Caracterización reológica en el punto de gel del poli (óxido de etileno) y el poli(ε-caprolactona): Influencia de la temperatura en los módulos viscoelásticos
El punto de gel es una transición reológica fundamental en sistemas poliméricos, caracterizada por la igualdad entre los módulos viscoelásticos elástico (G′) y viscoso (G″), y resulta determinante para comprender la procesabilidad y estabilidad estructural del material. En este trabajo se analizó de...
| Autores principales: | , |
|---|---|
| Formato: | Artículo |
| Lenguaje: | español |
| Publicado: |
Universidad Autónoma de Nuevo León
2026
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | https://mdi.uanl.mx/index.php/revista/article/view/354 |
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| author | Ortiz Fernández , Alejandro Pérez Pacheco , Emilio |
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| collection | Artículos de Revistas UANL |
| description | El punto de gel es una transición reológica fundamental en sistemas poliméricos, caracterizada por la igualdad entre los módulos viscoelásticos elástico (G′) y viscoso (G″), y resulta determinante para comprender la procesabilidad y estabilidad estructural del material. En este trabajo se analizó de manera comparativa la reología en el punto de gel del poli (óxido de etileno) (PEO) y el poli(ε-caprolactona) (PCL), evaluando la influencia de la temperatura sobre los módulos viscoelásticos y la viscosidad compleja. Los ensayos reológicos se realizaron a 80, 100 y 120 °C, identificando el punto de gel a partir de la condición G′ ≈ G″ para cada polímero. Los resultados muestran que el PEO alcanza el punto de gel a frecuencias angulares que aumentan con la temperatura, pasando de 1.80 rad s⁻¹ a 80 °C hasta 2.70 rad s⁻¹ a 120 °C. En este intervalo, los valores de G′ y G″ permanecen prácticamente constantes, con valores cercanos a 4.6–5.0 Pa, mientras que la viscosidad compleja disminuye de 2.92 Pa·s a 2.32 Pa·s al incrementar la temperatura. Por su parte, el PCL presenta el punto de gel a frecuencias ligeramente menores, entre 1.60 rad s⁻¹ y 2.10 rad s⁻¹, pero con módulos viscoelásticos superiores, alcanzando valores de G′ y G″ de aproximadamente 5.1 Pa a 80 °C y hasta 5.6 Pa a 120 °C. Asimismo, la viscosidad compleja del PCL se mantiene más elevada (3.38–3.65 Pa·s), indicando una mayor contribución elástica en el punto de gel. Estos resultados evidencian diferencias significativas en la respuesta viscoelástica y en los mecanismos de reorganización molecular de ambos polímeros bajo condiciones térmicas equivalentes. Los parámetros reológicos obtenidos en el punto de gel proporcionan directrices valiosas para la definición de ventanas de procesamiento, permitiendo un mejor control del procesamiento en fusión, la extrusión de filamento y los procesos de manufactura aditiva dependientes de la temperatura, como la fabricación por filamento fundido (FFF). |
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| physical | Multidisciplinas de la Ingeniería; Vol. 14 No. 23 (2026): Vol. 14 Núm. 23 (2026): Mayo - Octubre 2026; 23-34 Multidisciplinas de la Ingeniería; Vol. 14 Núm. 23 (2026): Vol. 14 Núm. 23 (2026): Mayo - Octubre 2026; 23-34 2395-843X |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Universidad Autónoma de Nuevo León |
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| spelling | mdi-article-3542026-05-01T02:15:51Z Rheological characterization at the gel point of poly (ethylene oxide) and poly(ε-caprolactone): Influence of temperature on viscoelastic moduli Caracterización reológica en el punto de gel del poli (óxido de etileno) y el poli(ε-caprolactona): Influencia de la temperatura en los módulos viscoelásticos Ortiz Fernández , Alejandro Pérez Pacheco , Emilio punto de gel propiedades reológicas módulos viscoelásticos gel point rheological properties viscoelastic module The gel point represents a critical rheological transition in polymeric systems, characterized by the equality between the elastic (G′) and viscous (G″) viscoelastic moduli, and plays a key role in defining material processability and structural stability. In this study, a comparative analysis of the gel point rheology of poly (ethylene oxide) (PEO) and poly(ε-caprolactone) (PCL) was conducted, focusing on the influence of temperature on viscoelastic moduli and complex viscosity. Rheological measurements were performed at 80, 100, and 120 °C, and the gel point was identified under the condition G′ ≈ G″ for each polymer. The results indicate that PEO reaches the gel point at angular frequencies that increase with temperature, from 1.80 rad s⁻¹ at 80 °C to 2.70 rad s⁻¹ at 120 °C. Across this temperature range, G′ and G″ remain nearly constant, with values between 4.6 and 5.0 Pa, while the complex viscosity decreases from 2.92 Pa·s to 2.32 Pa·s as temperature increases. In contrast, PCL exhibits gel point behavior at slightly lower angular frequencies, ranging from 1.60 rad s⁻¹ to 2.10 rad s⁻¹, but with consistently higher viscoelastic moduli. G′ and G″ values increase from approximately 5.1 Pa at 80 °C to 5.6 Pa at 120 °C, accompanied by higher complex viscosity values in the range of 3.38–3.65 Pa·s, indicating a more pronounced elastic contribution at the gel point. These findings reveal significant differences in the viscoelastic response and molecular reorganization mechanisms of PEO and PCL under equivalent thermal conditions. The obtained rheological parameters at the gel point provide valuable guidelines for defining processing windows, enabling improved control over melt processing, filament extrusion, and temperature-dependent additive manufacturing processes such as fused filament fabrication (FFF). El punto de gel es una transición reológica fundamental en sistemas poliméricos, caracterizada por la igualdad entre los módulos viscoelásticos elástico (G′) y viscoso (G″), y resulta determinante para comprender la procesabilidad y estabilidad estructural del material. En este trabajo se analizó de manera comparativa la reología en el punto de gel del poli (óxido de etileno) (PEO) y el poli(ε-caprolactona) (PCL), evaluando la influencia de la temperatura sobre los módulos viscoelásticos y la viscosidad compleja. Los ensayos reológicos se realizaron a 80, 100 y 120 °C, identificando el punto de gel a partir de la condición G′ ≈ G″ para cada polímero. Los resultados muestran que el PEO alcanza el punto de gel a frecuencias angulares que aumentan con la temperatura, pasando de 1.80 rad s⁻¹ a 80 °C hasta 2.70 rad s⁻¹ a 120 °C. En este intervalo, los valores de G′ y G″ permanecen prácticamente constantes, con valores cercanos a 4.6–5.0 Pa, mientras que la viscosidad compleja disminuye de 2.92 Pa·s a 2.32 Pa·s al incrementar la temperatura. Por su parte, el PCL presenta el punto de gel a frecuencias ligeramente menores, entre 1.60 rad s⁻¹ y 2.10 rad s⁻¹, pero con módulos viscoelásticos superiores, alcanzando valores de G′ y G″ de aproximadamente 5.1 Pa a 80 °C y hasta 5.6 Pa a 120 °C. Asimismo, la viscosidad compleja del PCL se mantiene más elevada (3.38–3.65 Pa·s), indicando una mayor contribución elástica en el punto de gel. Estos resultados evidencian diferencias significativas en la respuesta viscoelástica y en los mecanismos de reorganización molecular de ambos polímeros bajo condiciones térmicas equivalentes. Los parámetros reológicos obtenidos en el punto de gel proporcionan directrices valiosas para la definición de ventanas de procesamiento, permitiendo un mejor control del procesamiento en fusión, la extrusión de filamento y los procesos de manufactura aditiva dependientes de la temperatura, como la fabricación por filamento fundido (FFF). Universidad Autónoma de Nuevo León 2026-04-30 info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion Artículo revisado por pares application/pdf https://mdi.uanl.mx/index.php/revista/article/view/354 10.29105/mdi.v14i23.354 Multidisciplinas de la Ingeniería; Vol. 14 No. 23 (2026): Vol. 14 Núm. 23 (2026): Mayo - Octubre 2026; 23-34 Multidisciplinas de la Ingeniería; Vol. 14 Núm. 23 (2026): Vol. 14 Núm. 23 (2026): Mayo - Octubre 2026; 23-34 2395-843X spa https://mdi.uanl.mx/index.php/revista/article/view/354/306 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
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