Mahalagang Pagkakaiba – Anionic vs Cationic Polymerization
Ang Anionic polymerization at cationic polymerization ay dalawang uri ng chain growth polymerization reactions na ginagamit upang mag-synthesize ng iba't ibang uri ng polymer. Ang parehong mga reaksyong ito ay may parehong mekanismo ng reaksyon, ngunit ang reaksyon na nagsisimula ay naiiba. Ang mga reaksyon ng anionic polymerization ay pinasimulan ng isang aktibong anionic species, samantalang ang mga reaksyon ng cationic polymerization ay pinasimulan ng isang aktibong cationic species. Ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng anionic at cationic polymerization. Parehong sensitibo ang mga reaksyong polymerization na ito sa ginamit na solvent.
Ano ang Anionic Polymerization?
Ang Anionic polymerization ay isang chain growth reaction na nagsisimula sa isang anion. Maraming iba't ibang uri ng mga initiator ang ginagamit sa anionic polymerization. Ang serye ng mga reaksyong ito ay nagaganap sa tatlong hakbang: pagsisimula, pagpapalaganap ng kadena, at pagwawakas ng kadena. Ang mga reaksyong polymerization na ito ay pinasimulan ng nucleophilic na karagdagan sa double bond ng monomer. Samakatuwid, ang initiator na ginamit sa reaksyon ay dapat na isang nucleophile.
Pagsisimula sa pamamagitan ng malakas na anion
Ano ang Cationic Polymerization?
Cationic polymerization ay maaaring ituring bilang isa pang kategorya ng chain growth polymerization reactions. Sinisimulan ng isang cation ang reaksyong ito sa pamamagitan ng paglilipat ng singil nito sa isang monomer, na nagreresulta sa paggawa ng mas reaktibong species. Susunod, ang reaktibong monomer ay tumutugon nang katulad sa iba pang mga monomer upang bumuo ng isang polimer. Mayroon lamang isang limitadong bilang ng mga monomer na maaaring mapadali ang cationic polymerization chain reaction. Ang mga olefin na naglalaman ng electron-donating substituents at heterocycles ay angkop para sa mga ganitong uri ng reaksyon.
Pagsisimula ng mga protic acid
Ano ang pagkakaiba ng Anionic at Cationic Polymerization?
Mga Halimbawa ng Mga Nagsimula at Monomer:
Monomer:
Anionic Polymerization: Nagaganap ang Anionic polymerization sa mga monomer na mayroong mga electron-withdrawing group gaya ng nitrile, carboxyl, phenyl, at vinyl.
Cationic Polymerization: Ang mga alkenes na may alkoxy, phenyl, vinyl at 1, 1-dialkyl substituents ay ilang halimbawa ng mga monomer na ginamit sa cationic polymerization.
Initiators:
Anionic Polymerization: Ang mga nucleophile gaya ng hydroxide, alkoxide, cyanide o isang carbanion ay maaaring kumilos bilang mga nagsisimula sa anionic polymerization. Ang carbanion ay maaaring magmula sa organometallic species gaya ng alkyl lithium o Grignard reagent.
Cationic Polymerization: Mga electrophilic agent tulad ng halohydric acids (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) ay isang pangkat ng mga initiator na ginagamit sa mga reaksyon ng cationic polymerization. Bilang karagdagan, ang mga lewis acid (mga electron acceptor) at mga compound na may kakayahang makabuo ng mga carbonium ions ay maaari ding magpasimula ng polimerisasyon. Ang mga halimbawa ng mga Lewis acid ay AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4, at I2 Gayunpaman, ang mga lewis acid ay nangangailangan ng isang co-initiator gaya ng H 2O o isang organic halogen compound.
Mekanismo:
Anionic Polymerization: Ang Anionic polymerization ay nangangailangan ng isang initiator upang simulan ang reaksyon at isang monomer upang mabuo ang polymer. Sa kasong ito, ang isang reaktibo na anionic species ay nagsisimula ng reaksyon sa pamamagitan ng pagtugon sa isang monomer. Ang resultang monomer ay isang carbanion, na pagkatapos ay tumutugon sa isa pang monomer upang bumuo ng isang bagong carbanion. Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang monomer sa lumalaking kadena sa parehong paraan, at ito ay gumagawa ng polymer chain. Ito ay tinatawag na “chain propagation.”
Cationic Polymerization: Ang isang reaktibong cationic species ay nagpapasimula ng reaksyon sa pamamagitan ng pagbubuklod at paglilipat ng singil nito sa isang monomer. Ang resultang reactive monomer pagkatapos ay tumutugon sa isa pang monomer upang bumuo ng isang polimer sa parehong paraan tulad ng sa anionic polymerization.
Reaction Rate:
Anionic Polymerization: Ang rate ng mga reaksyon ng anionic polymerization ay medyo mas mabagal kaysa sa mga reaksyon ng cationic polymerization dahil ang negatibong singil sa anionic initiator ay maaaring patatagin ng ilang iba pang mga kadahilanan. Kapag stable ang mga ion na ito, magiging hindi gaanong reaktibo ang mga ito.
Cationic Polymerization: Ang rate ng cationic polymerization reactions ay medyo mas mabilis kaysa sa anionic polymerization reactions dahil ang cationic initiator ay napaka-reaktibo, mahirap kontrolin at patatagin.
Mga Application:
Anionic Polymerization: Ang Anionic polymerization ay ginagamit sa paggawa ng ilang mahahalagang materyales gaya ng polydiene synthetic rubbers, solution styrene/butadiene rubbers (SBR), at styrenic thermoplastic elastomer.
Cationic Polymerization: Ang cationic polymerization ay ginagamit sa paggawa ng polyisobutylene (ginagamit sa inner tubes) at poly (N-vinylcarbazole) (PVK).
