Galvenā atšķirība - anjonu un katjonu polimerizācija
Anjonu polimerizācija un katjonu polimerizācija ir divu veidu ķēdes augšanas polimerizācijas reakcijas, ko izmanto dažādu veidu polimēru sintezēšanai. Abām šīm reakcijām ir vienāds reakcijas mehānisms, bet reakcijas ierosinātājs ir atšķirīgs. Anjonu polimerizācijas reakcijas ierosina aktīvās anjonu sugas, savukārt katjonu polimerizācijas reakcijas ierosina aktīvās katjonu sugas. Šī ir galvenā atšķirība starp anjonu un katjonu polimerizāciju. Abas šīs polimerizācijas reakcijas ir jutīgas pret izmantoto šķīdinātāju.
Kas ir anjonu polimerizācija?
Anjonu polimerizācija ir ķēdes augšanas reakcija, kas sākas ar anjonu. Anjonu polimerizācijā tiek izmantoti dažādi iniciatoru veidi. Šī reakciju sērija notiek trīs posmos: iniciācija, ķēdes izplatīšanās un ķēdes pārtraukšana. Šīs polimerizācijas reakcijas tiek uzsāktas ar nukleofīlo pievienošanu monomēra dubultsaitei. Tāpēc reakcijā izmantotajam iniciatoram ir jābūt nukleofilam.
Iniciācija caur spēcīgu anjonu
Kas ir katjonu polimerizācija?
Katjonu polimerizāciju var uzskatīt par citu ķēdes augšanas polimerizācijas reakciju kategoriju. Katjons ierosina šo reakciju, pārnesot savu lādiņu uz monomēru, kā rezultātā veidojas reaktīvāka suga. Pēc tam reaktīvais monomērs reaģē līdzīgi ar citiem monomēriem, veidojot polimēru. Ir tikai ierobežots skaits monomēru, kas var atvieglot katjonu polimerizācijas ķēdes reakciju. Šāda veida reakcijām ir piemēroti olefīni, kas satur elektronus nododošus aizvietotājus un heterociklus.
Iniciācija ar protoskābēm
Kāda ir atšķirība starp anjonu un katjonu polimerizāciju?
Iniciatoru un monomēru piemēri:
Monomi:
Anjonu polimerizācija: anjonu polimerizācija notiek ar monomēriem, kuros ir elektronus izvelkas grupas, piemēram, nitrils, karboksilgrupa, fenils un vinils.
Katjonu polimerizācija: daži katjonu polimerizācijā izmantoto monomēru piemēri ir alkēni ar alkoksi-, fenil-, vinila un 1,1-dialkilgrupu aizvietotājiem.
Iniciatori:
Anjonu polimerizācija: nukleofīli, piemēram, hidroksīds, alkoksīds, cianīds vai karbanions, var darboties kā anjonu polimerizācijas iniciatori. Karbanjona izcelsme var būt no metālorganiskām sugām, piemēram, alkillitija vai Grignāra reaģenta.
Katjonu polimerizācija: elektrofīlas vielas, piemēram, halogēnskābes (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) ir viena iniciatoru grupa, ko izmanto katjonu polimerizācijas reakcijās. Turklāt Lūisa skābes (elektronu akceptori) un savienojumi, kas spēj radīt karbonija jonus, var arī ierosināt polimerizāciju. Lūisa skābju piemēri ir AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 un I2 Tomēr Lūisa skābēm ir nepieciešams līdziniciators, piemēram, H 2O vai organisks halogēna savienojums.
Mehānisms:
Anjonu polimerizācija: anjonu polimerizācijai ir nepieciešams iniciators, lai sāktu reakciju, un monomērs, lai izveidotu polimēru. Šajā gadījumā reaktīvās anjonu sugas ierosina reakciju, reaģējot ar monomēru. Iegūtais monomērs ir karbanions, kas pēc tam reaģē ar citu monomēru, veidojot jaunu karbaniju. Reakcija notiek, tādā pašā veidā pievienojot augošajai ķēdei monomēru, un tādējādi veidojas polimēra ķēde. To sauc par “ķēdes izplatīšanos”.
Katjonu polimerizācija: reaktīvas katjonu sugas ierosina reakciju, saistoties un pārnesot savu lādiņu uz monomēru. Iegūtais reaktīvais monomērs pēc tam reaģē ar citu monomēru, veidojot polimēru tādā pašā veidā kā anjonu polimerizācijā.
Reakcijas ātrums:
Anjonu polimerizācija: Anjonu polimerizācijas reakciju ātrums ir salīdzinoši lēnāks nekā katjonu polimerizācijas reakciju ātrums, jo anjonu iniciatora negatīvo lādiņu var stabilizēt ar vairākiem citiem faktoriem. Kad šie joni ir stabili, tie kļūs mazāk reaģējoši.
Katjonu polimerizācija: katjonu polimerizācijas reakciju ātrums ir salīdzinoši ātrāks nekā anjonu polimerizācijas reakciju ātrums, jo katjonu iniciators ir ļoti reaģējošs, to ir grūti kontrolēt un stabilizēt.
Pieteikumi:
Anjonu polimerizācija: anjonu polimerizāciju izmanto, lai ražotu dažus svarīgus materiālus, piemēram, polidiēna sintētiskās gumijas, stirola/butadiēna gumijas (SBR) un stirola termoplastiskus elastomērus.
Katjonu polimerizācija: katjonu polimerizāciju izmanto poliizobutilēna (izmanto iekšējās caurulēs) un poli (N-vinilkarbazola) (PVK) ražošanā.
