ग्राफ्ट पॉलिमर

बहुलक रसायन में, ग्राफ्ट (निरोपण) बहुलक एक समग्र पदार्थ की रैखिक आधार श्रृंखला के साथ खंडित सहबहुलक होते हैं और दूसरे समग्र के अव्यवस्थिततः रूप से वितरित शाखाएं (बहुलक रसायन) होती है। ग्राफ्ट बहुलक लेबल वाले चित्र से पता चलता है कि वर्ग B को ग्राफ्टेड श्रृंखलाओं को वर्ग A के लिए सहसंयोजक बंधन कैसे जोड़ा जाता हैं। हालांकि पार्श्व श्रृंखला मुख्य श्रृंखलाओं से संरचनात्मक रूप से अलग हैं, अलग-अलग ग्राफ्टेड श्रृंखला समबहुलक या सहबहुलक हो सकते हैं। ग्राफ्ट बहुलक को कई दशकों से संश्लेषित किया गया है और विशेष रूप से स्थिर मिश्रणों या मिश्र धातुओं के निर्माण के लिए प्रभाव प्रतिरोधी पदार्थ, तापसुघट्य प्रत्यास्थलक, संगतता या पायसीकारी के रूप में उपयोग किया जाता है। ग्राफ्ट बहुलक के अधिकतम ज्ञात उदाहरणों में से एक घटक है जिसका उपयोग उच्च प्रभाव वाले पॉलीस्टाइनिन में किया जाता है, जिसमें पॉलीब्यूटाडाइन ग्राफ्टेड श्रृंखलाओं के साथ पॉलीस्टाइरीन मुख्य आधार सम्मिलित होता है।



सामान्य गुण
ग्राफ्ट सहबहुलक एक शाखित सहबहुलक होते हैं जहां पार्श्व श्रृंखला के घटक मुख्य श्रृंखला से संरचनात्मक रूप से भिन्न होते हैं। बड़ी मात्रा में पार्श्व श्रृंखला वाले ग्राफ्ट सहबहुलक अपने सीमित और संवृत संयुक्त संरचनाओं के कारण कृमि जैसी रचना, सुसम्बद्ध आणविक आयाम और उल्लेखनीय श्रृंखलाओं और प्रभाव में सक्षम हैं। ग्राफ्ट सहबहुलक की विरचना दशकों से चली आ रही है। ग्राफ्ट सहबहुलक के सामान्य भौतिक गुणों को बनाने के लिए सभी संश्लेषण विधियों को नियोजित किया जा सकता है। उनका उपयोग उन सामग्रियों के लिए किया जा सकता है जो प्रभाव प्रतिरोधी हैं, और प्रायः स्थिर मिश्रणों या मिश्र धातुओं की विरचना के लिए तापसुघट्य प्रत्यास्थलक, संगतताकारक या पायसीकारी के रूप में उपयोग किया जाता है। सामान्य रूप से, सहबहुलक संश्लेषण के लिए ग्राफ्ट विधियों का परिणाम उन सामग्रियों में होता है जो उनके समबहुलक समकक्षों की तुलना में अधिक तापस्थायी होते हैं। संश्लेषण के तीन तरीके हैं, ग्राफ्ट से, ग्राफ्ट संरचना और ग्राफ्ट के माध्यम से, जिनका उपयोग ग्राफ्ट बहुलक के निर्माण के लिए किया जाता है।

संश्लेषण के तरीके
ग्राफ्ट सहबहुलक को संश्लेषित करने के कई अलग-अलग तरीके हैं। सामान्य रूप से वे परिचित बहुलीकरण तकनीकों को नियोजित करते हैं जो सामान्य रूप से परमाणु अंतरण मौलिक बहुलीकरण (एटीआरपी), आरओएमपी, ऋणायनी बहुलीकरण और धनायनिक बहुलीकरण और मुक्त मौलिक जीव बहुलीकरण जैसे उपयोग किए जाते हैं। कुछ अन्य कम सामान्य बहुलीकरण में विकिरण-प्रेरित बहुलीकरण, वलय विभंग ओलेफ़िन मेटाथिसिस (ध्वनि) बहुलीकरण, बहुसंघनन प्रतिक्रियाएं, और अंर्तवर्तक- प्रेरित बहुलीकरण सम्मिलित हैं।



ग्राफ्ट करने के लिए
विधि के लिए ग्राफ्ट में कार्यात्मक समूह A के आधार की श्रृंखलाओं का उपयोग सम्मिलित है जो श्रृंखलाओं के साथ यादृच्छिक रूप से वितरित किया जाता है। ग्राफ्ट सहबहुलक का गठन कार्यात्मक आधार और प्रतिक्रियाशील शाखाओं के अंत-समूहों के बीच युग्मन प्रतिक्रिया से उत्पन्न होता है। रासायनिक रूप से आधार संशोधित करके इन युग्मन प्रतिक्रियाओं को संभव बनाया गया है। इन सहबहुलक को संश्लेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली सामान्य प्रतिक्रिया तंत्र में मौलिक बहुलीकरण, एनीओनिक ( ऋणायनी) बहुलीकरण, परमाणु-स्थानांतरण मौलिक-बहुलकीकरण और जीव बहुलीकरण तकनीक सम्मिलित हैं।

ग्राफ्ट करने की विधि से निर्मित होने वाले सहबहुलक प्रायः एनीओनिक बहुलीकरण तकनीक का उपयोग करते हैं। यह विधि मुख्य बहुलक के इलेक्ट्रोफिलिक समूहों और एनीओनिक जीव बहुलक के प्रसार स्थल की युग्मन प्रतिक्रिया का उपयोग करती है। प्रतिक्रियाशील समूहों वाले मुख्य बहुलक की उत्पादकता के बिना यह विधि संभव नहीं होगी। प्रचलित रसायन के वृद्धि के साथ यह विधि अधिक लोकप्रिय हो गई है। बहुलीकरण के लिए ग्राफ्ट-करने की विधि के लिए परमाणु स्थानांतरण नाइट्रॉक्साइड मौलिक युग्मन रसायन नामक एक उच्च उत्पादन रासायनिक प्रतिक्रिया है।

ग्राफ्ट पद्धति से
ग्राफ्ट विधि से, कार्यक्षमता प्रारंभ करने में सक्षम सक्रिय स्थलों को प्रस्तुत करने के लिए वृहत-अणु आधार को रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है। प्रारंभिक कार्यक्षेत्रों को सहबहुलीकरण द्वारा सम्मिलित किया जा सकता है, बहुलीकरण के बाद की प्रतिक्रिया में सम्मिलित किया जा सकता है, या पहले से ही बहुलक का भाग हो सकता है। यदि आधार के साथ सक्रिय कार्यक्षेत्रों की संख्या एक शाखा के निर्माण में भाग लेती है, तो वृहत-अणु को ग्राफ्ट की गई श्रृंखलाओं की संख्या को सक्रिय कार्यक्षेत्रों की संख्या से नियंत्रित किया जा सकता है। तथापि ग्राफ्ट शृंखलाओ की संख्या को नियंत्रित किया जा सकता है, गतिज और त्रिविम अवरोध प्रभावों के कारण प्रत्येक ग्राफ्टेड श्रृंखलाओं की लंबाई में अंतर हो सकता है।

प्रतिक्रियाओं से ग्राफ्ट पॉलिथाइलीन, पॉलीविनाइल क्लोराइड और पॉलीआइसोब्यूटिलीन से की गई है। सहबहुलक से ग्राफ्ट के संश्लेषण में ऋणायनी ग्राफ्ट, धनायनिक संशोधन, परमाणु-स्थानांतरण मौलिक बहुलीकरण और मुक्त मूल बहुलीकरण जैसी विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया गया है।

ग्राफ्ट-विधि के साथ नियोजित ग्राफ्ट सहबहुलक को प्रायः एटीआरपी प्रतिक्रियाओं और ऋणायनी और धनायनिक ग्राफ्ट तकनीकों के साथ संश्लेषित किया जाता है।

ग्राफिटिंग (निरोपण) के माध्यम से
ग्राफ्ट के माध्यम से, जिसे मैक्रोमोनोमर (बृहत्-एकलक) विधि के रूप में भी जाना जाता है, एक ग्राफ्ट बहुलक को अच्छी तरह से परिभाषित पार्श्व श्रृंखलाओं के साथ संश्लेषित करने के सामान्य तरीकों में से एक है। सामान्य रूप से एक कम आणविक भार का एकलक मुक्त कणों के साथ एक एक्रिलाट कार्यात्मक बृहत्-एकलक के साथ सहबहुलित होता है। बृहत्-एकलक अणुक सांद्रता के साथ-साथ उनके सहबहुलीकरण व्यवहार के लिए एकलक का अनुपात ग्राफ्ट की जाने वाली श्रृंखलाओं की संख्या निर्धारित करता है। जैसे-जैसे प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है, एकलक से बृहत्-एकलक की सांद्रता परिवर्तित हो जाती है, जिससे शाखाओं का यादृच्छिक क्रमस्थान होता है और विभिन्न शाखाओं के साथ ग्राफ्ट सहबहुलक का निर्माण होता है। यह विधि वृहत-अणु से एकलक पर अंतस्थ कार्यात्मक समूह की प्रतिक्रियाशीलता अनुपात के आधार पर शाखाओं को विषम या सजातीय रूप से जोड़ने की स्वीकृति देती है। ग्राफ्ट के वितरण में अंतर का ग्राफ्ट सहबहुलक के भौतिक गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। पॉलीइथाइलीन, पॉलीसिलोक्सेन और पॉली (एथिलीन ऑक्साइड) सभी बृहत्-एकलक हैं जिन्हें पॉलीस्टाइनिन या पॉली (मिथाइल एक्रिलेट) आधार में सम्मिलित किया गया है।

बृहत्-एकलक (ग्राफ्ट के माध्यम से) विधि को किसी भी ज्ञात बहुलीकरण तकनीक का उपयोग करके नियोजित किया जा सकता है। जीव बहुलीकरण आणविक भार, आणविक भार वितरण और श्रृंखला-भाग प्रक्रियाकरण पर विशेष नियंत्रण देते हैं।

अनुप्रयोग
दवा वितरण वाहनों, पृष्ठ संक्रियक, जल निस्पंदन, रियोलॉजी (प्रवाहिकी) संशोधक इत्यादि जैसे अनुप्रयोगों की बढ़ती संख्या के कारण ग्राफ्ट सहबहुलक का व्यापक रूप से अध्ययन किया गया। यह वैकल्पिक, आवधिक, सांख्यिकीय और ब्लॉक सहबहुलक जैसे अन्य सहबहुलक के सापेक्ष उनकी विशेष संरचना है।

ग्राफ्ट सहबहुलक के कुछ सामान्य अनुप्रयोगों में सम्मिलित हैं:
 * गैसों या तरल पदार्थों को अलग करने के लिए झिल्ली
 * हाइड्रोजेल
 * दवा देने वाले
 * तापसुघट्य प्रत्यास्थलक
 * बहुलक मिश्रण के लिए अनुकूलक
 * बहुलक पायसीकारी
 * प्रभाव प्रतिरोधी प्लास्टिक



उच्च प्रभाव पॉलीस्टाइनिन
1961 में चार्ल्स एफ फ्रिलिंग द्वारा उच्च प्रभाव पॉलीस्टाइनिन (एचआईपीएस) की खोज की गई थी। एचआईपीएस एक कम कीमत वाली, प्लास्टिक पदार्थ है जिसे बनाना आसान है और प्रायः कम शक्ति वाले संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है जब प्रभाव प्रतिरोध, मशीनीकरण और कम कीमत की आवश्यकता होती है। इसके प्रमुख अनुप्रयोगों में मशीनीकृत प्रतिकृति, कम-शक्ति वाले संरचनात्मक घटक, आवासन और आच्छादन सम्मिलित हैं। ग्राफ्ट बहुलक का उत्पादन करने के लिए, पॉलीब्यूटाडाइन ( रबड़ ) या किसी भी समान प्रत्यास्थ बहुलक को स्टाइरीन में मिलाकर बहुलकित किया जाता है। यह प्रतिक्रिया दो एक साथ बहुलीकरण की स्वीकृति देती है, जो कि स्टाइरीन से पॉलीस्टाइनिन और स्टाइरीन-रबर के ग्राफ्ट बहुलीकरण की है। व्यावसायिक उपयोग के समय, इसे उत्पाद विशिष्ट विशेषताओं को देने के लिए अतिरिक्त बहुलक के साथ ग्राफ्ट सह-बहुलीकरण द्वारा निर्मित किया जा सकता है।

उच्च प्रभाव पॉलीस्टाइनिन के लाभों में सम्मिलित हैं:


 * एफडीए के अनुरूप
 * अच्छा प्रभाव प्रतिरोध
 * उत्कृष्ट मशीनीकरण
 * अच्छी आयामी स्थिरता
 * रंग करने और चिपकाने में आसान
 * कम कीमत
 * उत्कृष्ट सौंदर्य गुण

ग्राफ्ट के परिणामस्वरूप नए गुण
बहुलक को बहुलक आधार पर ग्राफ्ट करके, अंतिम ग्राफ्ट किए गए सहबहुलक अपने मूल बहुलक से नए गुण प्राप्त करते हैं। विशेष रूप से, सेल्युलोज ग्राफ्ट सहबहुलक में विभिन्न अनुप्रयोग होते हैं जो सेलूलोज़ पर ग्राफ्ट किए गए बहुलक की संरचना पर निर्भर होते हैं। विभिन्न मोनोमर्स (एकलक) से सेल्युलोज प्राप्त करने वाले कुछ नए गुणों में सम्मिलित हैं: ये गुण गैर-ग्राफ्ट सेल्युलोज बहुलक को नया अनुप्रयोग देते हैं जिसमें सम्मिलित हैं:
 * पानी का अवशोषण
 * अधिकतम प्रत्यास्थ (भौतिकी)
 * हाइड्रोफिलिक/हाइड्रोफोबिक (जलभीत) संप्रतीक
 * आयन विनिमय
 * रंजक अधिशोषण की क्षमता
 * ताप प्रतिरोध
 * ऊष्मीय संवेदनशीलता
 * पीएच संवेदनशीलता
 * जीवाणुरोधी प्रभाव


 * चिकित्सीय द्रव्यमान तरल अवशोषक पदार्थ


 * कपड़े में नमी को अवशोषित करने की क्षमता में वृद्धि


 * पर्मसेलेक्टिव झिल्ली


 * बिना ग्राफ्ट सेल्युलोज की तुलना में प्रबल न्यूक्लिएन गुण, और तापमान अस्थिरता अधिशोषण द्वारा जलीय विलयन से भारी धातु आयनों या रंगों जैसे जोखिमयुक्त दूषित पदार्थों का अधिशोषण
 * संवेदित्र और प्रकाशीय पदार्थ


 * विभिन्न कार्बोनिल यौगिकों के लिए अपचायक