Ионная полимеризация - Ionic polymerization - Wikipedia

ИЮПАК определение
Цепная полимеризация в котором активные центры представляют собой ионы или ионные пары.

Примечание 1: Обычно концами цепи являются ионы, хотя ионы также могут быть ионными.

на молекулы мономера, как при полимеризации активированного мономера.

Примечание 2: ионы могут также присутствовать в форме более высоких агрегатов.

которые обычно менее реактивны, чем неагрегированные виды.

Изменено из более раннего определения.[1]

Penczek S .; Моад, Г. Pure Appl. Chem., 2008, 80(10), 2163-2193

Ионная полимеризация - это полимеризация с ростом цепи в которых активными центрами являются ионы или ионные пары.[2]Его можно рассматривать как альтернативу радикальной полимеризации и может относиться к анионная полимеризация или же катионная полимеризация.[3]

Как и с радикальная полимеризация, реакции инициируются реактивным соединением. Для катионной полимеризации титан-, бор-, алюминий- и олово-галогенид комплексы с водой, спиртами или оксоний соли полезны в качестве инициаторов, а также сильные кислоты и соли, такие как KHSO4.[4] Между тем, металлы группы 1, такие как литий, натрий и калий, и их органические соединения (например, нафталин натрия) служат эффективными анионными инициаторами. И в анионной, и в катионной полимеризации каждому заряженному концу цепи (отрицательному и положительному соответственно) соответствует противоион противоположного заряда, исходящего от инициатора. Из-за стабильности заряда, необходимой для ионной полимеризации, мономеров, которые можно полимеризовать этим методом, мало по сравнению с мономерами, доступными для свободнорадикальной полимеризации. Стабильные катионы полимеризации возможны только при использовании мономеров с электрон-выпускающие группы, и стабильные анионы с мономерами с электроноакцепторные группы в качестве заместителей.

Хотя скорость радикальной полимеризации почти полностью определяется химией мономера и радикальный стабильность, успешная ионная полимеризация так же сильно зависит от условий реакции. Низкая чистота мономера быстро приводит к раннему прекращение, и растворитель полярность оказывает большое влияние на скорость реакции. Слабая координация и растворенный ионные пары способствуют образованию более реактивных, быстро полимеризующихся цепей, не обремененных их противоионами. К сожалению, молекулы, которые являются достаточно полярными, чтобы поддерживать эти сольватированные ионные пары, часто прерывают полимеризацию другими способами, такими как разрушение размножающихся частиц или координация с ионами инициатора, и поэтому они редко используются. Типичные растворители для ионной полимеризации включают неполярные молекулы, такие как пентан, или умеренно полярные молекулы, такие как хлороформ.

История

Потенциальная полезность ионной полимеризации была впервые зарегистрирована Майкл Шварц после разговора с Самуэлем Вайсманом.[5] Он и команда, состоящая из Моше Леви и Ральф Милкович, попытался воссоздать эксперимент, проведенный Вейссманом по изучению электронного сродства стирола. Добавляя мономер стирола к решению нафталинид натрия и Тетрагидрофуран "оливково-зеленый" раствор стал "вишнево-красным" и, по-видимому, продолжал реагировать с новыми добавками стирола даже через несколько минут после последнего. Это наблюдение в сочетании с определением того, что продукт представлял собой полистирол, показало, что живая анионная полимеризация была инициирована добавлением электронов.

Приложения

Из-за полярности активной группы на каждом полимеризующемся радикале обрыв цепи комбинацией цепей не наблюдается при ионной полимеризации. Кроме того, поскольку распространение заряда может происходить только Ковалентная связь образование с совместимыми частицами мономера, прекращение цепная передача или же непропорциональность невозможно. Это означает, что все полимеризующиеся ионы, в отличие от радикальной полимеризации, растут и сохраняют длину своей цепи на протяжении всей реакции (так называемые "жизнь" полимерные цепи), до тех пор, пока не обрывается добавлением обрывающейся молекулы, такой как вода. Это приводит практически к монодисперсный полимерные продукты, которые находят множество применений в анализе материалов и дизайне продукции. Кроме того, поскольку ионы не самоограничиваются, блокируют сополимеры может быть образован добавлением нового мономера.

Несколько важных применений анионной полимеризации включают следующее:

Рекомендации

  1. ^ Jenkins, A.D .; Kratochvíl, P .; Степто, Р. Ф. Т .; Сутер, У. В. (1996). «Глоссарий основных терминов в науке о полимерах (Рекомендации ИЮПАК 1996 г.)». Чистая и прикладная химия. 68 (12): 2287–2311. Дои:10.1351 / pac199668122287.
  2. ^ Penczek, S .; Моад, Г. (2008). «Глоссарий терминов, относящихся к кинетике, термодинамике и механизмам полимеризации (Рекомендации IUPAC 2008 г.)». Чистая и прикладная химия. 80 (10): 2163–2193. Дои:10.1351 / pac200880102163.
  3. ^ Чанг, Фэн-Чи. «Ионная полимеризация: анионная и катионная полимеризация» (PDF). Центр полимерных исследований, Национальный университет Цзяо Дун. Архивировано из оригинал (PDF) 12 мая 2013 г.. Получено 27 мая 2013.
  4. ^ Чанда, Манас (2013). Введение в науку о полимерах и химию: подход к решению проблем, 2-е издание. Бока-Ратон: CRC Press. С. 429–482. ISBN  978-1-4665-5384-2.
  5. ^ Шварц, М. (15 января 1998 г.). «Живые полимеры. Их открытие, характеристика и свойства». Журнал науки о полимерах, часть A: химия полимеров. 36 (1): IX – XV. Bibcode:1998JPoSA..36D ... 9S. Дои:10.1002 / (sici) 1099-0518 (19980115) 36: 1 3.0.co; 2-9. ISSN  1099-0518.