Polyethyleenimine vindt vele toepassingen in producten als: detergenten, kleefstoffen, waterbehandelingsmiddelen en cosmetica. Omdat PEI het oppervlak van cellulosevezels kan wijzigen, wordt het gebruikt als natsterkmiddel in het papierproductieproces. Het wordt ook gebruikt als uitvlokkingsmiddel met silica-oplosmiddelen en als chelaatvormer met het vermogen om metaalionen zoals zink en zirkonium te complexeren. Er zijn ook andere zeer gespecialiseerde toepassingen van PEI:
BiologieEdit
PEI heeft een aantal toepassingen in de laboratoriumbiologie, vooral in de weefselkweek, maar is ook giftig voor cellen als het in overmaat wordt gebruikt. De toxiciteit verloopt via twee verschillende mechanismen, de verstoring van het celmembraan leidend tot necrotische celdood (onmiddellijk) en de verstoring van het mitochondriale membraan na internalisatie leidend tot apoptose (vertraagd).
AanhechtingspromotorEdit
Polyethyleenimines worden gebruikt in de celkweek van zwak verankerende cellen om de aanhechting te vergroten. PEI is een kationisch polymeer; de negatief geladen buitenoppervlakken van cellen worden aangetrokken tot met PEI beklede schalen, waardoor sterkere aanhechtingen tussen de cellen en de plaat worden vergemakkelijkt.
TransfectiereagensEdit
Poly(ethyleenimine) was het tweede polymere transfectiemiddel dat werd ontdekt, na poly-l-lysine. PEI condenseert DNA tot positief geladen deeltjes, die zich binden aan anionische celoppervlakteresten en via endocytose in de cel worden gebracht. Eenmaal in de cel resulteert protonering van de amines in een instroom van tegenionen en een verlaging van het osmotisch potentieel. Osmotische zwelling is het gevolg en doet het blaasje barsten, waardoor het polymeer-DNA-complex (polyplex) in het cytoplasma vrijkomt. Als het polyplex uit elkaar valt, is het DNA vrij om naar de kern te diffunderen.
Permeabilisatie van Gram-negatieve bacteriënEdit
Poly(ethyleenimine) is ook een effectieve permeabilisator van het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën.
CO2-afvangEdit
Zowel lineaire als vertakte polyethyleenimine zijn gebruikt voor CO2-afvang, vaak geïmpregneerd over poreuze materialen. Het eerste gebruik van PEI-polymeer voor CO2-afvang was gewijd aan verbetering van de CO2-verwijdering in ruimtevaarttoepassingen, geïmpregneerd in een polymere matrix. Daarna werd de drager gewijzigd in MCM-41, een hexagonaal mesostructuur silica, en werden grote hoeveelheden PEI vastgehouden in de zogenaamde “moleculaire korf”. MCM-41-PEI adsorptiematerialen leidden tot hogere CO2-adsorptiecapaciteiten dan bulk-PEI of MCM-41 materiaal afzonderlijk beschouwd. De auteurs beweren dat in dit geval een synergetisch effect optreedt als gevolg van de hoge PEI-dispersie binnen de poriestructuur van het materiaal. Als gevolg van deze verbetering werden verdere werken ontwikkeld om het gedrag van deze materialen grondiger te bestuderen. Er is uitvoerig onderzoek gedaan naar de CO2-adsorptiecapaciteit en de CO2/O2- en CO2/N2-adsorptieselectiviteit van verschillende MCM-41-PEI-materialen met PEI-polymeren. Ook is PEI-impregnatie getest op verschillende dragers, zoals een glasvezelmatrix en monolieten. Voor een goede prestatie onder reële omstandigheden bij afvang na verbranding (milde temperaturen tussen 45-75 °C en de aanwezigheid van vocht) is het echter noodzakelijk om thermisch en hydrothermisch stabiele silicamaterialen te gebruiken, zoals SBA-15, dat ook een hexagonale mesostructuur heeft. Vocht en reële omstandigheden zijn ook getest bij het gebruik van met PEI geïmpregneerde materialen om CO2 uit de lucht te adsorberen.
Een gedetailleerde vergelijking tussen PEI en andere amino-bevattende moleculen liet een uitstekende prestatie zien van PEI-bevattende monsters met cycli. Ook werd slechts een lichte daling geregistreerd in hun CO2-opname bij het verhogen van de temperatuur van 25 tot 100 °C, waaruit een grote bijdrage van chemisorptie aan de adsorptiecapaciteit van deze vaste stoffen blijkt. Om dezelfde reden bedroeg de adsorptiecapaciteit onder verdund CO2 tot 90% van de waarde onder zuiver CO2 en werd ook een hoge ongewenste selectiviteit voor SO2 waargenomen. De laatste tijd zijn veel inspanningen verricht om de PEI-diffusie binnen de poreuze structuur van de gebruikte drager te verbeteren. Een betere dispersie van PEI en een hoger CO2-rendement (molaire CO2/NH-verhouding) werden bereikt door het impregneren van een met een sjabloon afgesloten PE-MCM-41-materiaal in plaats van perfecte cilindrische poriën van een gecalcineerd materiaal, volgens een eerder beschreven route. Het gecombineerde gebruik van organosilanen zoals aminopropyl-trimethoxysilaan, AP, en PEI is eveneens bestudeerd. Bij de eerste benadering werd een combinatie daarvan gebruikt om poreuze dragers te impregneren, waarbij een snellere CO2-adsorptiekinetiek en een grotere stabiliteit tijdens hergebruikcycli werden bereikt, maar geen hogere efficiëntie. Een nieuwe methode is de zogenaamde “dubbelfunctionalisering”. Deze is gebaseerd op het impregneren van materialen die eerder gefunctionaliseerd zijn door enting (covalente binding van organosilanen). Aminogroepen die via beide wegen zijn aangebracht, hebben synergetische effecten laten zien, waardoor een hoge CO2-opname tot 235 mg CO2/g (5,34 mmol CO2/g) wordt bereikt. De CO2-adsorptiekinetiek werd ook bestudeerd voor deze materialen, waaruit bleek dat de adsorptiesnelheid vergelijkbaar was met die van geïmpregneerde vaste stoffen. Dit is een interessante bevinding, rekening houdend met het kleinere poriënvolume dat beschikbaar is in dubbel-gefunctionaliseerde materialen. Derhalve kan ook worden geconcludeerd dat hun hogere CO2-opname en -efficiëntie in vergelijking met geïmpregneerde vaste stoffen kan worden toegeschreven aan een synergetisch effect van de aminogroepen die door middel van twee methoden (enten en impregneren) zijn aangebracht, en niet zozeer aan een snellere adsorptiekinetiek.
Lage-werkfunctie modifier voor elektronicaEdit
Poly(ethyleenimine) en poly(ethyleenimine) geëthoxyleerd (PEIE) zijn aangetoond als effectieve lage-werkfunctie modifiers voor organische elektronica door Zhou en Kippelen et al. Het zou universeel de werkfunctie van metalen, metaaloxiden, geleidende polymeren en grafeen, enzovoort kunnen verminderen. Het is zeer belangrijk dat laag-werkfunctie oplossing-verwerkt geleidend polymeer zou kunnen worden geproduceerd door de PEI of PEIE modificatie. Op basis van deze ontdekking zijn de polymeren op grote schaal gebruikt voor organische zonnecellen, organische licht-emitterende diodes, organische veldeffecttransistors, perovskiet zonnecellen, perovskiet licht-emitterende diodes, quantum-dot zonnecellen en licht-emitterende diodes enz.