ALCOHOL DE POLIVINILO
El alcohol de
polivinilo (PVOH, PVA, o PVal), también llamado polietenol o poli (alcohol
vinílico), es un polímero sintético soluble en agua, de fórmula química general
(C2H4O)n. No debe confundirse con acetato de polivinilo, un popular pegamento
de madera.
A diferencia de
muchos polímeros vinílicos, el PVOH no es preparado por la polimerización del
correspondiente monómero. Dado que el alcohol vinílico es inestable con
respecto a la isomerización a acetaldehído su polímero debe prepararse por
métodos indirectos. El monómero, alcohol vinílico, existe casi exclusivamente
en la forma tautoméricas, el acetaldehído. El PVOH se prepara por alcohólisis
(se emplean también los términos menos exactos hidrólisis y saponificación)
parcial o total de acetato de polivinilo para eliminar los grupos acetato.
Para efectuar la
alcohólisis puede utilizarse etanol o metanol, con un ácido o una base como
catalizador. La hidrólisis alcalina es mucho más rápida. La hidrólisis ácida es
más probable que produzca algunos enlaces en la cadena por medio de un
mecanismo que implica la pérdida de una molécula de agua de dos grupos
hidroxilos adyacentes. Se trata de una reacción no deseable. La alcohólisis se
lleva a cabo usualmente disolviendo el poli (acetato de vinilo) en el alcohol,
añadiendo el catalizador y calentando. El poli(alcohol de vinilo) precipita de
la disolución.
Se puede controlar
esta reacción de modo que queden grupos acetato en el polímero. Lo que se
obtiene entonces, es un copolímero de poli (alcohol vinílico) y de poli (vinil
acetato) llamado poli (alcohol vinílico-co-vinil acetato). Es un copolímero al
azar, parecido al poli (alcohol vinílico) excepto que cada tanto tiene unidades
repetitivas de vinil acetato.
Esto confiere al
polímero zonas hidrofílicas (grupos alcohol) y zonas hidrofóbicas (grupos
acetato). Propiedad útil para elaboración de pinturas acrílicas de base acuosa.
Esto permite que el poli metil metacrilato (PMMA) forme una suspensión puesto
que no es soluble en agua formando un látex, de aquí la denominación de
pinturas al látex. El polímero se enrolla, quedando los grupos alcohol hacia
afuera (en contacto con el agua) y los grupos acetato hacia dentro (cubriendo
la moléculas de PMMA).
Propiedades
El alcohol
polivinílico tiene excelentes propiedades para formar películas, como
emulsionante y como adhesivo. También es resistente al aceite, grasas y
disolventes. Es inodoro y no tóxico. Tiene alta resistencia y flexibilidad, así
como alta propiedades de barrera para el oxígeno y los aroma. Sin embargo,
estas propiedades dependen de la humedad, es decir, con mayor humedad más agua
es absorbida. El agua, que actúa como un plastificante, a su vez reducirá su
resistencia a la tracción, pero aumentan su elongación y resistencia al
desgarro. El PVOH es totalmente degradable y se disuelve rápidamente. El PVOH
tiene un punto de fusión de 230°C y 180-190ºC para los grados totalmente
hidrolizado y parcialmente hidrolizado respectivamente. Se descompone
rápidamente por encima de 200°C. El poli (alcohol de vinilo) no funde como un
termoplástico, sino que se descompone por pérdida de agua de dos grupos
hidroxilos adyacentes a temperaturas superiores a 150°C. Los enlaces dobles
permanecen en la cadena y, a medida que se forman más en posiciones conjugadas,
tiene lugar una coloración importante.
Aunque el poli
(alcohol de vinilo) es amorfo cuando no está estirado, puede estirarse dando
una fibra cristalina por ser los grupos hidroxilo lo bastante pequeños para
encajar en un retículo cristalino a pesar de la estructura de cadena atáctica.
El poli (alcohol de
vinilo) es soluble en agua. Se disuelve lentamente en agua fría, pero lo hace
más rápidamente a temperaturas elevadas, y puede normalmente disolverse a más
de 90°C. Las disoluciones acuosas no son particularmente estables,
especialmente si hay presentes trazas de ácido o base. Las disoluciones pueden
sufrir una compleja serie de reacciones de gelación reversibles e
irreversibles. Por ejemplo, puede producirse entre-cruzamiento en los enlaces
éter, lo que resulta en un aumento de viscosidad por la formación de productos
insolubles.
EI poli (alcohol de
vinilo) puede reacetilarse por calentamiento con un exceso de anhídrido acético
en presencia de piridina. El poli (acetato de vinilo) resultante puede o no
tener la misma estructura que el polímero madre a partir del cual se obtuvo el
alcohol, debido a la naturaleza de la estructura de cadena ramificada del
polímero.
El coeficiente de
Poisson se ha medido a entre 0,42 y 0,48.
Usos
El alcohol
polivinílico es la materia prima para hacer otros polímeros como:
- Nitrato de
polivinilo (PVN): Se trata de un éster del ácido nítrico y el alcohol de
polivinilo. El
nitrato de vinilo se puede utilizar en algunos propulsores y explosivos
moldeables.
- Polivinil
acetales: los poli(acetales de vinilo) se preparan por reacción de aldehídos
con el alcohol de polivinilo. El polivinil butiral (PVB) y polivinil formal
(PVF) son ejemplos de esta familia de polímeros. Se preparan a partir de
alcohol de polivinilo, por reacción con butiraldehído y el formaldehído,
respectivamente. La preparación de butiral de polivinilo es el mayor uso del
alcohol polivinílico en los EE.UU. y Europa Occidental. El polímero más
importante, por mucho, de entre ellos es el poli (vinil butiral), que se usa
como capa plástica intermedia para los vidrios de seguridad de aviones y
automóviles. El poli (vinil formal) se utiliza en esmaltes para recubrimientos
de cables eléctricos y en tanques de gasolina de auto-sellado.
El alcohol
polivinílico se utiliza como ayuda en la polimerización en emulsión, como
coloide protector, para hacer dispersiones de acetato de polivinilo. Esta es la
aplicación más grande del mercado en China.
En Japón, su uso
principal es la producción de fibra vinylon o vinalon.
En las fibras de
poli (alcohol de vinilo), la forma final del polímero es insoluble en agua como
resultado de un tratamiento químico. El polímero se hila en húmedo a partir de
agua caliente pasando por una disolución acuosa concentrada de sulfato de sodio
que contiene ácido sulfúrico y formaldehído. El polímero se insolubiliza por la
formación de grupos formal:
Aproximadamente una
tercera parte de los grupos hidroxilo se hace reaccionar para insolubilizar la
fibra. Un cierto grado de acetalización entre las cadenas es deseable para
reducir la contracción de la fibra, pero debe controlarse cuidadosamente la
cantidad.
Las fibras de poli
(alcohol de vinilo) poseen una absorción de agua (un 30 %) superior a las
demás fibras. Pudiendo de este modo reemplazar al algodón en aquellos usos en
los que la fibra está en contacto con el cuerpo. El tacto del tejido puede
variarse de similar a la lana a similar al lino. Esta fibra se lava fácilmente,
se seca pronto y tiene buena estabilidad dimensional. La tenacidad y
resistencia a la abrasión son buenas.
*Fibra de PVOH, como
refuerzo en el concreto
*Se utiliza en
protección guantes resistentes a químicos
*Se utiliza como
fijador para la recogida de muestras, en especial las muestras de heces
*Como un agente de
embolización en procedimientos médicos
* Excipiente,
recubrimiento de pastillas, biofermentación y tópicos para productos
farmacéuticos
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