Gelpunkten

Gelpunkten är den kritiska fasen i en kopplings- eller härdningsprocess då ett oändligt nätverk bildas. Innan gelpunkten består systemet av lösliga, ändligt kopplade makromolekylkedjor (sol). Efter gelpunkten uppstår ett sammanhängande nätverk som inte kan lösas i vanliga lösningsmedel och som behåller en mekanisk struktur (gel).

Teoretiskt kan gelpunkten för en stegdens polymerisation uppskattas med Flory–Stockmayer-teorin. Gelbildningen uppstår när kedjorna perkoleras över hela systemet och bildar ett sammanlänkat nätverk. Den kritiska reaktionsgraden (p_c) beror på medelvärdet av monomerernas funktionalitet (f); i förenklade samtal gäller p_c ungefär 1/(f−1). Med högre funktionalitet sjunker den kritiska graden och gelbildningen inträffar tidigare i förloppet.

Rheologiskt kännetecknas gelpunkten ofta av förändringar i viskoelasticiteten. Vid eller nära gelpunkten ökar den lagrade elasticiteten och närmar sig eller överträffar den lossmodulen; samtidigt minskar lösningsfraktionen och andelen gel ökar. Avvikande egenskaper gör det möjligt att uppskatta punkten där övergången sker.

Praktiskt är gelpunkten central för att bestämma bearbetningstid, härdningsförlopp och slutlig mekanisk prestanda i material som epoxier, silikon, polyakrylater och hydrogeler. Mätningar med rheometer samt analys av gel- och solfraktion används för att bestämma gelpunkten och kontrollera materialets kvalitet.