Nasz winylowy świat

Zapewne zauważyliście, że od kilku lat mamy wyraźny renesans popularności winyli, czyli płyt gramofonowych. I to nie tylko jako dekoracji (choćby na ścianie), ale przede wszystkim jako nośnika zapisu muzyki. Ja jednak na tematy muzyczne nie będę się wypowiadał (między innymi dlatego, że nawet przy śpiewaniu kolęd zdarza mi się fałszować). W płytach winylowych zainteresował mnie oczywiście sam winyl.

Winylem nazywa się skrótowo grupę winylową, czyli -CH=CH-. Związki ją zawierające są zasadniczo alkenami, czyli związkami nienasyconymi, których łańcuch węglowodorowy zawiera jedno (lub więcej) wiązanie podwójne między atomami węgla. Jakkolwiek ze względów historycznych wiele związków zawierających taki właśnie układ atomów nazywa się winylami. Najbardziej znane z nich to octan winylu (CH₃ −COO−CH=CH₂ ) oraz chlorek winylu (CH₂=CHCl).

Obecność wiązania podwójnego w winylach sprawia, że bardzo łatwo ulegają one reakcji polimeryzacji – rzecz w tym, że jedno z wiązań podwójnego wiązania „pęka na pół” i niesparowane elektrony przy każdym z atomów węgla są bardzo reaktywne i najchętniej łączą się z innymi niesparowanymi elektronami z innej analogicznej cząsteczki z „pękniętym” wiązaniem podwójnym. Nie będziemy teraz wnikać w sam mechanizm tej reakcji, ale ważne jest, że w rezultacie powstają długie łańcuchy polimerowe.

W przypadku octanu winylu powstaje poli(octan winylu) a z chlorku winylu – poli(chlorek winylu). Zwracam uwagę na nazewnictwo, bowiem często popełnia się błąd pisząc „polioctan winylu”. To poważny błąd, ponieważ w tym związku cała cząsteczka octanu winylu wielokrotnie powtarza się w łańcuchu. Określenie „polioctan winylu” sugerowałoby, że to kwas octowy utworzył polimer, do którego przyczepiona jest jedna jedyna grupa winylowa.

Ale wróćmy do naszych winylowych polimerów. Poli(octan winylu) w zależności od długości cząsteczek polimeru, ma właściwości lepkiej cieczy, elastycznej a nawet kruchej masy. Jego główną zaletą jest duża adhezyjność czyli używając języka potocznego „lepi” się dobrze praktycznie do wszystkiego. Znajduje on zastosowanie przede wszystkim jako dodatek do farb i mas szpachlowych, a także klejów (w tym np. tych stosowanych do tapet).

Dużo szersze zastosowanie znalazł z kolei poli(chlorek winylu), który jest użytecznym tworzywem konstrukcyjnym – najbardziej znane przykłady jego zastosowania to ramy okienne, rury kanalizacyjne oraz materiały naśladujące drewno, np. panele podłogowe. Poli(chlorek winylu) jest również materiałem wykorzystywanym do celów bardziej wyrafinowanych, np. cewników medycznych. Ponadto jest częstym materiałem stosowanym, jako izolator przewodów elektrycznych.

Choć właściwości poli(chlorku winylu), podobnie jak wszystkich tworzyw sztucznych, zależą od różnych dodatków (napełniaczy, plastyfikatorów itp.), jednak możemy wskazać kilka podstawowych cech tego polimeru, które przyczyniły się do jego wielkiej popularności. Po pierwsze jest on termoplastem, czyli można go stopić i przetwarzać w formie stopionej masy (np. tłoczyć lub odlewać). Po drugie jest izolatorem elektrycznym, do tego odpornym na działanie wielu odczynników chemicznych, np. alkoholi, tłuszczy, słabych kwasów i zasad.

Poli(chlorek winylu) jest również polimerem niepalnym. Problem jednak w tym, że tę niepalność zawdzięcza temu, że włożony do płomienia rozkłada się z wydzieleniem gazowych związków chloru. Te gazy „odcinają” dostęp tlenu, co powoduje ugaszenie płomienia. Jednocześnie jednak są one gazami toksycznymi, co niestety zwiększa ryzyko śmiertelnego zatrucia, kiedy dochodzi do pożaru elementów zawierających z poli(chlorku winylu).

Z poli(chlorkiem winylu) wiąże się pewien aspekt językowy. Podobnie jak w przypadku innych polimerów wygodne jest stosowanie skrótów ich nazw. Dla Poli(Chlorku Winylu) tym skrótem jest PCW, ewentualnie PVC z angielskiego Poli(Vinyl Chloride). Ale absolutnie błędnym jest używanie skrótu PCV, który jest jakąś polsko-angielską hybrydą. Niestety jest on bardzo częsty, szczególnie w materiałach nienaukowych, np. reklamach.

Na koniec jeszcze wrócę do płyt winylowych. Nie od początku bowiem były one winylowe. Wcześniej wykorzystywano do ich produkcji utwardzane żywice oraz inne polimery, takie jak ebonit (czyli utwardzony kauczuk). Z czasem jednak rynek płyt gramofonowych zdominował poli(chlorek winylu) i stąd się wzięły takie określenia jak „płyta winylowa”, czy po prostu „winyl”. Co ciekawe, w  przypadku następnej generacji nośników dźwięku, czyli płyt CD, nie pojawiła się nazwa pochodna od polimeru stosowanego w nich produkcji, a więc nie mówimy „płyta poliwęglanowa”. Czy to dlatego, że dzisiaj ludzie słabiej znają chemię niż kilkadziesiąt lat temu? Odpowiedź na to pytanie pozostawiam już Wam… 😉

Wojciech Smułek

01.05.2022 r.