Klíčový rozdíl - aniontová vs kationtová polymerace
Aniontová polymerace a kationtová polymerace jsou dva typy polymeračních reakcí pro růst řetězce, které se používají k syntéze různých typů polymerů. Obě tyto reakce mají stejný reakční mechanismus, ale iniciátor reakce je jiný. Aniontové polymerační reakce jsou iniciovány aktivními aniontovými látkami, zatímco kationtové polymerační reakce jsou iniciovány aktivními kationtovými látkami. To je klíčový rozdíl mezi aniontovou a kationtovou polymerací. Obě tyto polymerační reakce jsou citlivé na použité rozpouštědlo.
Co je to aniontová polymerace?
Aniontová polymerace je reakce růstu řetězce, která začíná aniontem. Při aniontové polymeraci se používá několik různých typů iniciátorů. Tato řada reakcí probíhá ve třech krocích: iniciace, šíření řetězce a ukončení řetězce. Tyto polymerační reakce jsou iniciovány nukleofilní adicí na dvojnou vazbu monomeru. Iniciátor použitý při reakci by proto měl být nukleofil.
Iniciace silným aniontem
Co je to kationtová polymerace?
Kationtovou polymeraci lze považovat za další kategorii polymeračních reakcí růstu řetězce. Kation iniciuje tuto reakci přenosem svého náboje na monomer, který pak vede k produkci reaktivnějších druhů. Dále reaktivní monomer reaguje podobně s jinými monomery za vzniku polymeru. Existuje pouze omezený počet monomerů, které mohou usnadnit kationtovou polymerační řetězovou reakci. Pro tyto typy reakcí jsou vhodné olefiny obsahující substituenty a heterocykly, které darují elektrony.
Iniciace protickými kyselinami
Jaký je rozdíl mezi aniontovou a kationtovou polymerací?
Příklady iniciátorů a monomerů:
Monomery:
Aniontová polymerace: Aniontová polymerace probíhá s monomery, které mají skupiny přitahující elektrony, jako je nitril, karboxyl, fenyl a vinyl.
Kationtová polymerace: Alkeny mající alkoxylové, fenylové, vinylové a 1,1-dialkylové substituenty jsou příklady monomerů používaných při kationtové polymeraci.
Iniciátoři:
Aniontová polymerace: Nukleofily, jako je hydroxid, alkoxid, kyanid nebo karbanion, mohou působit jako iniciátory při aniontové polymeraci. Karbanion může pocházet z organokovových druhů, jako je alkyl lithium nebo Grignardovo činidlo.
Kationtová polymerace: Elektrofilní činidla, jako jsou halogenovodíkové kyseliny (HCI, HBr, H 2 SO 4, HClO 4) jsou jednou skupinou iniciátorů použitých v kationtových polymeračních reakcí. Kromě toho mohou polymeraci iniciovat také Lewisovy kyseliny (akceptory elektronů) a sloučeniny schopné generovat ionty uhlíku. Příklady Lewisových kyselin jsou AlCl 3, SnCl 4, BF 3, TiCl 4, AgClO 4, a I 2. Nicméně, Lewisovy kyseliny vyžadují co-iniciátor, jako je H 2 O nebo organickou halogenovou sloučeninou.
Mechanismus:
Aniontová polymerace: Aniontová polymerace vyžaduje iniciátor k zahájení reakce a monomer k vytvoření polymeru. V tomto případě reaktivní aniontové látky iniciují reakci reakcí s monomerem. Výsledným monomerem je karbaniont, který potom reaguje s jiným monomerem za vzniku nového karbaniontu. Reakce probíhá přidáním monomeru do rostoucího řetězce stejným způsobem, čímž se vytvoří polymerní řetězec. Tomu se říká „řetězové šíření“.
Kationtová polymerace: Reaktivní kationtový druh iniciuje reakci vazbou a přenosem svého náboje na monomer. Výsledný reaktivní monomer pak reaguje s jiným monomerem za vzniku polymeru stejným způsobem jako při aniontové polymeraci.
Rychlost reakce:
Aniontová polymerace: Rychlost aniontových polymeračních reakcí je relativně pomalejší než reakce kationtových polymerací, protože negativní náboj na aniontovém iniciátoru lze stabilizovat několika dalšími faktory. Když jsou tyto ionty stabilní, stanou se méně reaktivními.
Kationtová polymerace: Rychlost kationtových polymeračních reakcí je relativně rychlejší než reakce aniontových polymerací, protože kationtový iniciátor je velmi reaktivní, obtížně kontrolovatelný a stabilizovaný.
Aplikace:
Aniontová polymerace: Aniontová polymerace se používá k výrobě některých důležitých materiálů, jako jsou polydienové syntetické kaučuky, roztoky styren / butadienových kaučuků (SBR) a styrenové termoplastické elastomery.
Kationtová polymerace: Kationtová polymerace se používá při výrobě polyisobutylenu (používá se ve vnitřních trubkách) a poly (N-vinylkarbazolu) (PVK).
