El alcohol polivinílico ( PVOH , PVA o PVAl ) es un polímero sintético soluble en agua . Tiene la fórmula idealizada [CH 2 CH (OH)] n . Se utiliza en la fabricación de papel , encolado de urdimbres textiles , como espesante y estabilizador de emulsión en formulaciones adhesivas de acetato de polivinilo (PVAc), en una variedad de recubrimientos e impresión 3D . Es incoloro (blanco) e inodoro. Generalmente se suministra en forma de perlas o soluciones en agua. [3] [4] Sin un agente reticulante agregado externamente, la solución de PVA se puede gelificar mediante congelación y descongelación repetidas, lo que produce hidrogeles biocompatibles , ultrapuros y muy fuertes que se han utilizado para una variedad de aplicaciones, como stents vasculares , cartílagos y lentes de contacto. , etc. [5]
Aunque a menudo se hace referencia al alcohol polivinílico con el acrónimo PVA, de manera más general PVA se refiere al acetato de polivinilo , que se usa 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 coadyuvante en las polimerizaciones en suspensión . Su mayor aplicación en China es su uso como coloide protector para fabricar dispersiones de PVAc. En Japón su uso principal es la producción de fibra Vinylon . [7] Esta fibra también se fabrica en Corea del Norte por motivos de autosuficiencia, ya que no se necesita petróleo para producirla. Otra aplicación es la película fotográfica. [8]
Los polímeros a base de PVA se utilizan ampliamente en la fabricación aditiva. Por ejemplo, las formas farmacéuticas orales impresas en 3D demuestran un gran potencial en la industria farmacéutica. Es posible crear tabletas cargadas de fármaco con características de liberación de fármaco modificadas donde se utiliza PVA como sustancia aglutinante. [9]
Desde el punto de vista médico, las micropartículas a base de PVA han recibido la aprobación 510(k) de la FDA para su uso como partículas de embolización para 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 materiales potenciales para injertos vasculares . [13]
El PVA se usa comúnmente en esponjas domésticas que absorben más agua que las esponjas de poliuretano .
Los polivinil acetales se preparan tratando PVA con aldehídos . El butiraldehído y el formaldehído producen polivinilbutiral (PVB) y polivinilformal (PVF), respectivamente. La preparación de polivinilbutiral es el uso más importante del alcohol polivinílico en Estados Unidos y Europa occidental.
A diferencia de la mayoría de los polímeros vinílicos , el PVA no se prepara mediante 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 mediante hidrólisis de acetato de polivinilo [3] o, a veces, otros polímeros derivados de éster vinílico con grupos formiato o cloroacetato en lugar de acetato. La conversión de los ésteres de polivinilo se realiza habitualmente mediante transesterificación catalizada por bases con etanol:
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. [7] Los grandes productores incluyen Kuraray y Sekisui Specialty Chemicals , mientras que China continental ha instalado una serie de instalaciones de producción muy grandes en la última década [ se necesita aclaración ] y actualmente representa 45% de la capacidad mundial.
PVA es un material atáctico que exhibe cristalinidad . En términos de microestructura, está compuesto principalmente por enlaces 1,3-diol [-CH 2 -CH(OH)-CH 2 -CH(OH)-], pero un pequeño porcentaje de 1,2-dioles [-CH 2 −CH(OH)−CH(OH)−CH 2 −], dependiendo de las condiciones para la polimerización del precursor del éster vinílico. [3]
El alcohol polivinílico tiene excelentes propiedades filmógenas, emulsionantes y adhesivas . También es resistente al aceite, grasas y disolventes . Tiene alta resistencia a la tracción y flexibilidad, así como altas propiedades de barrera al oxígeno y al aroma. 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 alargamiento 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 poli(alcohol vinílico) de 500 mg/L de agua. [3]
Existen varios grados diferentes de PVA según 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, razón por la cual los grados de PVA que son altamente solubles en agua tienden a tener una biodegradación más rápida. [14] No todos los grados de PVA son fácilmente biodegradables, pero los estudios muestran que los grados de PVA altamente solubles en agua, como los utilizados en detergentes, pueden ser fácilmente biodegradables según las condiciones de prueba de detección de la OCDE. [15]
El PVA administrado por vía oral es relativamente inofensivo. [16] La seguridad del alcohol polivinílico se basa en algunas de las siguientes observaciones: [16]