Ключова разлика – анионна срещу катионна полимеризация
Анионната полимеризация и катионната полимеризация са два вида реакции на полимеризация на растеж на веригата, които се използват за синтезиране на различни видове полимери. И двете реакции имат един и същ механизъм на реакция, но инициаторът на реакцията е различен. Реакциите на анионна полимеризация се инициират от активен анионен вид, докато реакциите на катионна полимеризация се инициират от активен катионен вид. Това е ключовата разлика между анионната и катионната полимеризация. И двете реакции на полимеризация са чувствителни към използвания разтворител.
Какво е анионна полимеризация?
Анионната полимеризация е верижна реакция на растеж, която започва от анион. Няколко различни вида инициатори се използват в анионната полимеризация. Тази поредица от реакции протича в три етапа: започване, разпространение на веригата и прекъсване на веригата. Тези реакции на полимеризация се инициират чрез нуклеофилно присъединяване към двойната връзка на мономера. Следователно инициаторът, използван в реакцията, трябва да бъде нуклеофил.
Иницииране чрез силен анион
Какво е катионна полимеризация?
Катионната полимеризация може да се разглежда като друга категория верижни полимеризационни реакции. Катионът инициира тази реакция чрез прехвърляне на своя заряд към мономер, което след това води до получаване на по-реактивен вид. След това реактивният мономер реагира по подобен начин с други мономери, за да образува полимер. Има само ограничен брой мономери, които могат да улеснят верижната реакция на катионна полимеризация. Олефини, съдържащи електрон-донорни заместители и хетероцикли, са подходящи за тези типове реакции.
Иницииране от протични киселини
Каква е разликата между анионна и катионна полимеризация?
Примери за инициатори и мономери:
Мономери:
Анионна полимеризация: Анионната полимеризация се извършва с мономери, които имат електрон-оттеглящи групи като нитрил, карбоксил, фенил и винил.
Катионна полимеризация: Алкени с алкокси, фенил, винил и 1,1-диалкилови заместители са някои примери за мономери, използвани в катионната полимеризация.
Инициатори:
Анионна полимеризация: Нуклеофили като хидроксид, алкоксид, цианид или карбанион могат да действат като инициатори в анионната полимеризация. Карбанионът може да произхожда от органометални видове като алкиллитий или реактив на Гриняр.
Катионна полимеризация: Електрофилни агенти като халоводородни киселини (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) са една група инициатори, използвани в реакциите на катионна полимеризация. В допълнение киселините на Луис (акцептори на електрони) и съединенията, способни да генерират карбониеви йони, също могат да инициират полимеризация. Примери за киселини на Луис са AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 и I2 Киселините на Луис обаче изискват съинициатор като H 2O или органично халогенно съединение.
Механизъм:
Анионна полимеризация: Анионната полимеризация изисква инициатор за започване на реакцията и мономер за образуване на полимера. В този случай реактивен анионен вид инициира реакцията чрез взаимодействие с мономер. Полученият мономер е карбанион, който след това реагира с друг мономер, за да образува нов карбанион. Реакцията протича чрез добавяне на мономер към нарастващата верига по същия начин и това произвежда полимерната верига. Това се нарича "верижно разпространение".
Катионна полимеризация: Реактивен катионен вид инициира реакцията чрез свързване и прехвърляне на своя заряд към мономер. Полученият реактивен мономер след това реагира с друг мономер, за да образува полимер по същия начин, както при анионна полимеризация.
Скорост на реакция:
Анионна полимеризация: Скоростта на реакциите на анионна полимеризация е относително по-бавна от реакциите на катионна полимеризация, тъй като отрицателният заряд на анионния инициатор може да бъде стабилизиран от няколко други фактора. Когато тези йони са стабилни, те ще станат по-малко реактивни.
Катионна полимеризация: Скоростта на реакциите на катионна полимеризация е относително по-бърза от реакциите на анионна полимеризация, тъй като катионният инициатор е много реактивен, труден за контролиране и стабилизиране.
Приложения:
Анионна полимеризация: Анионната полимеризация се използва за производството на някои важни материали като полидиенови синтетични каучуци, разтворени стирен/бутадиенови каучуци (SBR) и стиренови термопластични еластомери.
Катионна полимеризация: Катионната полимеризация се използва при производството на полиизобутилен (използван във вътрешните гуми) и поли (N-винилкарбазол) (PVK).
