Rozdiel medzi aniónovou a katiónovou polymerizáciou

Kľúčový rozdiel - aniónová vs. katiónová polymerizácia
 

Aniónová polymerizácia a katiónová polymerizácia sú dva typy polymerizačných reakcií s rastom reťazca, ktoré sa používajú na syntézu rôznych typov polymérov. Obe tieto reakcie majú rovnaký reakčný mechanizmus, ale iniciátor reakcie je iný. Aniónové polymerizačné reakcie sú iniciované aktívnym aniónovým druhom, zatiaľ čo katiónové polymerizačné reakcie sú iniciované aktívnym katiónovým druhom. To je kľúčový rozdiel medzi aniónovou a katiónovou polymerizáciou. Obe tieto polymerizačné reakcie sú citlivé na použité rozpúšťadlo.

Čo je aniónová polymerizácia?

Aniónová polymerizácia je reťazová rastová reakcia, 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 sa iniciujú nukleofilnou adíciou na dvojitú väzbu monoméru. Iniciátorom použitým pri reakcii by preto mal byť nukleofil.

Iniciovanie silným aniónom

Čo je katiónová polymerizácia?

Katiónovú polymerizáciu možno považovať za ďalšiu kategóriu polymerizačných reakcií s rastom reťazca. Katión iniciuje túto reakciu prevedením svojho náboja na monomér, čo vedie k produkcii reaktívnejších druhov. Ďalej reaktívny monomér reaguje podobne s inými monomérmi za vzniku polyméru. Existuje iba obmedzený počet monomérov, ktoré môžu uľahčiť katiónovú polymerizačnú reťazovú reakciu. Pre tieto typy reakcií sú vhodné olefíny obsahujúce substituenty a heterocykly darujúce 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, ktoré majú skupiny priťahujúce elektróny, ako je nitril, karboxyl, fenyl a vinyl..

Katiónová polymerizácia: Alkény s alkoxylovými, fenylovými, vinylovými a 1,1-dialkylovými substituentami sú niektoré príklady monomérov používaných pri katiónovej polymerizácii.

iniciátormi:

Aniónová polymerizácia: Nukleofily, ako je hydroxid, alkoxid, kyanid alebo karbanión, môžu pôsobiť ako iniciátory pri aniónovej polymerizácii. Karbión môže pochádzať z organokovových druhov, ako je alkyllítium alebo Grignardovo činidlo.

Katiónová polymerizácia: Elektrofilné činidlá, ako sú halogenovodíkové kyseliny (HCl, HBr, H₂SO₄, HClO₄) sú jednou skupinou iniciátorov používaných pri katiónových polymerizačných reakciách. Okrem toho môžu tiež iniciovať polymerizáciu lewisové kyseliny (akceptory elektrónov) a zlúčeniny schopné generovať ióny uhlíka. Príkladmi Lewisových kyselín sú AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgCl₄, a ja₂. Lewisove kyseliny však vyžadujú koiniciátor, napríklad H₂O alebo organická halogénová zlúčenina.

Mechanizmus:

Aniónová polymerizácia: Aniónová polymerizácia vyžaduje iniciátor na začatie reakcie a monomér na vytvorenie polyméru. V tomto prípade reaktívny aniónový druh iniciuje reakciu reakciou s monomérom. Výsledný monomér 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. Nazýva sa to „reťazové množenie“.

Katiónová polymerizácia: Reaktívny katiónový druh iniciuje reakciu naviazaním 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 katiónové polymerizačné reakcie, pretože záporný náboj na aniónový iniciátor môže byť stabilizovaný niekoľkými ďalšími faktormi. Keď sú tieto ióny stabilné, stávajú 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..

aplikácia:

Aniónová polymerizácia: Aniónová polymerizácia sa používa na výrobu niektorých dôležitých materiálov, ako sú polydiénové syntetické kaučuky, roztok styrén / butadiénové kaučuky (SBR) a styrénové termoplastické elastoméry..

Katiónová polymerizácia: Katiónová polymerizácia sa používa pri výrobe polyizobutylénu (používa sa vo vnútorných skúmavkách) a poly (N-vinylkarbazolu) (PVK)..

Odkazy: „Katiónová polymerizácia“. Wikipedia. „Aniónová adičná polymerizácia“. Wikipedia „Katonická vínna polymerizácia“ Polymerscience Learning Center „Polymerization Reactions“. Bodner Research Lab

S láskavým dovolením: „Iniciácia protickej kyseliny“ Autor: MatChem121 - Vlastné dielo (CC BY 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia „AAP Init Strong Anion“ Autor Chem538grp1w09 - Vlastné dielo (Public Domain) prostredníctvom Commons Wikimedia