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 , en el encolado de urdimbre de textiles , como espesante y estabilizador de emulsión en formulaciones adhesivas de acetato de polivinilo (PVAc), en una variedad de recubrimientos y en la impresión 3D . Es incoloro (blanco) e inodoro. Se suministra comúnmente en forma de perlas o como soluciones en agua. [3] [4] Sin un agente de reticulación añadido externamente, la solución de PVA se puede gelificar mediante congelación-descongelación repetidas, lo que produce hidrogeles biocompatibles , ultrapuros y muy resistentes que se han utilizado para una variedad de aplicaciones, como stents vasculares , cartílagos , lentes de contacto , etc. [5]
Aunque el alcohol polivinílico a menudo se conoce con el acrónimo PVA, de manera más general PVA se refiere al acetato de polivinilo , que se utiliza comúnmente como adhesivo y sellador para madera.
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 reemplazos de cartílago, lentes de contacto y gotas para los ojos . [6] El alcohol polivinílico se utiliza como una ayuda en polimerizaciones en suspensión . Su mayor aplicación en China es su uso como coloide protector para hacer dispersiones de PVAc. En Japón, su principal uso es la producción de fibra Vinylon . [7] Esta fibra también se fabrica en Corea del Norte por razones de autosuficiencia, porque no se requiere petróleo para producirla. Otra aplicación es la película fotográfica. [8]
Los polímeros basados en PVA se utilizan ampliamente en la fabricación aditiva. Por ejemplo, las formas de dosificación oral impresas en 3D demuestran un gran potencial en la industria farmacéutica. Es posible crear comprimidos cargados con fármacos con características de liberación modificadas en los que se utiliza PVA como sustancia aglutinante. [9]
En el ámbito médico, las micropartículas basadas en PVA han recibido la aprobación 510(k) de la FDA para su uso como partículas de embolización en tumores hipervasculares periféricos. [10] También se puede utilizar como agente embólico en una embolectomía de fibromas uterinos (UFE). [11] En la investigación de ingeniería biomédica, el PVA también se ha estudiado para cartílago , aplicaciones ortopédicas , [12] y como posibles materiales para injertos vasculares . [13]
El PVA se utiliza habitualmente en esponjas domésticas que absorben más agua que las esponjas de poliuretano . [ cita requerida ]
El PVA se puede utilizar como adhesivo durante la preparación de muestras de heces para su examen microscópico en patología . [14]
Los acetales de polivinilo se preparan mediante el tratamiento del PVA con aldehídos . El butiraldehído y el formaldehído producen polivinil butiral (PVB) y polivinil formal (PVF), respectivamente. La preparación de polivinil butiral es el uso más importante del alcohol polivinílico en los EE. UU. y Europa occidental.
A diferencia de la mayoría de los polímeros vinílicos , el PVA no se prepara por polimerización del monómero correspondiente , ya que el monómero, el alcohol vinílico , es termodinámicamente inestable con respecto a su tautomerización a acetaldehído . En cambio, el PVA se prepara por hidrólisis de acetato de polivinilo [3] o, a veces, otros polímeros derivados de ésteres de vinilo con grupos formiato o cloroacetato en lugar de acetato. La conversión de los ésteres de polivinilo generalmente se lleva a cabo por transesterificación catalizada por una base con etanol:
Las propiedades del polímero se ven afectadas por el grado de transesterificación.
El consumo mundial de alcohol polivinílico fue de más de un millón de toneladas métricas en 2006. [7] Entre los grandes productores se incluyen Kuraray y Sekisui Specialty Chemicals , mientras que China continental ha instalado varias instalaciones de producción muy grandes en la última década [ aclaración necesaria ] y actualmente representa el 45% de la capacidad mundial.
El PVA es un material atáctico que presenta cristalinidad . En términos de microestructura, está compuesto principalmente de enlaces 1,3-diol [−CH 2 −CH(OH)−CH 2 −CH(OH)−], pero también se presenta un pequeño porcentaje de 1,2-dioles [−CH 2 −CH(OH)−CH(OH)−CH 2 −], dependiendo de las condiciones de polimerización del precursor de éster de vinilo. [3]
El alcohol polivinílico tiene excelentes propiedades formadoras de película, emulsionantes y adhesivas . También es resistente al aceite, la grasa y los disolventes . Tiene una gran resistencia a la tracción y flexibilidad, así como propiedades de barrera al oxígeno y a los aromas. Sin embargo, estas propiedades dependen de la humedad : el agua absorbida a niveles de humedad más altos actúa como plastificante , lo que reduce la resistencia a la tracción del polímero, pero aumenta su elongación y resistencia al desgarro.
El alcohol polivinílico se utiliza ampliamente, por lo que su toxicidad y biodegradación son de interés. Las pruebas demostraron que los peces (guppies) no sufren daños, incluso con una concentración de alcohol polivinílico de 500 mg/L de agua. [3]
Existen distintos grados de PVA en función de los grados de polimerización e hidrólisis, lo que afectará a sus propiedades físicas y químicas, así como a su biodegradabilidad. [3] Las soluciones acuosas de PVA se degradan más rápido, por lo que los grados de PVA que son altamente solubles en agua tienden a tener una biodegradación más rápida. [15] No todos los grados de PVA son fácilmente biodegradables, pero los estudios muestran que los grados de PVA altamente solubles en agua, como los que se utilizan en detergentes, pueden ser fácilmente biodegradables según las condiciones de prueba de detección de la OCDE. [16]
El PVA administrado por vía oral es relativamente inofensivo. [17] La seguridad del alcohol polivinílico se basa en algunas de las siguientes observaciones: [17]