Policloruro de vinilideno (PVDC)

Introducción

El policloruro de vinilideno, cloruro de polivinilideno o PVDC (polyvinylidene chloride) es un polímero sintético producido por la polimerización del cloruro de vinilideno. Nombre por IUPAC, poli-1,1-dicloroeteno. Se utiliza principalmente en películas plásticas claras, flexibles e impermeables para envolver alimentos. En general se lo utiliza en forma de copolímero de cloruro de vinilideno, principalmente con cloruro de vinilo, pero también con acrilatos o nitrilos.
Ralph Wiley, trabajador de laboratorio en Dow Chemical, descubrió accidentalmente cloruro de polivinilideno en 1933. Al limpiar la cristalería de laboratorio, se encontró con un vial que no podía dejar limpio. Investigadores Dow hicieron de este material una película de color verde oscuro, primero llamado Eonite y luego Saran.
Ralph Wiley pasó a convertirse en uno de los investigadores de Dow Chemical e inventar y desarrollar muchos plásticos, productos químicos y máquinas de producción.
El Saran fue desarrollado inicialmente en un spray. Los militares rociaron Saran en los aviones de combate para protegerlos de la corrosión producto del rocío del agua de mar y los fabricantes de autos la utilizaron para la tapicería. Después de 2° Guerra Mundial, fue aprobado para el envasado de alimentos. Dow más tarde ideó una fórmula de cloruro de polivinilideno libre de olores desagradables y el color verde.
El uso más conocido de cloruro de polivinilideno se produjo en 1953, cuando Saran Wrap, una envoltura de plástico pegajosa para alimentos se introdujo en el mercado. Saran Wrap es ahora una marca de SC Johnson & Son.

Rollo de saran wrap

En 2004, sin embargo, la fórmula se cambió a polietileno de baja densidad debido a las preocupaciones ambientales acerca de su contenido de cloro.

Síntesis y estructura química.
El monómero, cloruro de vinilideno (CH2=CCl2), un líquido claro, incoloro y tóxico, se obtiene a partir del tricloroetano (CH3-CCl3) a través de la deshidrocloración (extracción de cloruro de hidrógeno HCl) de ese compuesto por tratamiento alcalino.

Obtención del monómero

El policloruro de vinilideno se obtiene por polimerización por radicales libres.

Polimerización del PVDC

Para su transformación en PVDC, el líquido se suspende en agua en forma de gotas finas o tratadas con surfactantes (jabón) y dispersos en el agua como una emulsión de partículas pequeñas. Bajo la acción de radicales libres iniciadores, los monómeros de cloruro de vinilideno se unen entre sí para formar el polímero. El polímero se obtiene de la fase acuosa en forma de polvo seco o perlas, las cuales se pueden fundir para la extrusión en film plástico.

Estructura química del PVDC en 3D

Propiedades y características
La característica excepcional del PVDC es su baja permeabilidad al vapor de agua y gases, por lo que es ideal para el envasado de alimentos. Copolímeros de cloruro de vinilideno y otros monómeros también se comercializan. El más conocido es Saran, un copolímero de cloruro de vinilideno constituido por alrededor de 87 por ciento y 13 por ciento de cloruro de vinilo.

Copolimerización del cloruro de vinileno y el cloruro de vinilo

El Saran fue introducido al mercado por Dow Chemical Company en 1939 y sigue siendo ampliamente utilizado como una envoltura transparente de alimentos.

Tabla de propiedades típicas

Propiedades físicas	Unidad	Valor
Absorción de agua - en 24 horas	%	0,1
Densidad	g . cm-3	1,63
Resistencia a la radiación	-	Aceptable
Resistencia a los Ultra-violetas	-	Mala
Índice de oxígeno límite	%	60
Propiedades mecánicas	Unidad	Valor
Coeficiente de fricción	-	0,24
Dureza - Rockwell	-	R98-106
Módulo de tracción	GPa	0,3-0,55
Resistencia a la tracción	MPa	25-110
Resistencia al impacto Izod	J . m-1	16-53
Propiedades Térmicas	Unidad	Valor
Coeficiente de expansión térmica	x10-6 K-1	190
Conductividad térmica a 23°C	W m-1 K-1	0,13
Temperatura máxima de uso	°C	80-100
Propiedades Eléctricas	Unidad	Valor
Constante dieléctrica @1MHz	-	3,0-6,0
Resistividad de volumen	Ohm.cm	1012-1016
Resistividad superficial	Ohm/sq	1012-1013

Tabla de resistencia química

Sustancia	Resistencia
Ácidos - concentrados	Buena-Aceptable
Ácidos - diluidos	Buena
Álcalis	Buena
Alcoholes	Buena
Cetonas	Aceptable
Grasas y aceites	Buena
Hidrocarburos aromáticos	Aceptable

Tabla de propiedades para película de policloruro de vinilideno

Propiedades	Unidad	Valor
Alargamiento a la rotura	%	30-80
Factor de disipación @1MHz	-	0,05-0,08
Permeabilidad al Agua @25C	x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1	7
Permeabilidad al Agua @38C	x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1	25
Permeabilidad al CO2 @25C	x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1	0,02
Permeabilidad al N2 @25C	x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1	0,001
Permeabilidad al O2 @25C	x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1	0,004
Resistencia dieléctrica a 25µm de grosor	kV mm-1	160-280
Temperatura de sellado en caliente	°C	120-150

Aunque es extremadamente útil como un agente de envasado de alimentos, la gran desventaja del Saran es que sufrirá una deshidrocloración inducida térmicamente a temperaturas muy cercanas a las temperaturas de procesamiento. Esta degradación se propaga fácilmente, dejando secuencias polieno el tiempo suficiente para absorber la luz visible, y cambiar el color del material de incoloro a un indeseable color marrón transparente (inaceptable para una de las principales aplicaciones de Saran, el envasado de alimentos). Por lo tanto, hay una cantidad significativa de pérdida de producto en el proceso de fabricación, lo que aumenta costos de producción y de consumo.

Marcas comerciales (productores)
Saran TC y Saran LS (Asahi-Kasei), Saran Wrap y Saranex (Dow Chemical), Ixan y Diofan (SolVin)

Usos
Fibras
Si bien se puede utilizar el polímero policloruro de vinilideno para elaborar fibras, por lo general se utiliza un copolímero del cloruro de vinilideno, conocido como fibra Saran. La fibra Saran viene en monofilamento, multifilamento retorcido y como fibra cortada.
La fibra Saran se fabrica mediante hilatura por fusión de copolímeros de cloruro de vinilideno con, por ejemplo, cloruro de vinilo. La fibra Saran es teñida antes de la hilatura (fiberspinning), si se desea color.
La fibra Saran es una fibra fuerte y constituye una barrera notable contra el agua, el oxígeno y los aromas, tiene una resistencia química superior a los álcalis y ácidos, no es soluble en aceite y solventes orgánicos, tiene humedad muy baja y es resistente a hongos, bacterias e insectos. La fibra Saran tiene una alta recuperación elástica y resistente a las arrugas y los pliegues. Debido a que es pigmento teñido antes del hilado, tiene excelente firmeza del color. El Saran también es retardente a la llama y autoextinguible, y puede ablandarse o carbonizarse con llama, y se descompone con el calor moderado.

Tela de fibra Saran

El cloruro de vinilideno puede entrar en la composición, como comonómero, de otras fibras, como las fibras acrílicas modificadas (modacrílicas)

Embalaje
El cloruro de polivinilideno se aplica como recubrimiento a base de agua de otras películas de plástico, como la de polipropileno biaxialmente orientada (BOPP) y de poliéster (PET) entre otros. Este recubrimiento (coteado) aumenta las propiedades de barrera de la película, la reducción de la permeabilidad de la película para el oxígeno y los sabores y por lo tanto extender la vida útil de los alimentos dentro del paquete.

Aplicaciones del PVDC en películas para empaque de alimentos

Película BOPP recubierta de PVDC

Blíster de película trilaminada de PVC recubierta con PVDC (Perlaux Starflex)

Hogar
Trapos de limpieza, filtros, media sombra, cinta, cortinas de baño, muebles de jardín.

Industria
Césped artificial, pantallas (media sombra), indumentaria para laboratorio, pinturas de base acuosa resistente a la corrosión, material para tratamiento de aguas residuales, materiales subterráneos.

Saran para invernaderos (media sombra)

Mameluco Tychem SL constituido por Tyvek laminado con un film de Saranex

Pinturas de dispersión acuosa de Diofan resistente a la corrosión

Varios
Pelo de muñeca, animales de peluche, tejidos, mallas de pesca, pirotecnia (donador de cloro), plantillas para los zapatos,

Pelo de muñeca de Saran

Fuentes:
http://en.wikipedia.org
http://www.arqhys.com
http://www.ides.com
http://www.dipity.com
http://www.britannica.com
http://www.goodfellow.com
http://www.about.com
http://www.dow.com
http://www.bac-dall.com.ar
http://www.ixan-diofan.com
http://www.diofan.com