Nøgleforskel – anionisk vs kationisk polymerisation
Anionisk polymerisation og kationisk polymerisation er to typer kædevækstpolymerisationsreaktioner, som bruges til at syntetisere forskellige typer polymerer. Begge disse reaktioner har den samme reaktionsmekanisme, men reaktionsinitiatoren er forskellig. Anioniske polymerisationsreaktioner initieres af en aktiv anionisk art, hvorimod de kationiske polymerisationsreaktioner initieres af en aktiv kationisk art. Dette er den vigtigste forskel mellem anionisk og kationisk polymerisation. Begge disse polymerisationsreaktioner er følsomme over for det anvendte opløsningsmiddel.
Hvad er anionisk polymerisation?
Anionisk polymerisation er en kædevækstreaktion, der begynder med en anion. Flere forskellige typer initiatorer anvendes i anionisk polymerisation. Denne serie af reaktioner finder sted i tre trin: initiering, kædeudbredelse og kædeterminering. Disse polymerisationsreaktioner initieres af nukleofil addition til dobbeltbindingen af monomeren. Derfor bør initiatoren anvendt i reaktionen være en nukleofil.
Initiation gennem stærk anion
Hvad er kationisk polymerisation?
Kationisk polymerisation kan betragtes som en anden kategori af kædevækstpolymerisationsreaktioner. En kation starter denne reaktion ved at overføre dens ladning til en monomer, som derefter resulterer i at producere en mere reaktiv art. Dernæst reagerer den reaktive monomer på samme måde med andre monomerer for at danne en polymer. Der er kun et begrænset antal monomerer, som kan lette den kationiske polymerisationskædereaktion. Olefiner indeholdende elektrondonerende substituenter og heterocykler er velegnede til disse typer reaktioner.
Initiering af protiske syrer
Hvad er forskellen mellem anionisk og kationisk polymerisation?
Eksempler på initiativtagere og monomerer:
monomer:
Anionisk polymerisation: Anionisk polymerisation finder sted med monomerer med elektrontiltrækkende grupper såsom nitril, carboxyl, phenyl og vinyl.
Kationisk polymerisation: Alkener med alkoxy-, phenyl-, vinyl- og 1,1-dialkylsubstituenter er nogle eksempler på monomerer, der anvendes i den kationiske polymerisation.
Initiatorer:
Anionisk polymerisation: Nukleofiler såsom hydroxid, alkoxid, cyanid eller en carbanion kan fungere som initiatorer i anionisk polymerisation. Carbanionen kan stamme fra organometalliske arter såsom alkyllithium eller Grignard-reagens.
Kationisk polymerisation: Elektrofile midler såsom halogenhydriske syrer (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) er én gruppe af initiatorer, der anvendes i de kationiske polymerisationsreaktioner. Derudover kan Lewis-syrer (elektronacceptorer) og forbindelser, der er i stand til at generere carboniumioner, også initiere polymerisation. Eksempler på Lewis-syrer er AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 og I2 Lewis-syrer kræver dog en co-initiator såsom H 2O eller en organisk halogenforbindelse.
Mekanisme:
Anionisk polymerisation: Anionisk polymerisation kræver en initiator for at starte reaktionen og en monomer for at danne polymeren. I dette tilfælde initierer en reaktiv anionisk art reaktionen ved at reagere med en monomer. Den resulterende monomer er en carbanion, som derefter reagerer med en anden monomer for at danne en ny carbanion. Reaktionen forløber ved at tilføje en monomer til den voksende kæde på samme måde, og dette producerer polymerkæden. Dette kaldes "kædeudbredelse."
Kationisk polymerisation: En reaktiv kationisk art initierer reaktionen ved at binde og overføre dens ladning til en monomer. Den resulterende reaktive monomer reagerer derefter med en anden monomer for at danne en polymer på samme måde som ved anionisk polymerisation.
Reaktionsrate:
Anionisk polymerisation: Hastigheden af de anioniske polymerisationsreaktioner er relativt langsommere end de kationiske polymerisationsreaktioner, fordi den negative ladning på den anioniske initiator kan stabiliseres af flere andre faktorer. Når disse ioner er stabile, vil de blive mindre reaktive.
Kationisk polymerisation: Hastigheden af de kationiske polymerisationsreaktioner er relativt hurtigere end anioniske polymerisationsreaktioner, fordi den kationiske initiator er meget reaktiv, svær at kontrollere og stabilisere.
Applications:
Anionisk polymerisation: Anionisk polymerisation bruges til at fremstille nogle vigtige materialer såsom syntetiske polydiengummier, opløsningsstyren/butadiengummier (SBR) og styreniske termoplastiske elastomerer.
Kationisk polymerisation: Kationisk polymerisation bruges til fremstilling af polyisobutylen (bruges i inderrør) og poly (N-vinylcarbazol) (PVK).
