Keskeinen ero - anioninen vs. kationinen polymerointi
Anioninen polymerointi ja kationinen polymerointi ovat kahta tyyppiä ketjun kasvupolymerointireaktioita, joita käytetään syntetisoimaan erityyppisiä polymeerejä. Molemmilla näillä reaktioilla on sama reaktiomekanismi, mutta reaktion aloittaja on erilainen. Anioniset polymerointireaktiot käynnistää aktiivinen anioninen laji, kun taas kationiset polymerointireaktiot käynnistää aktiivinen kationinen laji. Tämä on keskeinen ero anionisen ja kationisen polymeroinnin välillä. Molemmat polymerointireaktiot ovat herkkiä käytetylle liuottimelle.
Mikä on anioninen polymerointi?
Anioninen polymerointi on ketjun kasvureaktio, joka alkaa anionilla. Anionisessa polymeroinnissa käytetään useita erityyppisiä initiaattoreita. Tämä reaktiosarja tapahtuu kolmessa vaiheessa: aloittaminen, ketjun eteneminen ja ketjun päättyminen. Nämä polymerointireaktiot aloitetaan nukleofiilisen lisäyksen avulla monomeerin kaksoissidokseen. Siksi reaktiossa käytettävän initiaattorin tulisi olla nukleofiili.
Aloittaminen vahvan anionin kautta
Mikä on kationinen polymerointi?
Kationista polymerointia voidaan pitää toisena ketjukasvupolymerointireaktioiden ryhmänä. Kationi aloittaa tämän reaktion siirtämällä varauksen monomeeriin, mikä johtaa sitten reaktiivisemman lajin tuottamiseen. Seuraavaksi reaktiivinen monomeeri reagoi samalla tavalla muiden monomeerien kanssa muodostaen polymeerin. On olemassa vain rajoitettu määrä monomeereja, jotka voivat helpottaa kationista polymerointiketjureaktiota. Olefiinit, jotka sisältävät elektroneja luovuttavia substituentteja ja heterosyklejä, sopivat tämän tyyppisiin reaktioihin.
Aloitus proottihapoilla
Mitä eroa on anionisen ja kationisen polymeroinnin välillä?
Esimerkkejä aloittajista ja monomeereistä:
Monomeerit:
Anioninen polymerointi: Anioninen polymerointi tapahtuu monomeereillä, joissa on elektroneja vetäviä ryhmiä, kuten nitriili, karboksyyli, fenyyli ja vinyyli.
Kationinen polymerointi: Alkeenit, joissa on alkoksi-, fenyyli-, vinyyli- ja 1,1-dialkyylisubstituentteja, ovat joitain esimerkkejä kationisessa polymeroinnissa käytetyistä monomeereistä.
Aloittajat:
Anioninen polymerointi: Nukleofiilit, kuten hydroksidi, alkoksidi, syanidi tai karbanioni, voivat toimia initiaattoreina anionisessa polymeroinnissa. Karbanioni voi olla peräisin organometallisista lajeista, kuten alkyylilitiumista tai Grignardin reagenssista.
Kationinen polymerointi: elektrofiilisen, kuten halogeenivetyhappojen (HCI, HBr, H 2 SO 4, HClO 4) on yksi ryhmä initiaattoreita käytetään kationisen polymeroinnin reaktioita. Lisäksi lewis-hapot (elektroninakseptorit) ja yhdisteet, jotka kykenevät tuottamaan hiili-ioneja, voivat myös aloittaa polymeroinnin. Esimerkkejä Lewis-hapoista ovat AICI 3, SnCI 4, BF 3, TiCI 4, AgClO 4, ja minä 2. Kuitenkin, Lewis-hapot edellyttävät ko-initiaattorin, kuten H 2 O: ta tai orgaanista halogeeniyhdistettä.
Mekanismi:
Anioninen polymerointi: Anioninen polymerointi vaatii initiaattorin reaktion aloittamiseksi ja monomeerin polymeerin muodostamiseksi. Tässä tapauksessa reaktiivinen anioninen laji aloittaa reaktion reagoimalla monomeerin kanssa. Tuloksena oleva monomeeri on karbanioni, joka sitten reagoi toisen monomeerin kanssa muodostaen uuden karbanionin. Reaktio etenee lisäämällä monomeeri kasvuketjuun samalla tavalla, ja tämä tuottaa polymeeriketjun. Tätä kutsutaan ketjun etenemiseksi.
Kationinen polymerointi: Reaktiivinen kationinen laji aloittaa reaktion sitoutumalla ja siirtämällä varauksensa monomeeriin. Tuloksena oleva reaktiivinen monomeeri reagoi sitten toisen monomeerin kanssa muodostaen polymeerin samalla tavalla kuin anionisessa polymeroinnissa.
Reaktionopeus:
Anioninen polymerointi: Anionisten polymerointireaktioiden nopeus on suhteellisen hitaampi kuin kationisten polymerointireaktioiden, koska anionisen initiaattorin negatiivinen varaus voidaan stabiloida useilla muilla tekijöillä. Kun nämä ionit ovat vakaita, niistä tulee vähemmän reaktiivisia.
Kationinen polymerointi: Kationisten polymerointireaktioiden nopeus on suhteellisen nopeampi kuin anionisten polymerointireaktioiden, koska kationinen initiaattori on hyvin reaktiivinen, sitä on vaikea hallita ja stabiloida.
Sovellukset:
Anioninen polymerointi: Anionista polymerointia käytetään eräiden tärkeiden materiaalien, kuten synteettisten polydienikumien, styreeni / butadieenikumi (SBR) ja styreenipitoisten, kestomuovisten elastomeerien valmistamiseen.
Kationinen polymerointi: Kationista polymerointia käytetään polyisobutyleenin (käytetään sisäputkissa) ja poly (N-vinyylikarbatsolin) (PVK) valmistuksessa.
