Kľúčový rozdiel - aniónová vs katiónová polymerizácia
Aniónová polymerizácia a katiónová polymerizácia sú dva typy polymerizačných reakcií na rast reťazca, ktoré sa používajú na syntézu rôznych typov polymérov. Obe tieto reakcie majú rovnaký reakčný mechanizmus, ale iniciátor reakcie je odlišný. Aniónové polymerizačné reakcie sú iniciované aktívnymi aniónovými látkami, zatiaľ čo katiónové polymerizačné reakcie sú iniciované aktívnymi katiónovými látkami. Toto je kľúčový rozdiel medzi aniónovou a katiónovou polymerizáciou. Obe tieto polymerizačné reakcie sú citlivé na použité rozpúšťadlo.
Čo je to aniónová polymerizácia?
Aniónová polymerizácia je reakcia reťazového rastu, ktorá začína aniónom. Pri aniónovej polymerizácii sa používa niekoľko rôznych typov iniciátorov. Táto séria reakcií prebieha v troch krokoch: iniciácia, šírenie reťazca a ukončenie reťazca. Tieto polymerizačné reakcie sú iniciované nukleofilným pridaním k dvojnej väzbe monoméru. Iniciátorom použitým pri reakcii by preto mal byť nukleofil.
Iniciácia prostredníctvom silného aniónu
Čo je to katiónová polymerizácia?
Katiónovú polymerizáciu možno považovať za ďalšiu kategóriu polymerizačných reakcií na rast reťazca. Katión iniciuje túto reakciu prenosom svojho náboja na monomér, čo vedie k produkcii reaktívnejších látok. Ďalej reaktívny monomér reaguje podobne s inými monomérmi za vzniku polyméru. Existuje iba obmedzený počet monomérov, ktoré môžu uľahčovať katiónovú polymerizačnú reťazovú reakciu. Pre tieto typy reakcií sú vhodné olefíny obsahujúce substituenty a heterocykly, ktoré poskytujú elektróny.
Iniciácia protickými kyselinami
Aký je rozdiel medzi aniónovou a katiónovou polymerizáciou?
Príklady iniciátorov a monomérov:
Monoméry:
Aniónová polymerizácia: Aniónová polymerizácia sa uskutočňuje s monomérmi obsahujúcimi skupiny priťahujúce elektróny, ako je nitril, karboxyl, fenyl a vinyl.
Katiónová polymerizácia: Alkény, ktoré majú alkoxylové, fenylové, vinylové a 1,1-dialkylové substituenty, sú niektoré príklady monomérov použitých pri katiónovej polymerizácii.
Iniciátori:
Aniónová polymerizácia: Nukleofily ako hydroxid, alkoxid, kyanid alebo karbanión môžu pôsobiť ako iniciátory pri aniónovej polymerizácii. Karbanión môže pochádzať z organokovových druhov, ako je alkyllítium alebo Grignardovo činidlo.
Katiónová polymerizácie: Elektrofilní činidlá, ako sú halogenovodíkové kyseliny (HCI, HBr, H 2 SO 4, HClO 4) sú jednou skupinou iniciátorov použitých v katiónových polymerizačných reakcií. Okrem toho môžu polymerizáciu iniciovať aj Lewisove kyseliny (akceptory elektrónov) a zlúčeniny schopné generovať ióny uhlíka. Príklady Lewisových kyselín sú AlCl 3, SnCl 4, BF 3, TiCl 4, AgCl 4, a I 2. Avšak, Lewisovej kyseliny vyžadujú čo-iniciátor, ako je H 2 O alebo organickou halogénovou zlúčeninou.
Mechanizmus:
Aniónová polymerizácia: Aniónová polymerizácia vyžaduje na zahájenie reakcie iniciátor a monomér na vytvorenie polyméru. V tomto prípade reaktívna aniónová látka iniciuje reakciu reakciou s monomérom. Výsledným monomérom je karbanión, ktorý potom reaguje s iným monomérom za vzniku nového karbaniónu. Reakcia prebieha pridaním monoméru k rastúcemu reťazcu rovnakým spôsobom, čím sa získa polymérny reťazec. Toto sa nazýva „šírenie reťazca“.
Katiónová polymerizácia: Reaktívne katiónové látky iniciujú reakciu väzbou a prenosom svojho náboja na monomér. Výsledný reaktívny monomér potom reaguje s iným monomérom za vzniku polyméru rovnakým spôsobom ako pri aniónovej polymerizácii.
Rýchlosť reakcie:
Aniónová polymerizácia: Rýchlosť aniónových polymerizačných reakcií je relatívne pomalšia ako katiónových polymerizačných reakcií, pretože negatívny náboj na aniónovom iniciátore je možné stabilizovať pomocou niekoľkých ďalších faktorov. Keď sú tieto ióny stabilné, stanú sa menej reaktívnymi.
Katiónová polymerizácia: Rýchlosť katiónových polymerizačných reakcií je relatívne rýchlejšia ako aniónových polymerizačných reakcií, pretože katiónový iniciátor je veľmi reaktívny, ťažko kontrolovateľný a stabilizovaný.
Aplikácie:
Aniónová polymerizácia: Aniónová polymerizácia sa používa na výrobu niektorých dôležitých materiálov, ako sú polydiénové syntetické gumy, roztoky styrén / butadiénových kaučukov (SBR) a styrénové termoplastické elastoméry.
Katiónová polymerizácia: Katiónová polymerizácia sa používa na výrobu polyizobutylénu (používaný vo vnútorných skúmavkách) a poly (N-vinylkarbazolu) (PVK).
