Pagrindinis skirtumas – anijoninė ir katijoninė polimerizacija
Anijoninė polimerizacija ir katijoninė polimerizacija yra dviejų tipų grandinės augimo polimerizacijos reakcijos, naudojamos įvairių tipų polimerams sintetinti. Abi šios reakcijos turi tą patį reakcijos mechanizmą, tačiau reakcijos iniciatorius yra skirtingas. Anijonines polimerizacijos reakcijas inicijuoja aktyvios anijoninės rūšys, o katijoninės polimerizacijos reakcijas inicijuoja aktyvios katijoninės rūšys. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp anijoninės ir katijoninės polimerizacijos. Abi šios polimerizacijos reakcijos yra jautrios naudojamam tirpikliui.
Kas yra anijoninė polimerizacija?
Anijoninė polimerizacija yra grandinės augimo reakcija, kuri prasideda anijonu. Anijoninėje polimerizacijoje naudojami keli skirtingi iniciatorių tipai. Ši reakcijų serija vyksta trimis etapais: inicijavimas, grandinės plitimas ir grandinės nutraukimas. Šios polimerizacijos reakcijos inicijuojamos nukleofiliniu būdu pridedant prie dvigubos monomero jungties. Todėl reakcijoje naudojamas iniciatorius turi būti nukleofilas.
Iniciacija per stiprų anijoną
Kas yra katijoninė polimerizacija?
Katijoninė polimerizacija gali būti laikoma dar viena grandinės augimo polimerizacijos reakcijų kategorija. Katijonas inicijuoja šią reakciją, perkeldamas savo krūvį į monomerą, dėl kurio susidaro reaktyvesnės rūšys. Tada reaktyvusis monomeras panašiai reaguoja su kitais monomerais, sudarydamas polimerą. Yra tik ribotas skaičius monomerų, kurie gali palengvinti katijoninės polimerizacijos grandininę reakciją. Šio tipo reakcijoms tinka olefinai, turintys elektronus dovanojančių pakaitų ir heterociklų.
Inicijavimas protoninėmis rūgštimis
Kuo skiriasi anijoninė ir katijoninė polimerizacija?
Iniciatorių ir monomerų pavyzdžiai:
Monomai:
Anijoninė polimerizacija: anijoninė polimerizacija vyksta naudojant monomerus, turinčius elektronus sutraukiančias grupes, tokias kaip nitrilas, karboksilas, fenilas ir vinilas.
Katijoninė polimerizacija: Alkenai, turintys alkoksi, fenilo, vinilo ir 1,1-dialkilo pakaitus, yra keletas monomerų, naudojamų katijoninėje polimerizacijoje, pavyzdžiai.
Iniciatoriai:
Anijoninė polimerizacija: Nukleofilai, tokie kaip hidroksidas, alkoksidas, cianidas arba karbanionas, gali veikti kaip anijoninės polimerizacijos iniciatoriai. Karbanionas gali kilti iš organinių metalų rūšių, pvz., alkilo ličio arba Grignardo reagento.
Katijoninė polimerizacija: elektrofilinės medžiagos, pvz., halogenidinės rūgštys (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) yra viena iniciatorių grupė, naudojama katijoninės polimerizacijos reakcijose. Be to, Lewis rūgštys (elektronų akceptoriai) ir junginiai, galintys generuoti karbo jonus, taip pat gali inicijuoti polimerizaciją. Lewis rūgščių pavyzdžiai: AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 ir I2 Tačiau Lewis rūgštims reikalingas bendrainiciatorius, pvz., H 2O arba organinis halogeninis junginys.
Mechanizmas:
Anijoninė polimerizacija: anijoninei polimerizacijai reikalingas iniciatorius reakcijai pradėti ir monomeras, kad susidarytų polimeras. Šiuo atveju reaktyviosios anijoninės rūšys inicijuoja reakciją reaguodamos su monomeru. Gautas monomeras yra karbanionas, kuris vėliau reaguoja su kitu monomeru ir sudaro naują karbanioną. Reakcija vyksta tuo pačiu būdu pridedant monomerą į auginimo grandinę, ir taip susidaro polimero grandinė. Tai vadinama „grandinės sklidimu“.
Katijoninė polimerizacija: Reaktyvioji katijoninė rūšis inicijuoja reakciją, surišdama ir perkeldama savo krūvį į monomerą. Tada gautas reaktyvusis monomeras reaguoja su kitu monomeru, sudarydamas polimerą taip pat, kaip ir anijoninės polimerizacijos metu.
Reakcijos greitis:
Anijoninė polimerizacija: Anijoninės polimerizacijos reakcijų greitis yra santykinai lėtesnis nei katijoninės polimerizacijos reakcijos, nes neigiamą anijoninio iniciatoriaus krūvį gali stabilizuoti keli kiti veiksniai. Kai šie jonai bus stabilūs, jie taps mažiau reaktyvūs.
Katijoninė polimerizacija: katijoninės polimerizacijos reakcijų greitis yra santykinai greitesnis nei anijoninės polimerizacijos reakcijos, nes katijoninis iniciatorius yra labai reaktyvus, jį sunku kontroliuoti ir stabilizuoti.
Programos:
Anijoninė polimerizacija: anijoninė polimerizacija naudojama kai kurioms svarbioms medžiagoms, tokioms kaip polidieno sintetiniai kaučiukai, stireno/butadieno gumos tirpalai (SBR) ir stireniniai termoplastiniai elastomerai, gaminti.
Katijoninė polimerizacija: katijoninė polimerizacija naudojama poliizobutileno (naudojamo vidiniuose vamzdeliuose) ir poli (N-vinilkarbazolo) (PVK) gamyboje.
