Разница между анионной и катионной полимеризацией

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последнее изменение: 2023-12-16 08:42

Ключевое различие - анионная и катионная полимеризация

Анионная полимеризация и катионная полимеризация - это два типа реакций полимеризации с ростом цепи, которые используются для синтеза различных типов полимеров. Обе эти реакции имеют один и тот же механизм реакции, но инициатор реакции различен. Реакции анионной полимеризации инициируются активными анионными частицами, тогда как реакции катионной полимеризации инициируются активными катионными частицами. Это ключевое различие между анионной и катионной полимеризацией. Обе эти реакции полимеризации чувствительны к используемому растворителю.

Что такое анионная полимеризация?

Анионная полимеризация - это реакция цепного роста, которая начинается с аниона. В анионной полимеризации используются несколько различных типов инициаторов. Эта серия реакций проходит в три этапа: инициирование, развитие цепи и обрыв цепи. Эти реакции полимеризации инициируются нуклеофильным присоединением к двойной связи мономера. Следовательно, инициатор, используемый в реакции, должен быть нуклеофилом.

Инициирование сильным анионом

Что такое катионная полимеризация?

Катионную полимеризацию можно рассматривать как еще одну категорию реакций полимеризации с ростом цепи. Катион инициирует эту реакцию, передавая свой заряд мономеру, что затем приводит к образованию более реакционноспособных частиц. Затем реакционноспособный мономер аналогично реагирует с другими мономерами с образованием полимера. Существует лишь ограниченное количество мономеров, которые могут способствовать цепной реакции катионной полимеризации. Олефины, содержащие электронодонорные заместители и гетероциклы, подходят для этих типов реакций.

Инициирование протонными кислотами

В чем разница между анионной и катионной полимеризацией?

Примеры инициаторов и мономеров:

Мономеры:

Анионная полимеризация: анионная полимеризация происходит с мономерами, имеющими электроноакцепторные группы, такие как нитрил, карбоксил, фенил и винил.

Катионная полимеризация: алкены, содержащие алкокси, фенил, винил и 1,1-диалкильные заместители, являются некоторыми примерами мономеров, используемых в катионной полимеризации.

Инициаторы:

Анионная полимеризация: нуклеофилы, такие как гидроксид, алкоксид, цианид или карбанион, могут действовать как инициаторы анионной полимеризации. Карбанион может происходить из металлоорганических соединений, таких как алкиллитий или реактив Гриньяра.

Катионная полимеризация: электрофильные агенты, такие как галогенводородные кислоты (HCl, HBr, H ₂ SO ₄, HClO ₄), представляют собой одну группу инициаторов, используемых в реакциях катионной полимеризации. Кроме того, кислоты Льюиса (акцепторы электронов) и соединения, способные генерировать ионы карбония, также могут инициировать полимеризацию. Примерами кислот Льюиса являются AlCl ₃, SnCl ₄, BF ₃, TiCl ₄, AgClO ₄ и I ₂. Однако для кислот Льюиса требуется соинициатор, такой как H ₂ O или органическое галогеновое соединение.

Механизм:

Анионная полимеризация: для анионной полимеризации требуется инициатор для начала реакции и мономер для образования полимера. В этом случае реакционноспособные анионные частицы инициируют реакцию, реагируя с мономером. Полученный мономер представляет собой карбанион, который затем вступает в реакцию с другим мономером с образованием нового карбаниона. Реакция протекает путем добавления мономера к растущей цепи таким же образом, и это дает полимерную цепь. Это называется «цепным размножением».

Катионная полимеризация: реакционноспособные катионные частицы инициируют реакцию путем связывания и передачи своего заряда мономеру. Полученный реакционноспособный мономер затем реагирует с другим мономером с образованием полимера таким же образом, как и при анионной полимеризации.

Скорость реакции:

Анионная полимеризация: скорость реакций анионной полимеризации относительно медленнее, чем реакции катионной полимеризации, поскольку отрицательный заряд на анионном инициаторе может быть стабилизирован несколькими другими факторами. Когда эти ионы стабильны, они становятся менее реактивными.

Катионная полимеризация: скорость реакций катионной полимеризации относительно выше, чем реакции анионной полимеризации, потому что катионный инициатор очень реактивен, его трудно контролировать и стабилизировать.

Приложения:

Анионная полимеризация: Анионная полимеризация используется для производства некоторых важных материалов, таких как полидиеновые синтетические каучуки, раствор стирол / бутадиеновых каучуков (SBR) и стирольные термопластичные эластомеры.

Катионная полимеризация: Катионная полимеризация используется в производстве полиизобутилена (используется в камерах) и поли (N-винилкарбазола) (ПВК).