Las propiedades físicas se pueden clasificar en dos grupos: -Propiedades de transición
-Punto de gelificación
-Retrogradación
-Sinéresis
-Propiedades reológicas
-Rigidez
-Umbral de fluidez
-Ruptura de enlaces.
De las propiedades de transición se despliegan dos clasificaciones:
· Transición Sol-Gel (Punto de gelificación)
Ésta puede ser dependiente de la concentración del polímero y la temperatura. La concentración crítica de gelificación es la concentración bajo la cual se forman geles microscópicos que prevalecen bajo condiciones definidas dando lugar a la formación de soles; dicha concentración es dependiente de las interacciones polímero-polímero y las polímero solvente, el carácter hidrófilo-lipófilo del polímero y el peso molecular y la flexibilidad de la cadena. En el caso de los polímeros que requieren iones para formar geles, sus concentraciones críticas de gelificación también dependen de la concentración de éstos aditivos.
· Envejecimiento físico
El envejecimiento se ve reflejado en la microestructura del gel, dónde los enlaces no covalentes son rotos y reformados; asimismo, la inestabilidad es causada porque algunos polímeros nunca alcanzan el equilibrio y de esta manera el gel se hace susceptible a la retrogradación y/o sinéresis.
La retrogradación hace referencia a la reversión espontánea desde la solución de un polímero a un gel en reposo.
La sinéresis es el proceso por el cual el líquido es liberado espontáneamente de la matriz del gel; en el equilibrio las fuerzas de contracción elásticas de las cadenas de polímeros son usualmente balanceadas por las fuerzas de hinchazón del solvente que resultan de la presión osmótica diferencial, de ésta manera si se dan cambios en la temperatura o en la presión osmótica se producen contracciones elásticas en las cadenas de polímeros y como respuesta a dicha contracción se excluye el exceso de líquido de la matriz.
Por otro lado, las propiedades reológicas son difíciles de caracterizar ya que son dependientes de la fuerza y demás atributos del polímero, además de las condiciones experimentales. Generalmente la fuerza gelificante se incrementa con el aumento de la densidad efectiva de los enlaces del gel, o de la concentración y el peso molecular del polímero; sin embargo, al elevar la temperatura se puede incrementar o disminuir la viscosidad aparente dependiendo de las interacciones moleculares entre el polímero y el solvente.
Dentro de dichas propiedades se encuentran:
· Viscoelasticidad
Al aplicar una fuerza, los líquidos ideales fluyen y los sólidos perfectamente elásticos se deforman; los geles son semisólidos que presentan características tanto de sólidos como de líquidos, a éstas sustancias se les conoce como viscoelásticas.
Asimismo, de acuerdo a sus propiedades reológicas se subdividen en tres grupos: Los que poseen estructuras desordenadas, los cuales se comportan como soluciones diluidas en su concentración crítica de gelificación
Los geles fuertes, quienes poseen perfiles de tensión-deformación que incluyen rupturas de puntos en sus estructuras
Los geles débiles, los cuales también poseen estructuras desordenadas, sin embargo éstas se someten a interacciones moleculares específicas que incrementan su fuerza.
· Tipos de fluidos
Los fluidos asociados con redes desordenadas y geles débiles pueden ser medidos con diferentes instrumentos como el cono de Ferranti-Shirley o un viscosímetro; éstos son identificados con un reograma completo generado para un gel específico de acuerdo al comportamiento de su flujo; en el caso de un fluido pseudoplástico la microestructura del gel se descompone con el incremento de la velocidad de cizalla, lo cual disminuye con la viscosidad aparente; no obstante, si el gel no fluye con un esfuerzo pequeño es caracterizado como un fluido plástico; generalmente los geles que poseen matrices desordenadas presentan un flujo pseudoplástico y los geles débiles exhiben un flujo plástico; ambos tipos de geles muestran tixotropía, la cual ocurre porque el gel requiere un tiempo finito para reconstruir su estructura original alterada debido a las constantes mediciones, esto es posible observarlo en el reograma como una curva de histéresis.
· Rigidez
Es definida como la habilidad de un gel para resistirse a la deformación y está dada por la relación del esfuerzo de cizalla y la tensión.
· Ruptura de la fuerza
Es determinada por instrumentos que miden la deformación como el probador de Instron, el cual aplica una tensión a la muestra para medir dicho parámetro; no obstante, esta medición sólo puede ser llevada a cabo si el gel puede soportar su propio peso y la mayoría de éstos sistemas poseen enlaces débiles dificultando la realización de dicha prueba.
