Functionalization of poly-N-vinylformamide (PNFV) in the aspect of dual use as a carrier of enzymes and binder of electrode materials

Nowadays technological progress allows obtaining materials with more and more desirable features, which are often used to improve multidirectional industry. This development also forces man to find solutions beneficial for our land, allowing the use of natural resources and reduce harmful effects on the environment. Polymers find widespread use due to having many appropriate features and the possibility of their modification.This work uses a synthetic poly (N-vinylformamide) polymer (PNVF) using it in two separate areas: as a carrier for enzymes and as a binder for electrode materials in lithium-ion cells.Radical polymerization in inverted suspension was optimized to obtain carriers with spherical grain shapes using three crosslinking monomers: N, N'-methylene bisacrylamide (NMBA), ethylene glycol dimethylate (EGDMA)and divinylbenzene (DVB). From each type of pNVF copolymers thus obtained, they were selected to carry out the immobilization reaction on the alfa-amylase enzyme. Immobilized enzyme spelled starch hydrolysis reaction was carried out on polymeric carriers.Test results showed increased activity of the immobilized enzyme compared to the native enzyme. In addition, the carriers have a high swelling hydrogel character. They were also subjected to qualitative analysis studies thanks to Raman spectroscopy.In the second part, pNVF was modified to poly (vinylamine) (PVAm) by alkaline hydrolysis with NaOH and LiOH. The physical properties of both PVAm transformations were examined by DSC and TG / DTG analysis. PVAm served as a water-soluble cell binder Li-ion, studying their effect in LMOS, CCL / LFP and CAG anode materials. Cell tests after CT tests showed an increase in reversible capacity in both types regarding the commercial PVDF binding machine. However, PVAm binders are not compatible with LMOS material.

W obecnych czasach postęp technologiczny pozwala na uzyskanie materiałów o coraz bardziej pożądanych cechach, które wykorzystywane są często w celu usprawnienia różnokierunkowego przemysłu. Rozwój ten zmusza także człowieka do odnalezienia korzystnych dla naszej ziemi rozwiązań, pozwalających korzystać z surowców naturalnych i ograniczyć szkodliwy wpływ na środowisko. Szerokie zastosowanie odnajdują polimery, dzięki posiadania wielu odpowiednich cech i możliwości ich modyfikacji. W niniejszej pracy wykorzystano syntetyczny polimer poli(N-winyloformamid) (PNVF) stosując go dwóch odrębnych dziedzinach: jako nośnik do enzymów oraz binder do materiałów elektrodowych w ogniwach litowo-jonowych. Do otrzymania nośników o sferycznych kształtach ziaren optymalizowano rodnikową polimeryzację w odwróconej suspensji wykorzystując trzy monomery sieciujące: N,N’-metylenobisakrylamid (NMBA), dimetylanan etylenoglikolu (EGDMA) oraz diwinylobenzen (DVB). Z każdego rodzaju tak otrzymanych kopolimerów pNVF wybrano do przeprowadzenia reakcji immobilizacji na enzymie alfa-amylazie. Unieruchomiony enzym na nośnikach polimerowych poddano reakcji hydrolizy skrobi orkiszowej. Wyniki badań wykazały zwiększoną aktywność zaimmobilizowanego enzymu w porównaniu do natywnego enzymu. Dodatkowo nośniki posiadają charakter hydrożelowy o wysokim stopniu pęcznienia. Poddano je także badaniom analizy jakościowej dzięki spektroskopii Ramana. W drugiej części zmodyfikowano pNVF do poli(winyloaminy) (PVAm) poprzez hydrolizę zasadową z NaOH i LiOH. Właściwości fizycznych przemian obu PVAm zbadano za pomocą analizy DSC i TG/DTG. PVAm posłużyły jako rozpuszczalny w wodzie binder do ogniw Li-ion, badając ich wpływ w materiałach katodowych LMOS, CCL/LFP i anodowych CAG. Badania ogniw po testach CT ukazały zwiększenie pojemności odwracalnej w obu typach w odniesieniu do komercjalnego bindera PVDF. Bindery z PVAm nie są jednak kompatybilne z materiałem LMOS.