Forskjellen mellom anionisk og kationisk polymerisering

Nøkkelforskjell - Anionisk vs Kationisk Polymerisering
 

Anionisk polymerisering og kationisk polymerisasjon er to typer kjedevekstpolymerisasjonsreaksjoner som brukes til å syntetisere forskjellige typer polymerer. Begge disse reaksjonene har samme reaksjonsmekanisme, men reaksjonsinitiatoren er forskjellig. Anioniske polymerisasjonsreaksjoner initieres av en aktiv anionisk art, mens de kationiske polymerisasjonsreaksjoner initieres av en aktiv kationisk art. Dette er nøkkelforskjell mellom anionisk og kationisk polymerisering. Begge disse polymerisasjonsreaksjonene er sensitive for det anvendte løsningsmiddel.

Hva er anionisk polymerisering?

Anionisk polymerisering er en kjedevekstreaksjon som begynner med en anion. Flere forskjellige typer initiatorer brukes i anionisk polymerisering. Denne reaksjonsserien foregår i tre trinn: initiering, kjedetransplantasjon og kjedeavslutning. Disse polymerisasjonsreaksjonene initieres ved nukleofilt tilsetning til monomerens dobbeltbinding. Derfor bør initiatoren som brukes i reaksjonen være en nukleofil.

Initiasjon gjennom sterk anion

Hva er kationisk polymerisering?

Kationisk polymerisasjon kan betraktes som en annen kategori av kjedevekstpolymerisasjonsreaksjoner. En kation initierer denne reaksjonen ved å overføre dens ladning til en monomer, som deretter resulterer i å produsere en mer reaktiv art. Deretter reagerer den reaktive monomer på samme måte som andre monomerer for å danne en polymer. Det er bare et begrenset antall monomerer som kan lette den kationiske polymeriseringskjedereaksjonen. Olefiner som inneholder elektrondonerende substituenter og heterocykler er egnede for disse typer reaksjoner.

Initiasjon av protesyrer

Hva er forskjellen mellom anionisk og kationisk polymerisering?

Eksempler på initiatorer og monomerer:

monomerer:

Anionisk polymerisering: Anionisk polymerisering finner sted med monomerer som har elektron-trekkende grupper som nitril, karboksyl, fenyl og vinyl.

Kationisk polymerisering: Alkener som har alkoksy-, fenyl-, vinyl- og 1,1-dialkylsubstituenter er noen eksempler på monomerer anvendt i kationisk polymerisasjon.

initiativtakerne:

Anionisk polymerisering: Nukleofiler som hydroksyd, alkoksyd, cyanid eller karbanion kan fungere som initiatorer ved anionisk polymerisering. Carbanion kan stamme fra organometalliske arter som alkyl litium eller Grignard reagens.

Kationisk polymerisering: Elektrofile midler som halogenhydriske syrer (HCI, HBr, H₂SÅ₄, HClO₄) er en gruppe initiatorer anvendt i de kationiske polymerisasjonsreaksjoner. I tillegg kan lewis-syrer (elektron-akseptorer) og forbindelser som er i stand til å generere karboniumioner også initiere polymerisasjon. Eksempler på Lewis-syrer er AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgClO₄, og jeg₂. Imidlertid krever lewis-syrer en medinitiator som H₂O eller en organisk halogenforbindelse.

Mekanisme:

Anionisk polymerisering: Anionisk polymerisering krever en initiator for å starte reaksjonen og en monomer for å danne polymeren. I dette tilfelle initierer en reaktiv anionisk art reaksjonen ved å reagere med en monomer. Den resulterende monomer er en karbanion, som deretter reagerer med en annen monomer for å danne en ny karbanion. Reaksjonen fortsetter ved å tilsette en monomer til vekstkjeden på samme måte, og dette gir polymerkjeden. Dette kalles "chain propagation."

Kationisk polymerisering: En reaktiv kationisk art initierer reaksjonen ved binding og overføring av dets ladning til en monomer. Den resulterende reaktive monomer reagerer deretter med en annen monomer for å danne en polymer på samme måte som ved anionisk polymerisering.

Reaksjonsfrekvens:       

Anionisk polymerisering: Hastigheten av de anioniske polymerisasjonsreaksjonene er relativt langsommere enn de kationiske polymerisasjonsreaksjoner fordi den negative ladning på den anioniske initiator kan stabiliseres av flere andre faktorer. Når disse ioner er stabile, blir de mindre reaktive.

Kationisk polymerisering: Graden av kationiske polymerisasjonsreaksjoner er relativt raskere enn anioniske polymerisasjonsreaksjoner fordi den kationiske initiator er meget reaktiv, vanskelig å kontrollere og stabilisere.

Applikasjoner:

Anionisk polymerisering: Anionisk polymerisering brukes til å fremstille noen viktige materialer som polydiene syntetiske gummi, styren / butadiengummi (SBR) og styren-termoplastiske elastomerer.

Kationisk polymerisering: Kationisk polymerisering brukes i produksjonen av polyisobutylen (brukt i indre rør) og poly (N-vinylkarbazol) (PVK).

referanser: "Kationisk polymerisering". Wikipedia. "Anionisk addisjonspolymerisering". Wikipedia "Catonic Vinly Polymerization"Polymerscience Learning Center "Polymeriseringsreaksjoner". Bodner Research Lab

Image Courtesy: "Protic acid initiation" Av MatChem121 - Eget arbeid (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia "AAP Init Strong Anion" Av Chem538grp1w09 - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia