Alcohol polivinílico

El alcohol polivinílico (PVOH, PVA o PVAl) es un polímero sintético soluble en agua. Tiene la fórmula idealizada [CH2CH(OH)]n. Se utiliza en la fabricación de papel, textiles y una variedad de recubrimientos. Es incoloro (blanco) e inodoro. A veces se suministra como perlas o como soluciones en agua.

El PVA se utiliza en una variedad de aplicaciones médicas debido a su biocompatibilidad, baja tendencia a la adhesión de proteínas y baja toxicidad. Los usos específicos incluyen el reemplazo de cartílago, lentes de contacto y gotas para los ojos.

El alcohol polivinílico se usa como ayuda en las polimerizaciones de suspensión. Su mayor aplicación en China es su uso como coloide protector para hacer dispersiones de acetato de polivinilo. En Japón su mayor uso es la producción de fibra de vinilo.

Estructura monomérica del alcohol polivinílico
Estructura monomérica del alcohol polivinílico

Acetales de polivinilo

Los acetales de polivinilo se preparan tratando el PVA con aldehídos. El butiraldehído y el formaldehído proporcionan butiral de polivinilo (PVB) y formal de polivinilo (PVF), respectivamente. La preparación del butiral de polivinilo es el uso más grande para el alcohol de polivinilo en los Estados Unidos y Europa Occidental.

A diferencia de la mayoría de los polímeros de vinilo, el PVA no se prepara mediante la polimerización del monómero correspondiente, ya que el monómero, el alcohol de vinilo, es menos estable termodinámicamente con respecto a su tautómero acetaldehído.

PVA en forma granular
PVA en forma granular

Síntesis del PVA

El PVA se prepara por hidrólisis de acetato de polivinil. Algunas veces se utilizan otros polímeros derivados del éster de vinilo, con grupos de formiato y cloroacetato en lugar de acetato. La conversión de los poliésteres se lleva a cabo generalmente por medio de una transesterificación con etanol catalizada por la base:

Reacción de síntesis de PVA

Las propiedades del polímero se ven afectadas por el grado de transesterificación.

El consumo mundial de alcohol polivinílico superó el millón de toneladas métricas en 2006. Entre los mayores productores se encuentran Kuraray (Japón, Europa y EE. UU.) y Sekisui Specialty Chemicals (EE.UU.), pero China continental ha instalado una serie de instalaciones de producción muy grandes en la última década y actualmente representa el 45% de la capacidad mundial.

La fibra de fabricación norcoreana Vinalon se produce a partir de alcohol polivinílico. A pesar de sus propiedades inferiores como fibra de ropa, se produce por razones de autosuficiencia, ya que no se requiere petróleo para producirla.

Química del alcohol polivinílico

El PVA es un material atáctico que exhibe cristalinidad. En términos de microestructura, está compuesto principalmente por enlaces de 1,3 dioles [-CH2-CH(OH)-CH2-CH(OH)-] pero se producen algunos porcentajes de 1,2 dioles [-CH2-CH(OH)-CH(OH)-CH2-], dependiendo de las condiciones de polimerización del precursor del éster de vinilo.

El alcohol de polivinilo tiene excelentes propiedades de formación de película, emulsionantes y adhesivas. También es resistente al aceite, la grasa y los disolventes. Tiene una alta resistencia a la tracción y flexibilidad, así como altas propiedades de barrera al oxígeno y a los aromas. Sin embargo, estas propiedades dependen de la humedad, es decir, con una mayor humedad se absorbe más agua. El agua, que actúa como plastificante, reducirá entonces su resistencia a la tracción, pero aumentará su alargamiento y su resistencia al desgarro.

Detalle de fibras de alcohol polivinílico
Detalle de fibras de alcohol polivinílico

El PVA es ampliamente utilizado, por lo que su toxicidad y biodegradación son de interés. Las soluciones que contienen hasta un 5% de PVA no son tóxicas para los peces y se biodegradan lentamente.

Para más información Poly(vinyl alcohol) – Polymer Science Learning Center