Ključna razlika – anionska naspram kationska polimerizacija
Anionska polimerizacija i kationska polimerizacija dvije su vrste reakcija polimerizacije rasta lanca koje se koriste za sintezu različitih vrsta polimera. Obje ove reakcije imaju isti mehanizam reakcije, ali je inicijator reakcije različit. Reakcije anionske polimerizacije pokreću aktivne anionske vrste, dok reakcije kationske polimerizacije pokreću aktivne kationske vrste. Ovo je ključna razlika između anionske i kationske polimerizacije. Obje ove reakcije polimerizacije osjetljive su na korišteno otapalo.
Što je anionska polimerizacija?
Anionska polimerizacija je lančana reakcija rasta koju započinje anion. U anionskoj polimerizaciji koristi se nekoliko različitih vrsta inicijatora. Ovaj niz reakcija odvija se u tri koraka: inicijacija, širenje lanca i prekid lanca. Ove reakcije polimerizacije započinju nukleofilnom adicijom na dvostruku vezu monomera. Stoga bi inicijator korišten u reakciji trebao biti nukleofil.
Pokretanje kroz jak anion
Što je kationska polimerizacija?
Kationska polimerizacija može se smatrati drugom kategorijom reakcija polimerizacije rasta lanca. Kation inicira ovu reakciju prijenosom svog naboja na monomer, što zatim rezultira stvaranjem reaktivnije vrste. Zatim, reaktivni monomer reagira na sličan način s drugim monomerima da bi se formirao polimer. Postoji samo ograničen broj monomera koji mogu olakšati lančanu reakciju kationske polimerizacije. Olefini koji sadrže supstituente koji doniraju elektron i heterocikli prikladni su za ove vrste reakcija.
Pokretanje protonskim kiselinama
Koja je razlika između anionske i kationske polimerizacije?
Primjeri inicijatora i monomera:
Monomeri:
Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija se odvija s monomerima koji imaju skupine koje privlače elektron kao što su nitril, karboksil, fenil i vinil.
Kationska polimerizacija: Alkeni koji imaju alkoksi, fenil, vinil i 1,1-dialkil supstituente neki su primjeri monomera koji se koriste u kationskoj polimerizaciji.
Pokretači:
Anionska polimerizacija: Nukleofili kao što su hidroksid, alkoksid, cijanid ili karbanion mogu djelovati kao inicijatori u anionskoj polimerizaciji. Karbanion može potjecati od organometalnih vrsta kao što je alkil litij ili Grignardov reagens.
Kationska polimerizacija: elektrofilni agensi kao što su halovodične kiseline (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) su jedna skupina inicijatora koji se koriste u reakcijama kationske polimerizacije. Osim toga, Lewisove kiseline (akceptori elektrona) i spojevi sposobni generirati karbonijeve ione također mogu inicirati polimerizaciju. Primjeri Lewisovih kiselina su AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4, i I2 Međutim, Lewisove kiseline zahtijevaju koinicijator kao što je H 2O ili organski spoj halogena.
Mehanizam:
Anionska polimerizacija: Za anionsku polimerizaciju potreban je inicijator za pokretanje reakcije i monomer za formiranje polimera. U ovom slučaju, reaktivna anionska vrsta inicira reakciju reakcijom s monomerom. Rezultirajući monomer je karbanion, koji zatim reagira s drugim monomerom i formira novi karbanion. Reakcija se nastavlja dodavanjem monomera rastućem lancu na isti način, a to proizvodi polimerni lanac. To se zove "lančano širenje."
Kationska polimerizacija: Reaktivna kationska vrsta inicira reakciju vezanjem i prijenosom naboja na monomer. Rezultirajući reaktivni monomer tada reagira s drugim monomerom i formira polimer na isti način kao u anionskoj polimerizaciji.
Stopa reakcije:
Anionska polimerizacija: Brzina reakcija anionske polimerizacije je relativno sporija od reakcija kationske polimerizacije jer se negativni naboj na anionskom inicijatoru može stabilizirati pomoću nekoliko drugih čimbenika. Kada su ti ioni stabilni, postat će manje reaktivni.
Kationska polimerizacija: Brzina reakcija kationske polimerizacije je relativno brža od reakcija anionske polimerizacije jer je kationski inicijator vrlo reaktivan, teško ga je kontrolirati i stabilizirati.
Aplikacije:
Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija koristi se za proizvodnju nekih važnih materijala kao što su polidienske sintetičke gume, otopine stiren/butadien kaučuka (SBR) i stirenskih termoplastičnih elastomera.
Kationska polimerizacija: Kationska polimerizacija se koristi u proizvodnji poliizobutilena (koristi se u unutarnjim cijevima) i poli (N-vinilkarbazola) (PVK).
