Erinevus anioonse ja katioonse polümerisatsiooni vahel

Peamine erinevus - anioonne vs katioonne polümerisatsioon
 

Anioonne polümeerimine ja katioonne polümerisatsioon on kahte tüüpi ahela kasvu polümerisatsiooni reaktsioonid, mida kasutatakse erinevat tüüpi polümeeride sünteesimiseks. Mõlemal reaktsioonil on sama reaktsioonimehhanism, kuid reaktsiooni algataja on erinev. Anioonseid polümerisatsioonireaktsioone algatab aktiivne anioonne osa, samas kui katioonseid polümerisatsioonireaktsioone algatab aktiivne katioonne liik. See on võtme erinevus anioonse ja katioonse polümerisatsiooni vahel. Mõlemad polümerisatsioonireaktsioonid on kasutatud lahusti suhtes tundlikud.

Mis on anioonne polümerisatsioon?

Anioonne polümerisatsioon on ahela kasvureaktsioon, mis algab aniooniga. Anioonses polümerisatsioonis kasutatakse mitut erinevat tüüpi initsiaatoreid. See reaktsioonide seeria toimub kolmes etapis: initsieerimine, ahela levik ja ahela lõpetamine. Neid polümerisatsioonireaktsioone initsieeritakse nukleofiilse lisamisega monomeeri kaksiksidemele. Seetõttu peaks reaktsioonis kasutatav initsiaator olema nukleofiil.

Algatamine tugeva aniooni kaudu

Mis on katioonne polümerisatsioon?

Katioonset polümerisatsiooni võib pidada ahela kasvu polümerisatsiooni reaktsioonide teiseks kategooriaks. Katioon käivitab selle reaktsiooni, kandes selle laengu monomeerile, mille tulemusel saadakse reaktiivsem liik. Järgmisena reageerib reaktiivne monomeer sarnaselt teiste monomeeridega, moodustades polümeeri. Katioonse polümerisatsiooni ahelreaktsiooni hõlbustamiseks on ainult piiratud arv monomeere. Seda tüüpi reaktsioonide jaoks sobivad olefiinid, mis sisaldavad elektrone loovutavaid asendajaid ja heterotsükleid.

Initsiatsioon protoonsete hapete poolt

Mis vahe on anioonsel ja katioonsel polümerisatsioonil?

Initsiaatorite ja monomeeride näited:

Monomeerid:

Anioonne polümerisatsioon: Anioonne polümerisatsioon toimub monomeeridega, millel on elektrone eemaldavad rühmad nagu nitriil, karboksüül, fenüül ja vinüül.

Katioonne polümerisatsioon: Alkeenid, milles on alkoksü-, fenüül-, vinüül- ja 1,1-dialküül-asendajad, on mõned katioonilises polümerisatsioonis kasutatavate monomeeride näited.

Algatajad:

Anioonne polümerisatsioon: Anioonse polümerisatsiooni initsiaatoritena võivad toimida sellised nukleofiilid nagu hüdroksiid, alkoksiid, tsüaniid või karbanioon. Karbanioon võib pärineda metallorgaanilistest ühenditest nagu alküül-liitium või Grignardi reagent.

Katioonne polümerisatsioon: Elektrofiilsed ained nagu halohüdriidhapped (HCl, HBr, H₂Nii₄, HClO₄) on üks initsiaatorite rühm, mida kasutatakse katioonsetes polümerisatsioonireaktsioonides. Lisaks võivad polümerisatsiooni algatada ka lewise happed (elektronaktseptorid) ja ühendid, mis on võimelised tekitama karbooniumi ioone. Lewise hapete näideteks on AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgClO₄, ja mina₂. Lewise happed vajavad aga sellist kaasinitsiaatorit nagu H₂O või orgaaniline halogeenühend.

Mehhanism:

Anioonne polümerisatsioon: Anioonne polümerisatsioon nõuab reaktsiooni alustamiseks initsiaatorit ja polümeeri moodustamiseks monomeeri. Sel juhul käivitab reaktiivne anioonne liik reaktsiooni monomeeriga reageerides. Saadud monomeer on karbanioon, mis reageerib seejärel uue monomeeriga, moodustades uue karbaniooni. Reaktsioon kulgeb monomeeri lisamisega kasvavale ahelale samal viisil ja see annab polümeeri ahela. Seda nimetatakse "ahela levikuks".

Katioonne polümerisatsioon: Reaktiivne katioonne liik käivitab reaktsiooni, sidudes selle ja kandes selle monomeeri. Saadud reaktiivne monomeer reageerib seejärel teise monomeeriga, moodustades polümeeri samal viisil kui anioonsel polümerisatsioonil.

Reaktsiooni kiirus:       

Anioonne polümerisatsioon: Anioonsete polümerisatsioonireaktsioonide kiirus on suhteliselt aeglasem kui katioonsetel polümerisatsioonireaktsioonidel, kuna anioonse initsiaatori negatiivset laengut saab stabiliseerida mitme muu teguri abil. Kui need ioonid on stabiilsed, muutuvad nad vähem reageerivaks.

Katioonne polümerisatsioon: Katioonsete polümerisatsioonireaktsioonide kiirus on suhteliselt kiirem kui anioonsete polümerisatsioonireaktsioonide, kuna katioonne initsiaator on väga reageeriv, raskesti kontrollitav ja stabiliseeritav.

Rakendused:

Anioonne polümerisatsioon: Anioonset polümerisatsiooni kasutatakse mõnede oluliste materjalide, näiteks sünteetiliste polüdeenkummide, stüreen / butadieenlahuse kautšuki (SBR) ja stüreeniliste termoplastiliste elastomeeride valmistamiseks.

Katioonne polümerisatsioon: Katioonset polümerisatsiooni kasutatakse polüisobutüleeni (kasutatakse sisekummides) ja polü (N-vinüülkarbasooli) (PVK) tootmisel.

Viited: “katioonne polümerisatsioon”. Vikipeedia. „Anioonne liitumispolümerisatsioon“. Vikipeedia “Catonic Vinly Polymerization” polümeeriteaduse õppekeskus “Polymerization Reactions”. Bodneri uurimislabor

Pilt viisakusest: „Protoonhappe algatamine“, autor MatChem121 - Enda töö (CC BY 3.0) Commonsi Wikimedia kaudu „AAP Init Strong Anion“, autor Chem538grp1w09 - Enda töö (Public Domain) Commonsi Wikimedia kaudu