ब्रांचिंग (बहुलक रसायन)

बहुलक रसायन में, ब्रांचिंग पॉलीमर की रीढ़ की हड्डी के लिए पक्ष श्रृंखला का नियमित या अनियमित सम्बन्ध होता है।यह मोनोमर सबयूनिट पर अन्य सहसंयोजक बंधन (जैसे हाइड्रोजन परमाणु) के प्रतिस्थापन से होता है। उस बहुलक की सहसंयोजक-बंधित श्रृंखला या ग्राफ्ट कॉपोलीमर की हानि में, श्रृंखला द्वारा शाखित पॉलिमर में अधिक कॉम्पैक्ट और संतुलित आणविक अनुरूपताएं होती हैं, और असंबद्ध पॉलिमर अंतर-विषम गतिशील व्यवहार प्रदर्शित करते हैं।  वल्केनाइजेशन द्वारा क्रॉसलिंकिंग रबर में, छोटी सल्फर शाखाएं पॉलीसोप्रीन चेन (या रासायनिक संश्लेषण संस्करण) को बहु-शाखा वाले थर्मोसेटिंग बहुलक में संग्रह करती हैं। रबड़ भी पूर्ण रूप से इतनी वल्केनाइज्ड होती है कि यह जटिल ठोस बन जाती है, इतना कठोर कि इसे धूम्रपान पाइप (तंबाकू) में बिट के रूप में प्रयोग किया जा सकता है। सुरक्षा चश्मे में उपयोग किए जाने वाले सबसे कठिन और अधिक प्रभाव-प्रतिरोधी थर्मोसेटिंग पॉलिमर बनाने के लिएपॉलीकार्बोनेट श्रृंखलाओं को क्रॉसलिंक किया जा सकता है। ब्रांचिंग कार्बन या अन्य विभिन्न प्रकार के रासायनिक बंधनों के निर्माण के परिणामस्वरूप हो सकता है। एस्टर और एमाइड बॉन्ड द्वारा ब्रांचिंग सामान्यतः संघनन प्रतिक्रिया द्वारा होती है, जो प्रत्येक बंधन के लिए पानी (या हाइड्रोजन क्लोराइड) के अणु का उत्पादन करता है।

पॉलिमर जो शाखित होते हैं किन्तु क्रॉसलिंक्ड नहीं होते हैं, वे सामान्यतः थर्माप्लास्टिक होते हैं। बहुलकीकरण के संश्लेषण के समय शाखाकरण कभी-कभी अनायास होता है; उदाहरण के लिए, ईथीलीन के फ्री-रेडिकल पोलीमराइज़ेशन द्वारा पॉलीथीन बनाने के लिए किया जाता है। वास्तव में, रैखिक पॉलीथीन का उत्पादन करने के लिए ब्रांचिंग को रोकने के लिए विशेष विधि की आवश्यकता होती है। पॉलियामाइड्स बनने के विधि के कारण, नायलॉन बिना शाखाओं वाली, सीधी जंजीरों तक सीमित प्रतीत होगा। किन्तु तीन या अधिक अमीनो समूहों वाले पॉलीमाइन के साथ डाइकारबॉक्सिलिक एसिड के संघनन द्वारा स्टार ब्रांच्ड नायलॉन का उत्पादन किया जा सकता है। ग्लाइकोजन (जानवरों), और एमिलोपेक्टिन, [[स्टार्च]] (पौधों) के रूप जैसे पॉलीसेकेराइड बनाने के लिए ग्लूकोज के एंजाइम-उत्प्रेरित पोलीमराइज़ेशन के समय ब्रांचिंग भी स्वाभाविक रूप से होती है। स्टार्च के अशाखित रूप को एमाइलोज कहा जाता है।

ब्रांचिंग पूर्ण रूप से क्रॉसलिंक्ड ग्राफ (असतत गणित) है जैसे कि बेकेलाइट में पाया जाता है, फिनोल-फॉर्मेल्डीहाइड थर्मोसेट राल आदि।

विशेष प्रकार के शाखित बहुलक
* भ्रष्टाचार बहुलक शाखित अणु है जिसमें मुख्य श्रृंखला से एक या अधिक पार्श्व श्रृंखलाएं भिन्न, संरचनात्मक या विन्यास रूप से होती हैं।
 * तारे के आकार का बहुलकशाखित बहुलक अणु होता है जिसमें एकल शाखा बिंदु कई रैखिक श्रृंखलाओं या भुजाओं को उत्पन्न करता है। यदि भुजाएँ समान हैं तो तारा बहुलक अणु को नियमित कहा जाता है। यदि आसन्न भुजाएं भिन्न-भिन्न दोहराई जाने वाली उपइकाइयों से बनी हैं, तो स्टार पॉलीमर अणु को 'विभिन्न' कहा जाता है।
 * कंघी बहुलक अणु में दो या अधिक त्रिपक्षीय शाखा बिंदुओं और रैखिक पार्श्व श्रृंखलाओं होती है। यदि भुजाएँ समान हैं तो कंघे बहुलक अणु को नियमित कहा जाता है।
 * पॉलिमर ब्रश अणु में मुख्य श्रृंखला होती है जिसमें रैखिक, बिना शाखा वाली साइड चेन होती है और जहां एक या अधिक शाखा बिंदुओं में चार-पक्षीय कार्यक्षमता बड़ी होती है।
 * पॉलीमर ऐसा नेटवर्क है जिसमें सभी पॉलीमर चेन आपस में जुड़कर कई क्रॉसलिंक्स द्वारा एकल मैक्रोस्कोपिक इकाई बनाते हैं। उदाहरण के लिए थर्मोसेट्स या इंटरपेनिट्रेटिंग पॉलिमर नेटवर्क देखें।
 * डेनड्रीमर दोहराव दार शाखित यौगिक है।

रेडिकल पोलीमराइज़ेशन
फ्री रेडिकल पोलीमराइज़ेशन में, ब्रांचिंग तब होती है जब चेन वापस कर्ल करती है और चेन पूर्व के भाग में जुड़ जाती है। जब यह कर्ल विभक्त होता है, तो यह मुख्य कार्बन बैकबोन से अंकुरित होने वाली छोटी श्रृंखलाओं को त्याग देता है। शाखित कार्बन शृंखलाएँ एक-दूसरे के इतने निकट नहीं हो सकतीं जितनी अशाखित शृंखलाएँ कर सकती हैं। इससे विभिन्न श्रृंखलाओं के परमाणुओं के मध्य कम संपर्क होता है, और प्रेरित या स्थायी द्विध्रुव होने का कम समय होता हैं। श्रृंखलाओं के और अधिक दूर होने के कारण कम घनत्व होता है। कम गलनांक और तन्य शक्ति स्पष्ट है, क्योंकि इंटरमॉलिक्युलर बॉन्ड शक्तिहीन होते हैं और उन्हें विभक्त करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

शाखाओं में वर्गीकरण की समस्या प्रसार के समय होती है, जब श्रृंखला अपने आप वापस कर्ल कर जाती है या विभक्त हो जाती है- तो मुख्य कार्बन रीढ़ की हड्डी से अनियमित श्रृंखलाएं निकलती रहती हैं। ब्रांचिंग पॉलिमर को कम घना बनाता है जो कम तन्य शक्ति और गलनांक का परिणाम होता है। 1950 के दशक में कार्ल ज़िगलर और जूलियस नट्टा द्वारा विकसित, ज़िग्लर-नट्टा उत्प्रेरक (धातु (IV) क्लोराइड की उपस्थिति में ट्राइएथिल अल्युमीनियम) ने इस समस्या का अधिक समाधान किया। मुक्त कट्टरपंथी प्रतिक्रिया के अतिरिक्त, उत्प्रेरक में एल्यूमीनियम परमाणु और एथिल समूहों में से मध्य प्रारंभिक एथीन मोनोमर सम्मिलित होता है। बहुलक तब एल्यूमीनियम परमाणु से बाहर निकलने में सक्षम होता है जब इसके परिणामस्वरूप लगभग पूर्ण रूप से असंबद्ध श्रृंखला होती है। नए उत्प्रेरकों के साथ, पॉलीप्रोपेन श्रृंखला की रणनीति, अल्किल समूहों के संरेखण को भी नियंत्रित करने में सक्षम था। भिन्न-भिन्न धातु क्लोराइड ने प्रत्येक रूप के चयनात्मक उत्पादन की अनुमति दी, अर्थात सिंडियोटैक्टिक, आइसोटैक्टिक और क्रियात्मक पॉलिमर चेन को उत्तम रूप से बनाया जा सकता है।

चूँकि, समाधान करने के लिए और भी जटिलताएं थीं। यदि ज़िग्लर-नाटा उत्प्रेरक को विष दिया गया या क्षतिग्रस्त किया गया तो श्रृंखला का बढ़ना बंद हो गया। इसके अतिरिक्त, ज़िग्लर-नट्टा मोनोमर्स को छोटा होना चाहिए, और बहुलक श्रृंखलाओं के आणविक द्रव्यमान को नियंत्रित करना अभी भी असंभव था। इन समस्याओं के निवारण के लिए फिर से नए उत्प्रेरक, मेटालोसिन विकसित किए गए। उनकी संरचना के कारण उनके पास समय से पूर्व श्रृंखला समाप्ति और शाखाएं कम होती हैं।

ब्रांचिंग इंडेक्स
ब्रांचिंग इंडेक्स समाधान में मैक्रोमोलेक्यूल के आकार पर लंबी-श्रृंखला वाली शाखाओं के प्रभाव को मापता है। इसे g = / के रूप में परिभाषित किया गया है, जहां sb किसी दिए गए विलायक में शाखित मैक्रोमोलेक्यूल के परिभ्रमण का औसत वर्ग त्रिज्या है, और sl अन्यथा समान रैखिक मैक्रोमोलेक्यूल के परिभ्रमण का औसत वर्ग त्रिज्या है। विलायक में तापमान पर अधिक मान ब्रांचिंग के कारण बढ़ी हुई त्रिज्या को प्रदर्शित करता है।