Ključna razlika – anionska proti kationski polimerizaciji
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, vendar je iniciator reakcije različen. Anionske polimerizacijske reakcije sproži aktivna anionska vrsta, medtem ko kationske polimerizacijske reakcije sproži aktivna kationska vrsta. To je ključna razlika med anionsko in kationsko polimerizacijo. Obe reakciji polimerizacije sta občutljivi na uporabljeno topilo.
Kaj je anionska polimerizacija?
Anionska polimerizacija je verižna rastna reakcija, ki se začne z anionom. Pri anionski polimerizaciji se uporablja več različnih vrst iniciatorjev. Ta serija reakcij poteka v treh korakih: začetek, širjenje verige in prekinitev verige. Te reakcije polimerizacije se sprožijo z nukleofilno adicijo na dvojno vez monomera. Zato mora biti iniciator, uporabljen v reakciji, nukleofil.
Iniciacija prek močnega aniona
Kaj je kationska polimerizacija?
Kationsko polimerizacijo lahko obravnavamo kot drugo kategorijo reakcij polimerizacije verižne rasti. Kation sproži to reakcijo s prenosom naboja na monomer, kar nato povzroči nastanek bolj reaktivne vrste. Nato reaktivni monomer reagira podobno z drugimi monomeri in tvori polimer. Obstaja le omejeno število monomerov, ki lahko olajšajo verižno reakcijo kationske polimerizacije. Za te vrste reakcij so primerni olefini, ki vsebujejo substituente, ki oddajajo elektrone, in heterocikli.
Iniciacija s protičnimi kislinami
Kakšna je razlika med anionsko in kationsko polimerizacijo?
Primeri iniciatorjev in monomerov:
Monomeri:
Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija poteka z monomeri, ki imajo skupine, ki odvzemajo elektrone, kot so nitril, karboksil, fenil in vinil.
Kationska polimerizacija: Alkeni z alkoksi, fenilnimi, vinilnimi in 1,1-dialkilnimi substituenti so nekateri primeri monomerov, uporabljenih v kationski polimerizaciji.
Pobudniki:
Anionska polimerizacija: Nukleofili, kot so hidroksid, alkoksid, cianid ali karbanion, lahko delujejo kot iniciatorji anionske polimerizacije. Karbanion lahko izvira iz organokovinskih vrst, kot je alkil litij ali Grignardov reagent.
Kationska polimerizacija: elektrofilna sredstva, kot so halovodikove kisline (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) so ena skupina iniciatorjev, ki se uporabljajo v reakcijah kationske polimerizacije. Poleg tega lahko Lewisove kisline (akceptorji elektronov) in spojine, ki lahko generirajo karbonijeve ione, prav tako sprožijo polimerizacijo. Primeri Lewisovih kislin so AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4, in I2 Vendar Lewisove kisline zahtevajo soiniciator, kot je H 2O ali organska halogenska spojina.
Mehanizem:
Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija zahteva iniciator za začetek reakcije in monomer za tvorbo polimera. V tem primeru reaktivna anionska vrsta sproži reakcijo z reakcijo z monomerom. Nastali monomer je karbanion, ki nato reagira z drugim monomerom in tvori nov karbanion. Reakcija poteka z dodajanjem monomera v rastočo verigo na enak način, kar povzroči polimerno verigo. To se imenuje "širjenje verige."
Kationska polimerizacija: Reaktivna kationska vrsta sproži reakcijo z vezavo in prenosom naboja na monomer. Nastali reaktivni monomer nato reagira z drugim monomerom in tvori polimer na enak način kot pri anionski polimerizaciji.
Stopnja odziva:
Anionska polimerizacija: Hitrost reakcij anionske polimerizacije je razmeroma počasnejša od reakcij kationske polimerizacije, ker je negativni naboj na anionskem iniciatorju mogoče stabilizirati z več drugimi dejavniki. Ko so ti ioni stabilni, postanejo manj reaktivni.
Kationska polimerizacija: Hitrost reakcij kationske 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 proizvodnjo nekaterih pomembnih materialov, kot so polidienski sintetični kavčuki, raztopljeni stiren/butadienski kavčuki (SBR) in stirenski termoplastični elastomeri.
Kationska polimerizacija: Kationska polimerizacija se uporablja pri proizvodnji poliizobutilena (uporablja se v zračnicah) in poli (N-vinilkarbazola) (PVK).
