Ključna razlika - anionska vs kationna polimerizacija
Anionska polimerizacija in kationska polimerizacija sta dve vrsti reakcij polimerizacije verižne rasti, ki se uporabljata za sintezo različnih vrst polimerov. Obe reakciji imata enak reakcijski mehanizem, pobudnik reakcije pa je drugačen. Anionske polimerizacijske reakcije sprožijo aktivne anionske vrste, medtem ko reakcije kationne polimerizacije sprožijo aktivne kionske vrste. To je ključna razlika med anionsko in kationno polimerizacijo. Obe reakciji polimerizacije sta občutljivi na uporabljeno topilo.
Kaj je anionska polimerizacija?
Anionska polimerizacija je verižna reakcija rasti, ki se začne z anionom. Pri anionski polimerizaciji se uporablja več različnih vrst iniciatorjev. Ta niz reakcij poteka v treh korakih: iniciacija, širjenje verige in prekinitev verige. Te reakcije polimerizacije se sprožijo z nukleofilnim dodajanjem dvojne vezi monomera. Zato bi moral biti pobudnik, uporabljen v reakciji, nukleofil.
Iniciacija skozi močan anion
Kaj je kationska polimerizacija?
Kationsko polimerizacijo lahko obravnavamo kot drugo kategorijo reakcij polimerizacije verižne rasti. Kation sproži to reakcijo s prenosom svojega naboja na monomer, kar nato povzroči bolj reaktivno vrsto. Nato reaktivni monomer podobno reagira z drugimi monomeri, da tvori polimer. Obstaja le omejeno število monomerov, ki lahko olajšajo kationsko polimerizacijsko verižno reakcijo. Za te vrste reakcij so primerni Olefini, ki vsebujejo substituente in heterocikle, ki donirajo elektrone.
Iniciranje s protonskimi kislinami
Kakšna je razlika med anionsko in kationno polimerizacijo?
Primeri pobudnikov in monomerov:
Monomeri:
Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija poteka z monomeri, ki imajo elektronske odvzemne skupine, kot so nitril, karboksil, fenil in vinil.
Kationska polimerizacija: Alkeni, ki imajo alkoksi, fenil, vinil in 1,1-dialkil substituente, so nekateri primeri monomerov, ki se uporabljajo pri kationski polimerizaciji.
Pobudniki:
Anionska polimerizacija: Nukleofili, kot so hidroksid, alkoksid, cianid ali karbanion, lahko delujejo kot pobudniki pri anionski polimerizaciji. Karbanion lahko izvira iz organometalnih vrst, kot sta alkil litij ali Grignardov reagent.
Kationska polimerizacija: Elektrofilne sredstva, kot halohydric kisline (HCI, HBr, H 2 SO 4, HCIO 4) ena skupina iniciatorjev, ki se uporabljajo v kationskih polimerizacijskih reakcij. Poleg tega lahko polimerizacija sprožijo tudi Lewis-ove kisline (sprejemniki elektronov) in spojine, ki lahko tvorijo karbonijeve ione. Primeri Lewisovih kislin so ALCL 3, SnCl 4, BF 3, TiCl 4, AgClO 4, in 2. Vendar Lewisove kisline zahtevajo Sopobudnik kot H 2 O ali organske halogenske spojine.
Mehanizem:
Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija zahteva pobudnika za zagon reakcije in monomer za tvorbo polimera. V tem primeru reaktivna anionska vrsta sproži reakcijo z reakcijo z monomerom. Nastali monomer je karbanion, ki nato z drugim monomerom reagira in tvori nov karbanion. Reakcija poteka z dodajanjem monomera rastoči verigi na enak način, kar povzroči polimerno verigo. To se imenuje "razmnoževanje verige".
Kationna polimerizacija: Reaktivna kationna vrsta sproži reakcijo z vezavo in prenosom naboja v monomer. Nastali reaktivni monomer nato reagira z drugim monomerom, da tvori polimer na enak način kot pri anionski polimerizaciji.
Stopnja reakcije:
Anionska polimerizacija: Hitrost reakcij anionske polimerizacije je razmeroma počasnejša od reakcij kationne polimerizacije, ker lahko negativni naboj na anionskem iniciatorju stabilizira več drugih dejavnikov. Ko bodo ti ioni stabilni, bodo postali manj reaktivni.
Kationska polimerizacija: Hitrost reakcij kationne polimerizacije je razmeroma hitrejša od reakcij anionske polimerizacije, ker je kationski iniciator zelo reaktiven, težko ga je nadzorovati in stabilizirati.
Aplikacije:
Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija se uporablja za izdelavo nekaterih pomembnih materialov, kot so polietilenske sintetične gume, raztopina stiren / butadienske gume (SBR) in stireni termoplastični elastomeri.
Kationska polimerizacija: Kationska polimerizacija se uporablja pri proizvodnji poliizobutilena (uporablja se v notranjih ceveh) in poli (N-vinilkarbazola) (PVK).
