ALCOOL POLYVINYLIQUE

L'alcool polyvinylique (PVOH, PVA ou PVAl) est un polymère synthétique hydrosoluble.
Sa formule idéale est [CH₂CH(OH)]n.
L'alcool polyvinylique est utilisé dans la fabrication du papier, l'encollage des chaînes textiles, comme épaississant et stabilisant d'émulsion dans les formulations adhésives à base d'acétate de polyvinyle (PVAc), dans divers revêtements et en impression 3D.

CAS : 9002-89-5
Formule molaire : C₂H₄O
Masse moléculaire : 44,05256
EINECS : 209-183-3

Synonymes : Alcool polyvinylique hydrolysé à 98-99 %, masse moléculaire élevée ; Poly(alcool vinylique) n = 1750 ± 50 ; Poly(alcool vinylique) n = 2000 (degré de saponification env. 80 % molaire) ; ALCOOL POLYVINYLE HYDROLYSÉ À 98-99 % ; ALCOOL POLYVINYLE EN POUDRE À 99 % ; ALCOOL POLYVINYLE USP/NF ; Alcool polyvinylique à 88-89 % ; Alcool polyvinylique à 99-100 %

L’alcool polyvinylique est incolore (blanc) et inodore.
Il est généralement fourni sous forme de billes ou de solutions aqueuses. Sans agent de réticulation externe, une solution d'alcool polyvinylique peut être gélifiée par des cycles répétés de congélation-décongélation, donnant des hydrogels biocompatibles, ultra-purs et très résistants, utilisés dans diverses applications telles que les stents vasculaires, le cartilage, les lentilles de contact, etc.
Bien que l'alcool polyvinylique soit souvent désigné par l'acronyme PVA, ce terme désigne plus généralement l'acétate de polyvinyle, couramment utilisé comme adhésif et mastic pour le bois.
L'alcool polyvinylique est une macromolécule homopolymère obtenue par polymérisation de l'alcool vinylique.
Il est utilisé comme excipient pharmaceutique et lubrifiant ophtalmique, ainsi que dans la fabrication de revêtements de surface, d'éponges artificielles, de cosmétiques et d'autres produits.
L'alcool polyvinylique (PVOH) est un polymère linéaire hydrophile, copolymère d'alcool vinylique et d'acétate de vinyle.
Par conséquent, les propriétés structurales des polymères d'alcool polyvinylique dépendent du degré de polymérisation et d'hydrolyse. Ces modifications entraînent des transformations chimiques et physiques telles que l'estérification, l'éthérification, la cristallisation et la complexation ion-polymère au sein du polymère.
Les structures de PVOH modifiées sont utiles dans les applications biomédicales.
L'alcool polyvinylique (PVOH, PVA ou PVAl) est un polymère synthétique incolore, inodore et soluble dans l'eau.
Découvert au début des années 1920, l'alcool polyvinylique a depuis été utilisé dans de nombreuses applications, du laminage du verre de sécurité au conditionnement des lessives.
Il est généralement fourni sous forme de poudre, de granulés ou de pastilles, ou parfois en solution aqueuse.

Propriétés chimiques du poly(alcool vinylique)
Point de fusion : > 300 °C
Point d’ébullition : -14,5 °C (estimation approximative)
Masse volumique apparente : 400-670 kg/m³
Densité : 1,080 g/cm³
Tg : 73
Tg : 99
Tg : 99 °C
Indice de réfraction : 1,3810 (estimation)
Point d’ébullition : 79 °C
Température de stockage : À conserver en dessous de +30 °C
Solubilité dans l’eau : Soluble (à chaud)
Aspect : Poudre
Couleur : Blanc à crème
pH : 3,5-7,0 (40 g/l, H₂O, 20 °C)
Odeur : À 100 % Inodore
Solubilité dans l'eau : soluble dans l'eau chaude
Merck : 14 7585
Constante diélectrique : 1,9 (ambiante)
Stabilité : stable. Combustible. Les poussières peuvent former des mélanges explosifs avec l'air. Incompatible avec les agents oxydants puissants.
Ingrédient cosmétique - Fonctions : filmogène
régulateur de viscosité
InChI : 1S/C2H4O/c1-2-3/h2-3H,1H2
InChIKey : IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N
IARC : 3 (Vol. 19, Sup. 7) 1987
Référence chimique NIST : alcool polyvinylique (9002-89-5)
Système d'enregistrement des substances de l'EPA : alcool polyvinylique (9002-89-5)

L'alcool polyvinylique est un produit d'hydrolyse de l'acétate de polyvinyle, et non de polymérisation de monomères. La structure moléculaire principale contient de l'alcool polyvinylique.
La densité de ce produit est comprise entre 1,25 et 1,35 et son point de fusion entre 212 et 267 °C.
L'alcool polyvinylique est soluble dans l'eau chaude et dans le diméthylsulfoxyde chaud.
Des expériences sur des animaux ont montré que l'alcool polyvinylique, en l'absence de stimulation, ne provoque aucune toxicité significative après injection sous-cutanée, intramusculaire ou intraveineuse.
Les résines d'alcool polyvinylique se présentent sous forme de solide blanc, d'aspect subfloculé, granuleux ou poudreux ; elles sont non toxiques, inodores, non polluantes et solubles dans l'eau à 80-90 °C.
La solution aqueuse d'alcool polyvinylique possède une bonne adhésivité et d'excellentes propriétés filmogènes ; elle résiste à la plupart des solvants organiques tels que les huiles, les lubrifiants et les hydrocarbures ; elle présente des propriétés d'estérification, d'éthérification et d'acétalisation des polyols à longue chaîne.

Structure et propriétés
L'alcool polyvinylique est un matériau atactique cristallin.
Sa microstructure est principalement composée de liaisons 1,3-diol [−CH₂−CH(OH)−CH₂−CH(OH)−], mais on y trouve également quelques pourcents de 1,2-diol [−CH₂−CH(OH)−CH(OH)−CH₂−], selon les conditions de polymérisation du précurseur vinylique.
L'alcool polyvinylique possède d'excellentes propriétés filmogènes, émulsifiantes et adhésives.
Il est également résistant aux huiles, aux graisses et aux solvants.
L'alcool polyvinylique présente une résistance à la traction et une flexibilité élevées, ainsi que d'excellentes propriétés de barrière à l'oxygène et aux arômes.
Cependant, ces propriétés sont sensibles à l'humidité : l'eau absorbée à des taux d'humidité élevés agit comme un plastifiant, ce qui réduit la résistance à la traction du polymère, mais augmente son allongement et sa résistance au déchirement.

Utilisations
L'alcool polyvinylique est sûr et respectueux de l'environnement.
Outre les sachets de lessive et de détergent courants, il est utilisé dans de nombreuses applications domestiques, médicales, de soins personnels et industrielles, notamment l'emballage alimentaire, les fils textiles, les produits en papier, les médicaments en doses unitaires, les produits chimiques pour le traitement de l'eau, les larmes artificielles utilisées pour traiter la sécheresse oculaire, les lubrifiants pour lentilles de contact, l'impression par transfert, les produits agrochimiques, la broderie et la réduction des poussières.

Des versions de qualité alimentaire de ce film sont utilisées pour conditionner des quantités prédéfinies de riz, de pâtes, d'assaisonnement au cacao et de compléments alimentaires.
Par exemple, sur le marché américain, ce matériau est utilisé pour créer des sachets contenant des doses de protéines de lactosérum en poudre, très appréciées des sportifs pour développer leur masse musculaire.
Ces sachets pré-dosés permettent une utilisation plus simple et pratique : il suffit de verser la protéine dans un shaker avec de l'eau ou du lait, de mélanger et de boire.
On s'assure ainsi d'utiliser la quantité exacte de protéines, sans gaspillage ni dégâts.

D'autres qualités de films d'alcool polyvinylique sont utilisées dans les procédés de fabrication, notamment comme films de démoulage pour la production de plans de travail en surface solide et de composites renforcés.
Le Mowiol 40-88 trouve des applications variées, telles que la vectorisation de médicaments, la spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS), les capteurs à fibres optiques et les oxydes conducteurs transparents (TCO).
Dans l'industrie des plastiques, il entre dans la composition de composés de moulage, de revêtements de surface, de films résistants à l'essence, d'apprêts textiles et de compositions de finition. Il peut être combiné pour obtenir des élastomères utilisés dans la fabrication d'éponges artificielles, de tuyaux de carburant, etc., ainsi que dans les encres d'impression pour plastiques et verre, la finition pharmaceutique, les cosmétiques, les films et feuilles hydrosolubles.
Il est également utilisé comme excipient pharmaceutique (agent augmentant la viscosité) et comme lubrifiant ophtalmique.

Des particules de zéolite NaA ont été dispersées dans une matrice d'alcool polyvinylique pour préparer une membrane à matrice mixte afin d'étudier la séparation par pervaporation de mélanges eau-butanol. Des échafaudages polymères biocompatibles à base de poly(alcool vinylique)/gélatine ont été utilisés pour la conception de modèles 3D de cancers.
Le poly(alcool vinylique) est principalement utilisé dans l'industrie textile comme matière première pour la pâte à papier, agent de finition textile et fibre vinylique ; dans les peintures murales intérieures et extérieures, et dans les adhésifs ; dans l'industrie chimique comme émulsifiant de polymérisation, dispersant et résine de poly(formol), d'acétal et de butyrate d'aldéhyde ; dans l'industrie papetière comme liant ; en agriculture comme amendement du sol, synergiste d'adhérence des pesticides et pour la fabrication de films ; il entre également dans la composition de produits cosmétiques et comme agent de trempe haute fréquence, entre autres.

Grâce à sa biocompatibilité, sa faible affinité pour les protéines et sa faible toxicité, le poly(alcool vinylique) est utilisé dans de nombreuses applications médicales. Il sert notamment aux substituts cartilagineux, aux lentilles de contact, aux capsules de lessive et aux collyres.
Le poly(alcool vinylique) est utilisé comme auxiliaire dans les polymérisations en suspension. En Chine, l'alcool polyvinylique est principalement utilisé comme colloïde protecteur pour la fabrication de dispersions de PVAc.
Au Japon, il sert surtout à la production de fibres de Vinylon.
Cette fibre est également fabriquée en Corée du Nord, par souci d'autosuffisance, car sa production ne nécessite pas de pétrole.
Il est aussi utilisé dans la fabrication de films photographiques.
Les polymères à base d'alcool polyvinylique sont largement utilisés en fabrication additive.
Par exemple, les formes posologiques orales imprimées en 3D présentent un fort potentiel pour l'industrie pharmaceutique.

L'alcool polyvinylique permet de créer des comprimés chargés en médicament avec des caractéristiques de libération modifiées, le PVA étant utilisé comme liant.
Sur le plan médical, les microparticules à base d'alcool polyvinylique ont reçu l'approbation 510(k) de la FDA pour leur utilisation comme particules d'embolisation dans le traitement des tumeurs hypervasculaires périphériques.
L'alcool polyvinylique peut également être utilisé comme agent embolique lors d'une embolectomie des fibromes utérins (EFU).
En recherche biomédicale, l'alcool polyvinylique a également été étudié pour le cartilage, les applications orthopédiques et comme matériau potentiel pour les greffes vasculaires.
L'alcool polyvinylique est couramment utilisé dans les éponges domestiques qui absorbent davantage d'eau que les éponges en polyuréthane.
L'alcool polyvinylique peut être utilisé comme adhésif lors de la préparation d'échantillons de selles pour l'examen microscopique en pathologie.

Applications pharmaceutiques
L'alcool polyvinylique est principalement utilisé dans les préparations pharmaceutiques topiques et ophtalmiques.
Il est utilisé comme agent stabilisant pour les émulsions (0,25 à 3,0 % p/v).
Il est également utilisé comme agent augmentant la viscosité des formulations visqueuses, telles que les produits ophtalmiques.
L'alcool polyvinylique entre dans la composition des larmes artificielles et des solutions pour lentilles de contact (à des fins de lubrification), des formulations à libération prolongée pour administration orale et des patchs transdermiques.
Il peut être transformé en microsphères par mélange avec une solution de glutaraldéhyde.

Utilisations industrielles
L'alcool polyvinylique est un polymère blanchâtre et résistant, pouvant être mis en forme pour former des films, des tubes et des fibres solides, très résistants aux solvants hydrocarbonés.
Bien qu'il soit l'un des rares polymères hydrosolubles, il peut être rendu insoluble dans l'eau par étirage ou par réticulation.

Acétals polyvinyliques
Les acétals polyvinyliques sont préparés par traitement de l'alcool polyvinylique avec des aldéhydes.
Le butyraldéhyde et le formaldéhyde permettent d'obtenir respectivement le butyral de polyvinyle (PVB) et le formalisme de polyvinyle (PVF).
La préparation du butyral de polyvinyle représente la principale utilisation de l'alcool polyvinylique aux États-Unis et en Europe occidentale.

Préparation
Contrairement à la plupart des polymères vinyliques, l'alcool polyvinylique n'est pas préparé par polymérisation du monomère correspondant, car ce dernier, l'alcool vinylique, est thermodynamiquement instable vis-à-vis de sa tautomérisation en acétaldéhyde.
L'alcool polyvinylique est plutôt préparé par hydrolyse de l'acétate de polyvinyle, ou parfois d'autres polymères dérivés d'esters vinyliques comportant des groupes formiate ou chloroacétate à la place des groupes acétate. 
La conversion des esters polyvinyliques est généralement réalisée par transestérification basique avec l'éthanol :
[CH₂CH(OAc)]ₙ + C₂H₅OH → [CH₂CH(OH)]ₙ + C₂H₅OAc
Les propriétés du polymère dépendent du degré de transestérification.
La consommation mondiale d'alcool polyvinylique a dépassé le million de tonnes en 2006.

Méthodes de production
L'alcool polyvinylique est produit par hydrolyse de l'acétate de polyvinyle.
Le motif répétitif de l'alcool vinylique n'est pas utilisé comme matière première car il est impossible de l'obtenir en quantités et avec la pureté requises pour la polymérisation.
L'hydrolyse est rapide dans le méthanol, l'éthanol ou un mélange d'alcool et d'acétate de méthyle, en présence d'alcalis ou d'acides minéraux comme catalyseurs.

Profil de réactivité
Les mélanges d'alcools avec de l'acide sulfurique concentré et du peroxyde d'hydrogène concentré peuvent provoquer des explosions. 
Exemple : une explosion se produira si l'on ajoute du diméthylbenzylcarbinol à du peroxyde d'hydrogène à 90 %, puis que l'on acidifie le mélange avec de l'acide sulfurique concentré.
Les mélanges d'éthanol et de peroxyde d'hydrogène concentré forment de puissants explosifs.
Les mélanges de peroxyde d'hydrogène et d'alcool 1-phényl-2-méthylpropylique ont tendance à exploser s'ils sont acidifiés avec de l'acide sulfurique à 70 %.
Les hypochlorites d'alkyle sont extrêmement explosifs.
On les obtient facilement par réaction de l'acide hypochloreux avec des alcools, soit en solution aqueuse, soit dans des solutions aqueuses mixtes de tétrachlorure de carbone.
Le chlore et les alcools produisent également des hypochlorites d'alkyle.
Ils se décomposent à froid et explosent sous l'effet de la lumière du soleil ou de la chaleur.
Les hypochlorites tertiaires sont moins instables que les hypochlorites secondaires ou primaires.
Les réactions basiques des isocyanates avec les alcools doivent être réalisées dans des solvants inertes. 
En l'absence de solvant, ces réactions sont souvent explosives.