تفاوت کلیدی - پلیمریزاسیون آنیونی در مقابل کاتیونی
پلیمریزاسیون آنیونی و پلیمریزاسیون کاتیونی دو نوع واکنش پلیمریزاسیون رشد زنجیره ای هستند که برای سنتز انواع مختلف پلیمرها استفاده می شوند. هر دو این واکنش مکانیسم واکنش یکسانی دارند، اما آغازگر واکنش متفاوت است. واکنش های پلیمریزاسیون آنیونی توسط یک گونه آنیونی فعال آغاز می شود، در حالی که واکنش های پلیمریزاسیون کاتیونی توسط یک گونه کاتیونی فعال آغاز می شود. این تفاوت اصلی بین پلیمریزاسیون آنیونی و کاتیونی است. هر دو این واکنش های پلیمریزاسیون به حلال مورد استفاده حساس هستند.
پلیمریزاسیون آنیونی چیست؟
پلیمریزاسیون آنیونی یک واکنش رشد زنجیره ای است که توسط یک آنیون آغاز می شود. چندین نوع مختلف آغازگر در پلیمریزاسیون آنیونی استفاده می شود. این سری از واکنش ها در سه مرحله انجام می شود: شروع، انتشار زنجیره و خاتمه زنجیره. این واکنش های پلیمریزاسیون با افزودن هسته دوست به پیوند دوگانه مونومر آغاز می شود. بنابراین، آغازگر مورد استفاده در واکنش باید یک هسته دوست باشد.
شروع از طریق آنیون قوی
پلیمریزاسیون کاتیونی چیست؟
پلیمریزاسیون کاتیونی را می توان به عنوان دسته دیگری از واکنش های پلیمریزاسیون رشد زنجیره ای در نظر گرفت. یک کاتیون این واکنش را با انتقال بار خود به یک مونومر آغاز می کند که سپس منجر به تولید گونه های واکنش پذیرتر می شود.در مرحله بعد، مونومر واکنشی به طور مشابه با مونومرهای دیگر واکنش می دهد تا یک پلیمر را تشکیل دهد. تنها تعداد محدودی مونومر وجود دارد که می تواند واکنش زنجیره ای پلیمریزاسیون کاتیونی را تسهیل کند. الفین های حاوی جایگزین های الکترون دهنده و هتروسیکل ها برای این نوع واکنش ها مناسب هستند.
شروع با اسیدهای پروتیک
تفاوت بین پلیمریزاسیون آنیونی و کاتیونی چیست؟
نمونه‌هایی از آغازگرها و مونومرها:
Monomers:
پلیمریزاسیون آنیونی: پلیمریزاسیون آنیونی با مونومرهایی انجام می شود که دارای گروه های الکترون گیر مانند نیتریل، کربوکسیل، فنیل و وینیل هستند.
پلیمریزاسیون کاتیونی: آلکن‌های دارای جایگزین‌های آلکوکسی، فنیل، وینیل و 1، 1-دیالکیل نمونه‌هایی از مونومرهای مورد استفاده در پلیمریزاسیون کاتیونی هستند.
آغازگر:
پلیمریزاسیون آنیونی: هسته دوست ها مانند هیدروکسید، آلکوکسید، سیانید یا کربنیون می توانند به عنوان آغازگر در پلیمریزاسیون آنیونی عمل کنند. کربنیون می تواند از گونه های آلی فلزی مانند آلکیل لیتیوم یا معرف گریگنارد منشاء بگیرد.
پلیمریزاسیون کاتیونی: عوامل الکتروفیلیک مانند اسیدهای هالوهیدریک (HCl، HBr، H2SO4، HClO 4) یک گروه از آغازگرها هستند که در واکنش های پلیمریزاسیون کاتیونی استفاده می شوند. علاوه بر این، اسیدهای لوئیس (پذیرنده های الکترون) و ترکیباتی که قادر به تولید یون کربن هستند نیز می توانند پلیمریزاسیون را آغاز کنند. نمونه‌هایی از اسیدهای لوئیس عبارتند از: AlCl3، SnCl4، BF3، TiCl 4، AgClO4، و I2 با این حال، اسیدهای لوئیس به یک آغازگر کمکی مانند H نیاز دارند. 2O یا یک ترکیب هالوژن آلی.
مکانیسم:
پلیمریزاسیون آنیونی: پلیمریزاسیون آنیونی به یک آغازگر برای شروع واکنش و یک مونومر برای تشکیل پلیمر نیاز دارد.در این حالت، یک گونه آنیونی فعال واکنش را با واکنش با یک مونومر آغاز می کند. مونومر به دست آمده یک کربانیون است که سپس با مونومر دیگری واکنش می دهد و یک کربنیون جدید تشکیل می دهد. واکنش با افزودن یک مونومر به زنجیره در حال رشد به همین ترتیب ادامه می یابد و این باعث تولید زنجیره پلیمری می شود. به این "تکثیر زنجیره ای" می گویند.
پلیمریزاسیون کاتیونی: یک گونه کاتیونی فعال واکنش را با اتصال و انتقال بار خود به یک مونومر آغاز می کند. سپس مونومر واکنشی به دست آمده با مونومر دیگری واکنش می دهد و پلیمری را به همان روشی که در پلیمریزاسیون آنیونی ایجاد می شود، تشکیل می دهد.
نرخ واکنش:
پلیمریزاسیون آنیونی: سرعت واکنش های پلیمریزاسیون آنیونی نسبتاً کندتر از واکنش های پلیمریزاسیون کاتیونی است زیرا بار منفی آغازگر آنیونی را می توان با چندین عامل دیگر تثبیت کرد. وقتی این یون ها پایدار باشند، واکنش کمتری خواهند داشت.
پلیمریزاسیون کاتیونی: سرعت واکنش های پلیمریزاسیون کاتیونی نسبتاً سریعتر از واکنش های پلیمریزاسیون آنیونی است زیرا آغازگر کاتیونی بسیار واکنش پذیر است، کنترل و تثبیت آن دشوار است.
برنامه های کاربردی:
پلیمریزاسیون آنیونی: پلیمریزاسیون آنیونی برای تولید برخی مواد مهم مانند لاستیک های مصنوعی پلی دی ان، لاستیک های محلول استایرن/بوتادین (SBR) و الاستومرهای گرمانرم استایرنی استفاده می شود.
پلیمریزاسیون کاتیونی: پلیمریزاسیون کاتیونی در تولید پلی ایزوبوتیلن (مورد استفاده در لوله های داخلی) و پلی (N-vinylcarbazole) (PVK) استفاده می شود.
