रयोग: जीन थेरेपी (जैसे ट्यूमर और आनुवंशिक रोगों के लिए जीन वितरण), न्यूक्लिक एसिड वैक्सीन वितरण, सेल ट्रांसफेक्शन प्रयोग (प्रयोगशालाओं में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाला पीईआई ट्रांसफेक्शन अभिकर्मक);
नोट: उच्च आणविक भार वाले पीईआई में अपेक्षाकृत उच्च विषैलापन होता है। वर्तमान में, कम विषैलेपन वाले संशोधित पीईआई (जैसे कि पेजी-संशोधित पीईआई और क्रॉस-लिंक्ड पीईआई नैनोकण) विकसित किए गए हैं।
2. जल उपचार क्षेत्र (मुख्य भाग: फ्लोकुलेंट्स, एडसॉर्बेंट्स)
फ्लोकुलेंट: धनायनिक गुणपॉलीएथिलीनमाइन पीईआईयह पानी में मौजूद ऋणात्मक आवेश वाले निलंबित कणों (जैसे रेत, कार्बनिक पदार्थ और बैक्टीरिया) को निष्क्रिय कर सकता है, जिससे कण एकत्रित होकर नीचे बैठ जाते हैं। इसका उपयोग पेयजल शुद्धिकरण और औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार (जैसे छपाई और रंगाई, कागज निर्माण अपशिष्ट जल) में किया जाता है, विशेष रूप से उच्च मैलापन और उच्च कार्बनिक पदार्थ सामग्री वाले अपशिष्ट जल के उपचार के लिए उपयुक्त है।
पॉलीएथिलीनमाइन (PEI) का अमीनो समूह भारी धातु आयनों (जैसे Cu²⁺, Ni²⁺, Cr⁶⁺, Pb²⁺) के साथ समन्वय बंध बना सकता है, और इसका उपयोग औद्योगिक अपशिष्ट जल से भारी धातुओं को हटाने के लिए किया जा सकता है। इसकी अधिशोषण क्षमता को बढ़ाने के लिए इसे पॉलीएथिलीनमाइन-संशोधित अधिशोषण सामग्री (जैसे PEI-सक्रिय कार्बन, PEI-नैनोफाइबर) में भी परिवर्तित किया जा सकता है।
3. सामग्री की सतह के संशोधन का क्षेत्र (मुख्य भाग: कार्यात्मक संशोधन)
कागज/फाइबर संशोधन: कागज का पॉलीइथाइलीनमाइन पीईआई उपचार इसकी गीली मजबूती, जल प्रतिरोध और मुद्रण क्षमता (फाइबर की सतह पर हाइड्रॉक्सिल समूहों के साथ क्रॉस-लिंकिंग के माध्यम से) को बढ़ा सकता है, और इसका उपयोग विशेष प्रकार के कागज (जैसे पैकेजिंग पेपर, फिल्टर पेपर) के उत्पादन में किया जाता है।
धातु की सतह का उपचार: पॉलीएथिलीनमाइन धातु की सतह पर एक सुरक्षात्मक परत बना सकता है, जिससे धातु की जंग प्रतिरोधकता बढ़ती है, और यह धातु की कोटिंग के लिए एक आसंजन संवर्धक के रूप में भी काम कर सकता है।
पॉलिमर सामग्री संशोधन: पीईआई का उपयोग पॉलिमर की अनुकूलता और आसंजन को बेहतर बनाने (जैसे पॉलीयुरेथेन और एपॉक्सी रेजिन का क्रॉसलिंकिंग संशोधन) या सामग्रियों की जल-प्रेमता को बढ़ाने (जैसे पीईआई-संशोधित पॉलीओलेफिन फिल्मों) के लिए एक क्रॉसलिंकिंग एजेंट या संगतताकारक के रूप में किया जाता है।
4. अन्य औद्योगिक अनुप्रयोग
चिपकने वाले पदार्थ और सीलेंट: पीईआई का अमीनो समूह एल्डिहाइड, आइसोसाइनेट आदि के साथ क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रियाओं से गुजर सकता है और इसे जल-आधारित चिपकने वाले पदार्थों के लिए क्योरिंग एजेंट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। पॉलीइथाइलीनमाइन का उपयोग लकड़ी, कागज और धातु को जोड़ने के लिए किया जाता है, जिसमें उच्च बंधन शक्ति और अच्छी जल प्रतिरोधकता होती है।
रंग और वर्णक उद्योग: पॉलीइथाइलीनमाइन पीईआई का उपयोग धनायनिक रंगों के लिए एक फिक्सेटिव के रूप में किया जा सकता है (विशेष रूप से कपास और रेशम जैसे प्राकृतिक रेशों की रंगाई के लिए), जिससे रंगों का आसंजन और धुलाई क्षमता बढ़ती है; पॉलीइथाइलीनमाइन का उपयोग वर्णक फैलावक के रूप में भी किया जा सकता है ताकि वर्णक के एकत्रीकरण को रोका जा सके।
पेट्रोलियम निष्कर्षण: पीईआई का उपयोग तेल क्षेत्र के जल उपचार (जैसे जल शटऑफ और प्रोफाइल नियंत्रण एजेंट) में, या ड्रिलिंग तरल पदार्थों की स्थिरता में सुधार के लिए ड्रिलिंग तरल पदार्थ योजक के रूप में किया जाता है।
आणविक भार (कम आणविक भार, कम विषाक्तता; उच्च आणविक भार, उच्च सक्रियता), संरचना (रेखीय बनाम शाखित) और संशोधन विधियों (peG-ylation, क्रॉस-लिंकिंग और कंपाउंडिंग) को समायोजित करकेपॉलीएथिलएमीनइसके अनुप्रयोग को उच्च स्तरीय क्षेत्रों (जैसे लक्षित दवा वितरण और विशेष कार्यात्मक सामग्री) में और भी विस्तारित किया जा सकता है।
पोस्ट करने का समय: 21 नवंबर 2025