La gelación (transición a gel) es la formación de un gel a partir de un sistema con polímeros.
[1][2] Polímeros ramificados pueden formar enlaces entre las cadenas, lo que conduce a polímeros progresivamente mayores.
A medida que el enlace sigue, se obtienen polímeros ramificados más grandes y en un cierto punto de los enlaces de reacción entre el polímero dan lugar a la formación de una sola molécula macroscópica.
En ese momento de la reacción, que se define como punto de hielo, el sistema pierde fluidez y la viscosidad se hace muy grande.
[3] Este polímero de tamaño "infinita" se llama gel o red, que no se disuelve en el disolvente, pero puede hincharse en él.
La gelación se puede producir tanto para enlace físico como por reticulación química.
Mientras que los geles físicos implican enlaces físicos, la gelación química implica enlaces covalentes.
Flory y Stockmayer formularon las primeras teorías cuantitativas de la gelación química.
La teoría de la percolación crítica se aplicó con éxito a la gelación en los años 70.
Es importante poder predecir la aparición de la gelificación, ya que es un proceso irreversible que cambia dramáticamente las propiedades del sistema.
Se muestran dos métodos analíticos habituales para determinar los cambios.
es la extensión de la reacción y
se puede considerar que es infinita, por lo tanto se encuentra la extensión crítica de la reacción en el punto de hielo
es más granr o igual a
Flory y Stockmayer utilizaron un enfoque estadístico para obtener una expresión para predecir el punto de hielo estimando cuando
aproxima al tamaño infinita.
El planteamiento estadístico supone que (1) la reactividad de los grupos funcionales del mismo tipo es la misma e independiente del tamaño molecular y (2) no hay reacciones intramoleculares entre los grupos funcionales de la misma molécula.
[4][5] Considerem la polimerització de molècules bifuncionals
Les extensions dels grups funcionals són
La relació de tots els grups A, tant reaccionats com no reaccionats, que formen part de les unitats ramificades, amb el nombre total de grups A de la barreja es defineix com
Això provocarà la següent reacció
, Ya que la probabilidad de que un grupo B llegue con una unidad ramificada es
y la probabilidad de que un grupo B reaccione con no ramificados es A is
donde r es la relación de todos los grupos A en todos los grupos B.
se utiliza para todas las moléculas de monómeros con una funcionalidad superior a 2.
Tenga en cuenta que la relación no se aplica para sistemas de reacción que contengan reactivos monofuncionales y / o tanto de unidades ramificadas tipo A como B.