Klíčový rozdíl – aniontová vs kationtová polymerizace
Aniontová polymerace a kationtová polymerace jsou dva typy řetězových polymeračních reakcí, které se používají k syntéze různých typů polymerů. Obě tyto reakce mají stejný reakční mechanismus, ale iniciátor reakce je odlišný. Aniontové polymerační reakce jsou iniciovány aktivními aniontovými látkami, zatímco kationtové polymerační reakce jsou iniciovány aktivními kationtovými látkami. Toto 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 řetězová růstová reakce, která začíná aniontem. Při aniontové polymeraci se používá několik různých typů iniciátorů. Tato série reakcí probíhá ve třech krocích: iniciace, propagace řetězce a ukončení řetězce. Tyto polymerační reakce jsou zahájeny nukleofilní adicí na dvojnou vazbu monomeru. Proto by měl být iniciátor použitý v reakci nukleofil.
Zasvěcení prostřednictvím silného aniontu
Co je kationtová polymerizace?
Kationtovou polymeraci lze považovat za další kategorii polymeračních reakcí s růstem řetězce. Kation zahájí tuto reakci přenosem svého náboje na monomer, který pak vede k produkci reaktivnějších látek. 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 elektron-donorové substituenty a heterocykly.
Iniciace protickými kyselinami
Jaký je rozdíl mezi aniontovou a kationtovou polymerací?
Příklady iniciátorů a monomerů:
Monomery:
Aniontová polymerace: Aniontová polymerace probíhá s monomery se skupinami přitahujícími elektrony, jako je nitril, karboxyl, fenyl a vinyl.
Kationtová polymerizace: Alkeny mající alkoxy, fenyl, vinyl a 1,1-dialkyl substituenty jsou některé příklady monomerů používaných při kationtové polymeraci.
Iniciátoři:
Aniontová polymerace: Nukleofily jako hydroxid, alkoxid, kyanid nebo karbanion mohou působit jako iniciátory aniontové polymerace. Karbanion může pocházet z organokovových druhů, jako je alkyllithium nebo Grignardovo činidlo.
Kationtová polymerizace: Elektrofilní činidla, jako jsou halogenovodíkové kyseliny (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) jsou jednou skupinou iniciátorů používaných při kationtových polymeračních reakcích. Kromě toho mohou polymeraci iniciovat také Lewisovy kyseliny (akceptory elektronů) a sloučeniny schopné generovat karboniové ionty. Příklady Lewisových kyselin jsou AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 a I2 Lewisovy kyseliny však vyžadují spoluiniciátor, jako je H 2O nebo organická halogenová sloučenina.
Mechanismus:
Aniontová polymerace: Aniontová polymerace vyžaduje iniciátor pro zahájení reakce a monomer k vytvoření polymeru. V tomto případě reaktivní aniontová látka zahájí reakci reakcí s monomerem. Výsledným monomerem je karbanion, který poté reaguje s dalším monomerem za vzniku nového karbaniontu. Reakce probíhá přidáním monomeru do rostoucího řetězce stejným způsobem, a tím vzniká polymerní řetězec. Tomu se říká „řetězové šíření“.
Kationtová polymerizace: Reaktivní kationtová látka zahájí reakci tím, že se naváže a přenese svůj náboj na monomer. Výsledný reaktivní monomer poté reaguje s dalším monomerem za vzniku polymeru stejným způsobem jako při aniontové polymeraci.
Reakční rychlost:
Aniontová polymerace: Rychlost aniontových polymeračních reakcí je relativně pomalejší než kationtových polymeračních reakcí, protože záporný náboj na aniontovém iniciátoru může být stabilizován několika dalšími faktory. Když jsou tyto ionty stabilní, stanou se méně reaktivními.
Kationtová polymerace: Rychlost kationtových polymeračních reakcí je relativně rychlejší než aniontové polymerační reakce, protože kationtový iniciátor je velmi reaktivní, obtížně se kontroluje a stabilizuje.
Aplikace:
Aniontová polymerace: Aniontová polymerace se používá k výrobě některých důležitých materiálů, jako jsou polydienové syntetické kaučuky, roztokové styrenové/butadienové kaučuky (SBR) a styrenové termoplastické elastomery.
Kationtová polymerace: Kationtová polymerace se používá při výrobě polyisobutylenu (používaného ve vnitřních trubkách) a poly (N-vinylkarbazolu) (PVK).
