Hauptunterschied - Anionische vs. kationische Polymerisation
Anionische Polymerisation und kationische Polymerisation sind zwei Arten von Kettenwachstumspolymerisationsreaktionen, die zur Synthese verschiedener Arten von Polymeren verwendet werden. Beide Reaktionen haben den gleichen Reaktionsmechanismus, aber der Reaktionsinitiator ist unterschiedlich. Anionische Polymerisationsreaktionen werden von einer aktiven anionischen Spezies initiiert, während die kationischen Polymerisationsreaktionen von einer aktiven kationischen Spezies initiiert werden. Dies ist der Hauptunterschied zwischen anionischer und kationischer Polymerisation. Diese beiden Polymerisationsreaktionen sind empfindlich gegenüber dem verwendeten Lösungsmittel.
Was ist anionische Polymerisation?
Die anionische Polymerisation ist eine Kettenwachstumsreaktion, die mit einem Anion beginnt. Bei der anionischen Polymerisation werden verschiedene Arten von Initiatoren verwendet. Diese Reihe von Reaktionen erfolgt in drei Schritten: Initiierung, Kettenausbreitung und Kettenabbruch. Diese Polymerisationsreaktionen werden durch nukleophile Addition an die Doppelbindung des Monomers ausgelöst. Daher sollte der in der Reaktion verwendete Initiator ein Nucleophil sein.
Initiation durch starkes Anion
Was ist kationische Polymerisation?
Die kationische Polymerisation kann als eine weitere Kategorie von Kettenwachstumspolymerisationsreaktionen angesehen werden. Ein Kation initiiert diese Reaktion, indem es seine Ladung auf ein Monomer überträgt, was dann zur Bildung einer reaktiveren Spezies führt. Als nächstes reagiert das reaktive Monomer ähnlich mit anderen Monomeren unter Bildung eines Polymers. Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Monomeren, die die Kettenreaktion der kationischen Polymerisation erleichtern können. Für diese Art von Reaktionen sind Olefine geeignet, die elektronenspendende Substituenten und Heterocyclen enthalten.
Initiierung durch protische Säuren
Was ist der Unterschied zwischen anionischer und kationischer Polymerisation?
Beispiele für Initiatoren und Monomere:
Monomere:
Anionische Polymerisation: Die anionische Polymerisation findet mit Monomeren mit elektronenziehenden Gruppen wie Nitril, Carboxyl, Phenyl und Vinyl statt.
Kationische Polymerisation: Alkene mit Alkoxy-, Phenyl-, Vinyl- und 1,1-Dialkylsubstituenten sind einige Beispiele für Monomere, die bei der kationischen Polymerisation verwendet werden.
Initiatoren:
Anionische Polymerisation: Nucleophile wie Hydroxid, Alkoxid, Cyanid oder ein Carbanion können als Initiatoren bei der anionischen Polymerisation wirken. Das Carbanion kann von metallorganischen Spezies wie Alkyllithium oder Grignard-Reagenz stammen.
Kationische Polymerisation: Elektrophile Mittel wie Halogenwasserstoffsäuren (HCl, HBr, H 2 SO 4, HClO 4) sind eine Gruppe von Initiatoren, die in den kationischen Polymerisationsreaktionen verwendet werden. Darüber hinaus können Lewis-Säuren (Elektronenakzeptoren) und Verbindungen, die Carboniumionen erzeugen können, auch die Polymerisation initiieren. Beispiele für Lewis-Säuren sind AlCl 3, SnCl 4, BF 3, TiCl 4, AgClO 4 und I 2. Lewis-Säuren erfordern jedoch einen Co-Initiator wie H 2 O oder eine organische Halogenverbindung.
Mechanismus:
Anionische Polymerisation: Die anionische Polymerisation erfordert einen Initiator zum Starten der Reaktion und ein Monomer zum Bilden des Polymers. In diesem Fall initiiert eine reaktive anionische Spezies die Reaktion durch Reaktion mit einem Monomer. Das resultierende Monomer ist ein Carbanion, das dann mit einem anderen Monomer unter Bildung eines neuen Carbanions reagiert. Die Reaktion verläuft durch Zugabe eines Monomers zur wachsenden Kette auf die gleiche Weise, und dies erzeugt die Polymerkette. Dies wird als "Kettenausbreitung" bezeichnet.
Kationische Polymerisation: Eine reaktive kationische Spezies initiiert die Reaktion durch Binden und Übertragen ihrer Ladung auf ein Monomer. Das resultierende reaktive Monomer reagiert dann mit einem anderen Monomer unter Bildung eines Polymers auf die gleiche Weise wie bei der anionischen Polymerisation.
Reaktionsrate:
Anionische Polymerisation: Die Geschwindigkeit der anionischen Polymerisationsreaktionen ist relativ langsamer als die der kationischen Polymerisationsreaktionen, da die negative Ladung am anionischen Initiator durch mehrere andere Faktoren stabilisiert werden kann. Wenn diese Ionen stabil sind, werden sie weniger reaktiv.
Kationische Polymerisation: Die Geschwindigkeit der kationischen Polymerisationsreaktionen ist relativ schneller als bei anionischen Polymerisationsreaktionen, da der kationische Initiator sehr reaktiv ist, schwer zu kontrollieren und zu stabilisieren ist.
Anwendungen:
Anionische Polymerisation: Anionische Polymerisation wird verwendet, um einige wichtige Materialien wie synthetische Polydienkautschuke, Lösungsstyrol / Butadien-Kautschuke (SBR) und thermoplastische Styrolelastomere herzustellen.
Kationische Polymerisation: Die kationische Polymerisation wird zur Herstellung von Polyisobutylen (in Innenrohren verwendet) und Poly (N-vinylcarbazol) (PVK) verwendet.
