Alcohol polivinílico: qué es, estructura, propiedades, usos, riesgos

¿Qué es el alcohol polivinílico?

El alcohol polivinílico es un polímero del alcohol vinílico de fórmula molecular (C₂H₃OR)n, donde R representa a H o COCH₃. Es soluble en agua. Debido a una inestabilidad del alcohol vinílico, se sintetiza usando como monómero el acetato de vinilo, el cual polimeriza originando el acetato de polivinilo.

Posteriormente, hay una hidrólisis de los ésteres del acetato de polivinilo, en presencia de hidróxido de sodio, siendo sustituido el acetato por el grupo oxihidrilo (OH), formándose así el alcohol polivinílico. Este está compuesto principalmente por enlaces 1-3 diol [-CH₂-CH(OH)-CH₂-CH(OH)-].

Este alcohol puede formar películas con capacidad emulsionante y adhesiva, que pueden soportar tensiones fuertes. Además de ser un material flexible, el alcohol polivinílico es higroscópico y muy soluble en agua, estando afectadas sus propiedades por el grado de hidratación.

Inicialmente, fue preparado por Hermann y Haehnel en 1924, hidrolizando el acetato de polivinilo con hidróxido de potasio en presencia de etanol.

El alcohol polivinílico puede usarse en la fabricación de láminas o películas que son barreras para el oxígeno y los aromas. Esto ha permitido que sea utilizado en el empaquetamiento de los alimentos, siendo este su uso principal, ya que más del 30% de su producción se emplea para este fin.

Estructura del alcohol polivinílico

La imagen superior ilustra un segmento pequeño de una cadena del polímero de alcohol polivinílico. Los átomos encerrados dentro del paréntesis se repiten n veces hasta llegar a los extremos metílicos, CH₃. Así, su estructura consiste en una serie de repeticiones de los grupos –CH₂-CH(OH)-.

Nótese que todos los enlaces son simples y, por tanto, los carbonos y el oxígeno tienen hibridación sp³. Esto significa que las cadenas del alcohol polivinílico no son rectas, sino zigzagueadas y con los átomos de H alternándose a los lados deeéstas. Lo mismo ocurre con los grupos hidroxilo OH.

Es decir, los OH pueden estar mirando hacia un lado de la cadena o hacia el otro, por lo que el carácter polar de la estructura se conserva uniformemente a lo largo de la misma.

Además, el orden de aparición de los OH puede alternarse. Por ejemplo, los enlaces –CH₂-CH(OH)-CH₂ de la imagen no son el único patrón de repetición: también lo son CH₂-CH(OH)-CH(OH). En el segundo patrón existe un incremento del carácter polar, debido a que dos grupos OH se encuentran en carbonos adyacentes.

El alcohol polivinílico puede tener una estructura polimérica simple, pero dinámica y polar, la cual tiene especial afinidad por las moléculas de agua y otros solventes con los que pueda interactuar por puentes de hidrógeno: CH(O-H)— OH₂.

Propiedades del alcohol polivinílico

Descripción física

Crema blanca inodora, gránulos o polvo (como se advierte en la primera imagen de este artículo).

Olor

Inodoro.

Punto de ebullición

644° F a 760 mmHg (aproximadamente).

Punto de fusión

442° F (experimenta descomposición).

Punto de ignición

175° F (79° C) vaso abierto.

Solubilidad en agua

Es soluble, incrementándose la solubilidad al disminuir el peso molecular del polímero.

Solubilidad

Es soluble en etanol, pero insoluble en otros solventes orgánicos. Es insoluble en solventes provenientes del petróleo. Prácticamente insoluble en aceites vegetales y animales, en hidrocarburos aromáticos, ésteres, éteres y acetona.

Densidad

1,19 – 1,31 g/cm³.

Presión de vapor

Casi inexistente.

Estabilidad

Es estable si las condiciones de almacenamiento son las recomendadas.

Descomposición

Cuando se calienta a más de 200° C se descompone, emitiendo un humo acre e irritante.

Viscosidad

Entre 4,8 y 5,8 mPa (solución al 4% a 20° C correspondiente de un peso molecular promedio de 26.000 a 30.000 g/mol).

El alcohol polivinílico tiene grados diferentes basándose en su viscosidad: súper alta (peso molecular 250.000-300.000 g/mol), viscosidad alta (peso molecular 170.000-220.000 g/mol, viscosidad media (peso molecular 120.000-150.000 g/mol) y viscosidad baja (peso molecular 25.000-35.000 g/mol).

Existe una relación de proporcionalidad directa entre la viscosidad del alcohol polivinílico y su peso molecular.

pH

5.0 a 6,5 (solución al 4%).

Usos del alcohol polivinílico

Sintéticos

Es materia para la síntesis de otros polímeros, como el nitrato de polivinilo, un éster del ácido nítrico y el alcohol polivinílico. El nitrato de polivinilo se usa en algunos propulsores y explosivos moldeables.

Fibras y láminas

• Las fibras de alcohol polivinílico tienen una capacidad de absorción de agua un 30% superior a las demás fibras. Esto le permite reemplazar al algodón en aquellos usos en que la fibra está en contacto con el cuerpo. La sensación táctil del tejido hecho a partir del alcohol polivinílico, puede variarse desde la experimentada ante la lana a la similar ante el lino.
• Las láminas de alcohol polivinílico se usan en el empaque de alimentos, debido a que tiene la capacidad de servir de barrera para el oxígeno y los aromas. Esto evita que los alimentos sufran oxidación y que pierdan su sabor. Además, impide que olores exteriores interfieran con el sabor original de los alimentos.

Misceláneos

• Se emplea para espesar y modificar el pegamento de acetato de polivinilo. Se utiliza en sobres hechos con las láminas del alcohol polivinílico en las lavanderías para dosificar la liberación de los detergentes.
• Las toallas para la higiene femenina, así como para la incontinencia urinaria, vienen empacadas en bolsas hechas con una película de alcohol polivinílico biodegradable. Se emplea como fijador para la recolección de muestras biológicas, especialmente las de heces.
• Se usa en las gotas oculares, como las lágrimas artificiales, para tratar la resequedad ocular y como lubricante para el uso de los lentes de contacto.
• Una película o lámina de alcohol polivinílico se usa en el proceso de transferencia de agua en la impresión. Además, sus fibras se emplean para el reforzamiento del concreto. Los guantes para trabajar con ácidos fuertes tienen un revestimiento de alcohol polivinílico.
• Se emplea en la fabricación de cápsulas que pueden utilizarse en el suministro de medicamentos. El alcohol polivinílico de bajo peso molecular es usado como un componente de productos anticonceptivos diseñados para la administración intravaginal.

Riesgos del alcohol polivinílico

Inhalación

Cuando el alcohol polivinílico se calienta por encima de 200° C, se libera un humo irritante para los ojos, la nariz y la garganta. Los síntomas en los ojos incluyen lagrimeo, comezón y enrojecimiento. Mientras, en la nariz y en la garganta se produce un dolor ardiente.

Ingestión

No se espera a ser dañina.

Contacto con la piel

No se espera a ser dañina.

Contacto con los ojos

Irritación mecánica solamente.

Exposición crónica

No hay datos en humanos. En estudios con animales se hallaron algunos efectos potencialmente dañinos para la salud.

Se observó una caída en la concentración de la hemoglobina y en el número de eritrocitos y una eventual inhibición completa de la coagulación. Hay la posibilidad de carcinogénesis, como ha sido visto en estudios con animales.

Referencias

1. PubChem (2018). Polyvinyl alcohol. Tomado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Vinit Mehta (2018). Polyvinyl Alcohol: Properties, Uses, and Application. Tomado de : toppr.com
3. Wikipedia (2018). Polyvinyl Alcohol. Tomado de: en.wikipedia.org
4. Mariano (23 de marzo de 2012). Alcohol de polivinilo. Tomado de: tecnologiadelosplasticos.blogspot.com
5. FAO (2004). Polyvinyl Alcohol (PVA). [PDF]. Tomado de: fao.org
6. Environmental Health and Safety (2003). Polyvinyl Alcohol. Tomado de: terpconnect.umd.edu