Belangrijk verschil - Anionische versus kationische polymerisatie
Anionische polymerisatie en kationische polymerisatie zijn twee soorten ketengroeipolymerisatiereacties die worden gebruikt om verschillende soorten polymeren te synthetiseren. Beide reacties hebben hetzelfde reactiemechanisme, maar de reactie-initiator is anders. Anionische polymerisatiereacties worden geïnitieerd door een actieve anionische soort, terwijl de kationische polymerisatiereacties worden geïnitieerd door een actieve kationische soort. Dit is het belangrijkste verschil tussen anionische en kationische polymerisatie. Deze beide polymerisatiereacties zijn gevoelig voor het gebruikte oplosmiddel.
Wat is anionische polymerisatie?
Anionische polymerisatie is een kettinggroeireactie die begint met een anion. Bij anionische polymerisatie worden verschillende soorten initiatoren gebruikt. Deze reeks reacties vindt plaats in drie stappen: initiatie, ketenvoortplanting en ketenbeëindiging. Deze polymerisatiereacties worden geïnitieerd door nucleofiele toevoeging aan de dubbele binding van het monomeer. Daarom moet de initiator die bij de reactie wordt gebruikt een nucleofiel zijn.
Initiatie door sterk anion
Wat is kationische polymerisatie?
Kationische polymerisatie kan worden beschouwd als een andere categorie van ketengroeipolymerisatiereacties. Een kation initieert deze reactie door zijn lading over te dragen aan een monomeer, wat vervolgens resulteert in het produceren van een reactiever soort. Vervolgens reageert het reactieve monomeer op dezelfde manier met andere monomeren om een polymeer te vormen. Er is slechts een beperkt aantal monomeren die de kationische polymerisatiekettingreactie kunnen vergemakkelijken. Olefinen die elektronendonerende substituenten en heterocycli bevatten, zijn geschikt voor dit soort reacties.
Initiatie door protische zuren
Wat is het verschil tussen anionische en kationische polymerisatie?
Voorbeelden van initiatiefnemers en monomeren:
Monomeren:
Anionische polymerisatie: anionische polymerisatie vindt plaats met monomeren met elektronenzuigende groepen zoals nitril, carboxyl, fenyl en vinyl.
Kationische polymerisatie: Alkenen met alkoxy-, fenyl-, vinyl- en 1,1-dialkylsubstituenten zijn enkele voorbeelden van monomeren die worden gebruikt bij de kationische polymerisatie.
Initiatiefnemers:
Anionische polymerisatie: nucleofielen zoals hydroxide, alkoxide, cyanide of een carbanion kunnen fungeren als initiatoren bij anionische polymerisatie. Het carbanion kan afkomstig zijn van organometaalsoorten zoals alkyllithium of Grignard-reagens.
Kationische polymerisatie: Elektrofiele middelen zoals halohydrische zuren (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) zijn een groep initiatoren die worden gebruikt in de kationische polymerisatiereacties. Bovendien kunnen lewiszuren (elektronenacceptoren) en verbindingen die carboniumionen kunnen genereren ook polymerisatie initiëren. Voorbeelden van Lewis-zuren zijn AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 en I2 Lewiszuren vereisen echter een mede-initiator zoals H 2O of een organische halogeenverbinding.
Mechanisme:
Anionische polymerisatie: Anionische polymerisatie vereist een initiator om de reactie te starten en een monomeer om het polymeer te vormen. In dit geval initieert een reactieve anionische soort de reactie door te reageren met een monomeer. Het resulterende monomeer is een carbanion, dat vervolgens reageert met een ander monomeer om een nieuw carbanion te vormen. De reactie verloopt door op dezelfde manier een monomeer aan de groeiende keten toe te voegen, en dit levert de polymeerketen op. Dit wordt "ketenvoortplanting" genoemd.
Kationische polymerisatie: een reactieve kationische soort initieert de reactie door te binden en zijn lading over te dragen aan een monomeer. Het resulterende reactieve monomeer reageert vervolgens met een ander monomeer om een polymeer te vormen op dezelfde manier als bij anionische polymerisatie.
Reactiesnelheid:
Anionische polymerisatie: de snelheid van de anionische polymerisatiereacties is relatief langzamer dan de kationische polymerisatiereacties omdat de negatieve lading op de anionische initiator kan worden gestabiliseerd door verschillende andere factoren. Als deze ionen stabiel zijn, worden ze minder reactief.
Kationische polymerisatie: de snelheid van de kationische polymerisatiereacties is relatief sneller dan die van anionische polymerisatiereacties omdat de kationische initiator zeer reactief is, moeilijk te controleren en te stabiliseren.
Toepassingen:
Anionische polymerisatie: anionische polymerisatie wordt gebruikt om enkele belangrijke materialen te vervaardigen, zoals synthetische polydieenrubbers, oplossingsstyreen/butadieenrubbers (SBR) en styreen thermoplastische elastomeren.
Kationische polymerisatie: Kationische polymerisatie wordt gebruikt bij de productie van polyisobutyleen (gebruikt in binnenbanden) en poly (N-vinylcarbazol) (PVK).
