Unterschied zwischen der anionischen und kationischen Polymerisation

Hauptunterschied - Anionische gegenüber kationischer 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, der Reaktionsinitiator ist jedoch unterschiedlich. Anionische Polymerisationsreaktionen werden von einer aktiven anionischen Spezies initiiert, während die kationischen Polymerisationsreaktionen von einer aktiven kationischen Spezies initiiert werden. Dies ist das Hauptunterschied zwischen anionischer und kationischer Polymerisation. Beide Polymerisationsreaktionen sind empfindlich gegenüber dem verwendeten Lösungsmittel.

Was ist anionische Polymerisation??

Anionische Polymerisation ist eine Kettenwachstumsreaktion, die mit einem Anion beginnt. Bei der anionischen Polymerisation werden verschiedene Arten von Initiatoren verwendet. Diese Reihe von Reaktionen läuft in drei Schritten ab: Initiierung, Kettenausbreitung und Kettenabbruch. Diese Polymerisationsreaktionen werden durch nucleophile Addition an die Doppelbindung des Monomers initiiert. Daher sollte der in der Reaktion verwendete Initiator ein Nukleophil sein.

Initiierung durch starkes Anion

Was ist kationische Polymerisation??

Die kationische Polymerisation kann als eine andere Kategorie von Kettenwachstumspolymerisationsreaktionen angesehen werden. Ein Kation initiiert diese Reaktion, indem es seine Ladung auf ein Monomer überträgt, wodurch eine reaktivere Spezies entsteht. Als nächstes reagiert das reaktive Monomer auf ähnliche Weise mit anderen Monomeren, um ein Polymer zu bilden. Es gibt nur eine begrenzte Anzahl von Monomeren, die die kationische Polymerisationskettenreaktion 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 einer anionischen und kationischen 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: Nukleophile wie Hydroxid, Alkoxid, Cyanid oder ein Carbanion können als Initiatoren bei der anionischen Polymerisation wirken. Das Carbanion kann von organometallischen Spezies wie Alkyllithium oder Grignard-Reagens stammen.

Kationische Polymerisation: Elektrophile Agenzien wie Halogenhydrogensäuren (HCl, HBr, H₂SO₄, HClO₄) sind eine Gruppe von Initiatoren, die in den kationischen Polymerisationsreaktionen verwendet werden. Außerdem können Lewis-Säuren (Elektronenakzeptoren) und Verbindungen, die Carboniumionen erzeugen können, auch die Polymerisation initiieren. Beispiele für Lewis-Säuren sind AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgClO₄, und ich₂. Lewis-Säuren erfordern jedoch einen Co-Initiator wie H.₂O oder eine organische Halogenverbindung.

Mechanismus:

Anionische Polymerisation: Die anionische Polymerisation erfordert einen Initiator zum Starten der Reaktion und ein Monomer zur Bildung 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 zu einem neuen Carbanion reagiert. Die Reaktion verläuft durch Zugabe eines Monomers zu der wachsenden Kette auf dieselbe 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 an ein Monomer. Das resultierende reaktive Monomer reagiert dann mit einem anderen Monomer unter Bildung eines Polymers auf dieselbe Weise wie bei der anionischen Polymerisation.

Reaktionsrate:       

Anionische Polymerisation: Die Geschwindigkeit der anionischen Polymerisationsreaktionen ist relativ langsamer als die kationischen Polymerisationsreaktionen, da die negative Ladung des anionischen Initiators 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 die anionischer Polymerisationsreaktionen, da der kationische Initiator sehr reaktiv ist, schwer zu kontrollieren und zu stabilisieren ist.

Anwendungen:

Anionische Polymerisation: Anionische Polymerisation wird zur Herstellung einiger wichtiger Materialien wie Polydiensynthetikkautschuk, Lösungsstyrol / Butadienkautschuk (SBR) und thermoplastischen Styrolelastomeren verwendet.

Kationische Polymerisation: Kationische Polymerisation wird bei der Herstellung von Polyisobutylen (verwendet in Schläuchen) und Poly (N-vinylcarbazol) (PVK) verwendet..

Verweise: "Kationische Polymerisation". Wikipedia. "Anionische Additionspolymerisation". Wikipedia “Katonische Vinly-Polymerisation”Polymerscience-Lernzentrum "Polymerisationsreaktionen". Bodner Research Lab

Mit freundlicher Genehmigung: "Protic acid Initiation" Von MatChem121 - Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia "AAP Init Strong Anion" Von Chem538grp1w09 - Eigene Arbeit (Public Domain) via Commons Wikimedia