Kľúčový rozdiel – aniónová vs katiónová polymerizácia
Aniónová polymerizácia a katiónová polymerizácia sú dva typy polymerizačných reakcií s rastom reťazca, ktoré sa používajú na syntézu rôznych typov polymérov. Obe tieto reakcie majú rovnaký reakčný mechanizmus, ale iniciátor reakcie je odlišný. Aniónové polymerizačné reakcie sú iniciované aktívnymi aniónovými druhmi, zatiaľ čo katiónové polymerizačné reakcie sú iniciované aktívnymi katiónovými druhmi. Toto je kľúčový rozdiel medzi aniónovou a katiónovou polymerizáciou. Obe tieto polymerizačné reakcie sú citlivé na použité rozpúšťadlo.
Čo je aniónová polymerizácia?
Aniónová polymerizácia je reťazová rastová reakcia, ktorá začína aniónom. Pri aniónovej polymerizácii sa používa niekoľko rôznych typov iniciátorov. Táto séria reakcií prebieha v troch krokoch: iniciácia, šírenie reťazca a ukončenie reťazca. Tieto polymerizačné reakcie sú iniciované nukleofilnou adíciou na dvojitú väzbu monoméru. Preto by mal byť iniciátor použitý v reakcii nukleofil.
Iniciácia prostredníctvom silného aniónu
Čo je katiónová polymerizácia?
Katiónovú polymerizáciu možno považovať za ďalšiu kategóriu polymerizačných reakcií s rastom reťazca. Katión iniciuje túto reakciu prenesením svojho náboja na monomér, čo potom vedie k produkcii reaktívnejšej látky. Ďalej reaktívny monomér reaguje podobne s inými monomérmi za vzniku polyméru. Existuje len obmedzený počet monomérov, ktoré môžu uľahčiť katiónovú polymerizačnú reťazovú reakciu. Pre tieto typy reakcií sú vhodné olefíny obsahujúce elektrón-donorné substituenty a heterocykly.
Iniciácia protickými kyselinami
Aký je rozdiel medzi aniónovou a katiónovou polymerizáciou?
Príklady iniciátorov a monomérov:
Monoméry:
Aniónová polymerizácia: Aniónová polymerizácia prebieha s monomérmi so skupinami priťahujúcimi elektróny, ako sú nitril, karboxyl, fenyl a vinyl.
Katiónová polymerizácia: Alkény s alkoxylovými, fenylovými, vinylovými a 1,1-dialkylovými substituentmi sú niektoré príklady monomérov používaných pri katiónovej polymerizácii.
Iniciátori:
Aniónová polymerizácia: Nukleofily ako hydroxid, alkoxid, kyanid alebo karbanión môžu pôsobiť ako iniciátory aniónovej polymerizácie. Karbanión môže pochádzať z organokovových druhov, ako je alkyllítium alebo Grignardovo činidlo.
Katiónová polymerizácia: Elektrofilné činidlá, ako sú kyseliny halogénvodíkové (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) sú jednou skupinou iniciátorov používaných pri katiónových polymerizačných reakciách. Okrem toho môžu polymerizáciu iniciovať aj Lewisove kyseliny (akceptory elektrónov) a zlúčeniny schopné generovať karbóniové ióny. Príklady Lewisových kyselín sú AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 a I2 Avšak Lewisove kyseliny vyžadujú spoluiniciátora, ako je H 2O alebo organická halogénová zlúčenina.
Mechanizmus:
Aniónová polymerizácia: Aniónová polymerizácia vyžaduje iniciátor na spustenie reakcie a monomér na vytvorenie polyméru. V tomto prípade reaktívna aniónová látka iniciuje reakciu reakciou s monomérom. Výsledným monomérom je karbanión, ktorý potom reaguje s iným monomérom za vzniku nového karbaniónu. Reakcia prebieha pridaním monoméru do rastúceho reťazca rovnakým spôsobom, čím sa vytvorí polymérny reťazec. Toto sa nazýva „reťazové šírenie“.
Katiónová polymerizácia: Reaktívna katiónová látka iniciuje reakciu väzbou a prenesením svojho náboja na monomér. Výsledný reaktívny monomér potom reaguje s iným monomérom za vzniku polyméru rovnakým spôsobom ako pri aniónovej polymerizácii.
Miera reakcie:
Aniónová polymerizácia: Rýchlosť aniónových polymerizačných reakcií je relatívne pomalšia ako katiónových polymerizačných reakcií, pretože záporný náboj aniónového iniciátora môže byť stabilizovaný niekoľkými ďalšími faktormi. Keď sú tieto ióny stabilné, stanú sa menej reaktívne.
Katiónová polymerizácia: Rýchlosť katiónových polymerizačných reakcií je relatívne rýchlejšia ako aniónových polymerizačných reakcií, pretože katiónový iniciátor je veľmi reaktívny, ťažko sa kontroluje a stabilizuje.
Aplikácie:
Aniónová polymerizácia: Aniónová polymerizácia sa používa na výrobu niektorých dôležitých materiálov, ako sú polydiénové syntetické kaučuky, roztokové styrénové/butadiénové kaučuky (SBR) a styrénové termoplastické elastoméry.
Katiónová polymerizácia: Katiónová polymerizácia sa používa pri výrobe polyizobutylénu (používa sa vo vnútorných tubách) a poly(N-vinylkarbazolu) (PVK).
