Ключова разлика - Анионна срещу катионна полимеризация

Анионната полимеризация и катионната полимеризация са два типа реакции на полимеризация на растежа на веригата, които се използват за синтезиране на различни видове полимери. И двете реакции имат един и същ реакционен механизъм, 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 типа инициатори се използват при анионна полимеризация. Тази серия от реакции протича в три етапа: иницииране, разпространение на веригата и прекратяване на веригата. Тези реакции на полимеризация се инициират чрез нуклеофилно прибавяне към двойната връзка на мономера. Следователно инициаторът, използван в реакцията, трябва да бъде нуклеофил.

Какво е катионна полимеризация?

Катионната полимеризация може да се разглежда като друга категория реакции на полимеризация на растежа на веригата. Катионът инициира тази реакция, като прехвърля своя заряд на мономер, което след това води до получаване на по-реактивен вид. След това, реактивният мономер реагира подобно с други мономери, за да образува полимер. Има само ограничен брой мономери, които могат да улеснят катионната верижна реакция на полимеризация. Олефини, съдържащи заместващи електроните заместители и хетероцикли, са подходящи за този тип реакции.

Каква е разликата между анионната и катионната полимеризация?

Примери за инициатори и мономери:

мономери:

Анионна полимеризация: Анионната полимеризация се извършва с мономери, които имат електрон-изтеглящи групи като нитрил, карбоксил, фенил и винил.

Катионна полимеризация: Алкените, съдържащи алкокси, фенил, винил и 1,1-диалкил заместители, са някои примери за мономери, използвани в катионната полимеризация.

Инициатори:

Анионна полимеризация: Нуклеофилите като хидроксид, алкоксид, цианид или карбанион могат да действат като инициатори в анионната полимеризация. Карбанионът може да произхожда от органометални видове като алкил литий или реактив на Гринард.

Катионна полимеризация: Електрофилните агенти, като халохидринови киселини (HCl, HBr, H2SO4, HClO4) са една група инициатори, използвани в катионните реакции на полимеризация. В допълнение, леви киселини (приемници на електрон) и съединения, способни да генерират карбониеви йони, също могат да инициират полимеризация. Примери за Lewis киселини са AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl4, AgClO4 и I2. Леуисовите киселини обаче изискват коинициатор, като H2O или органично халогенно съединение.

Механизъм:

Анионна полимеризация: Анионната полимеризация изисква инициатор за стартиране на реакцията и мономер за образуване на полимера. В този случай реактивен анионен вид инициира реакцията чрез реакция 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 води до полимерната верига. Това се нарича „разпространение на веригата“.

Катионна полимеризация: Реактивен катионен вид инициира реакцията чрез свързване и прехвърляне на нейния заряд в мономер. Полученият реактивен мономер след това реагира с друг мономер за образуване на полимер по същия начин, както при анионната полимеризация.

Коефициент на реакция:

Анионна полимеризация: Скоростта на реакциите на анионна полимеризация е относително по-бавна от реакциите на катионната полимеризация, тъй като отрицателният заряд върху 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 катионната полимеризация е сравнително по-бърза от реакциите на анионна полимеризация, тъй като катионният инициатор е много реактивен, труден за контрол и стабилизиране.

Приложения:

Анионна полимеризация: Анионната полимеризация се използва за производството на някои важни материали като полидиенови синтетични каучуци, каучуци от стирен / бутадиен (SBR) и стирени термопластични еластомери.

Катионна полимеризация: Катионната полимеризация се използва при производството на полиизобутилен (използван във вътрешни епруветки) и поли (N-винилкарбазол) (PVK).