Игрушки — одно из важнейших средств социализации детей. Они способствуют умственному и физическому развитию ребенка, помогают познавать окружающий мир, приучают к труду, формируют характер.
Что такое термоэластопласты
Из мировой статистики известно, что "игрушечный" сегмент на рынке детских товаров, емкость которого оценивается в размере 12,5 млрд долларов, составляет менее 10%; при этом доля игрушек, способствующих творческому воспитанию детей, еще меньше — всего несколько процентов. Весь объем российского субрынка игрушек (в розничных ценах) составляет менее 1% мирового объема продаж. При этом доля их внутреннего производства — не более 10-20%, а доля игрушек, способствующих творческому воспитанию детей, на порядок меньше. Сегмент рынка материалов для сенсорного, интеллектуального развития ребенка заполнен различными конструкторами и пластилином. Пластилин плох тем, что переход от пластичности к "твердому" состоянию занимает много времени и сильно зависит от температуры окружающей среды. Кроме того, в основном он производится в КНР и зачастую контакт с ним опасен для ребенка из-за высокой остаточной доли летучих мономеров.
Развитие полимерной химии сделало возможным получение "полимерных" пластилинов на основе термоэластопластов, которые при температуре 36°С обладают пластичностью, а при комнатной температуре (~20°C) подобны резиновой игрушке: их можно растягивать и изгибать, но при этом они сохраняют форму. При повышении температуры до 36°С они снова переходят в пластичное состояние. Для творчества детей постарше можно использовать отверждаемые при комнатной температуре силоксановые композиции — как массу для лепки с последующей раскраской полученной поделки, изготовления эластичных безусадочных форм и заливки в них гипса, теста, желе, мороженного и т.п. В ФГУП "НИИСК" работают над созданием двух композиционных материалов с использованием российского сырья: термопластичного (композиция N1) и силоксанового (композиция N2). Для этого проводят комплексное исследование методов получения и переработки термопластичных композиционных материалов и изучают их физико-механические свойства, а также получают и изучают низковязкие "привитые" сополимеры и композиционные материалы на их основе.
Композиция N1 представляет собой пластичный материал на основе смесевого термопластичного эластомера (СТЭМ) рис. 02, который при комнатной температуре обладает свойствами резиноподобного материала, а при повышении температуры переходит в пластичное состояние и может быть использован многократно.
рис. 02 Схематическая модель СТЭП
Отправной точкой для создания композиции N1 является феноменологическое представление о смесевом термоэластопласте как совокупности жестких блоков (пластик), мягких блоков (эластомер) и связей между ними
Свойства термоэластопластов обусловлены особенностями их структуры: двухфазная система задается термодинамической несовместимостью гомополимеров, образующих жесткие блоки термопласта и эластичные блоки в макромолекуле. Получают термоэластопласты методами, используемыми для синтеза полимеров: полимеризацией, поликонденсацией, механохимической обработкой смесей полимеров или сочетанием различных методов. Подбирая определенные каучуки и термопласты, меняя режимы переработки, вводя различные ингредиенты, проводя полную или частичную вулканизации каучуковой фазы, можно получать материалы, способные конкурировать с высоконаполненными резинами и термопластами.
Силоксановая композиция N2 представляет собой двухкомпонентный набор, состоящий из двух пластилинообразных силоксанов различной природы, способных после смешения в соотношении компонентов 1:1 через некоторое время переходить в необратимое резиноподобное состояние при комнатной температуре. Отвержденное изделие можно раскрашивать рис. 01.
рис. 01 Детские опыты
При комнатной температуре игрушки, вылепленные детьми, имеют резиноподобное состояние; если взять их в руки, они снова делаются пластилиновыми
После смешения обоих компонентов происходит реакция гидросилилирования — присоединения гидридсилоксана, содержащего 15-20 мол.% Si — Н, по олефиновой связи винильной группы полидиметилсилоксана с вязкостью ~200 cSt (винильные группы расположены не только по концам, но и по силоксановой цепи), и композиция переходит в необратимое состояние. Композиция переходит из пластичного состояния в резиноподобное в интервале 18-25°С; время ее жизни — 25-60 мин. Наиболее предпочтительный катализатор гидросилилирования — соединение платины (преимущественно катализатор Карстедта) в растворе спирта, ксилена, дивинилсилоксана или циклического винилсилоксана. Повышение температуры сокращает жизнеспособность и время вулканизации. Также в состав композиции входят различные наполнители, термостабилизирующие добавки и структурирующие агенты.
В результате проводимой в ФГУП "НИИСК" работы, при поддержке ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 гг.", приоритетное направление "Индустрия наносистем", будет расширен ассортимент экологически чистых био-инертных композиционных материалов для детского творчества. Разработанные композиции могут быть использованы и в создании изоляционных материалов, в художественно-реставрационных, археологических и ювелирных работах для снятия слепков и отливки форм.
Таб. 01 Стадии технологии получения силоксановой композиции
|