Эластосил

Эластосил — это торговая марка группы кремнийорганических (силиконовых) эластомеров, выпускаемых российской компанией «ГНЦ «Государственный институт прикладной химии» (ГИПХ) и её дочерними предприятиями. Продукция под этим брендом представляет собой двухкомпонентные силиконовые компаунды холодного отверждения, которые после смешивания и полимеризации образуют резиноподобные изделия с широким спектром свойств: от мягких гелей до твёрдых технических резин. Эластосилы применяются в промышленности, медицине, строительстве и быту для изготовления форм, уплотнителей, протезов и защитных покрытий.

История

Разработка кремнийорганических эластомеров в СССР началась в 1950-х годах в рамках программы создания термо- и морозостойких материалов для оборонной промышленности. В 1960-х годах в Государственном институте прикладной химии (ГИПХ, Ленинград) была создана линейка силиконовых компаундов, которые получили название «Эластосил». Первые промышленные партии выпускались на опытном заводе ГИПХ. В 1970-е годы технология была передана на ряд химических предприятий, включая заводы в Казани и Новосибирске. После распада СССР производство сохранилось на мощностях ГИПХ (ныне — АО «ГНЦ «ГИПХ», г. Санкт-Петербург) и его дочернего предприятия ООО «Эластосил» (г. Ленинградская область). В 2000-х годах ассортимент был расширен за счёт добавления низковязких марок для 3D-печати и оптически прозрачных составов.

Классификация

Эластосилы классифицируются по нескольким признакам:

По типу отверждения

• Компаунды холодного отверждения — полимеризуются при комнатной температуре (20–25 °C) в течение 2–24 часов в присутствии катализатора (отвердителя). Основной тип.
• Компаунды горячего отверждения — требуют нагрева до 100–150 °C для ускорения процесса. Используются реже, в основном для толстостенных изделий.

По физико-механическим свойствам

• Эластосил низкой твёрдости (по Шору А 10–30) — мягкие, эластичные материалы, напоминающие гель. Применяются для изготовления протезов, молдингов и копий мягких тканей.
• Эластосил средней твёрдости (Шор А 30–60) — универсальные марки для форм, уплотнителей и втулок.
• Эластосил высокой твёрдости (Шор А 60–90) — жёсткие резины, стойкие к истиранию. Используются для штампов, валов и деталей машин.

По назначению

• Формовочные — для изготовления литьевых форм (силиконовые формы для гипса, воска, эпоксидных смол, полиуретанов).
• Технические — для производства уплотнителей, прокладок, мембран, клапанов.
• Медицинские — для протезирования (внешние протезы конечностей, молочные железы), имплантатов и катетеров (стерилизуемые марки).
• Строительные — для герметизации швов, заливки деформационных швов, изготовления архитектурных форм.
• Специальные — оптически прозрачные (для линз, световодов), электропроводящие (с добавлением углеродных наполнителей), термостойкие (до +300 °C).

Устройство и состав

Эластосил представляет собой двухкомпонентную систему: основа (полимер) и отвердитель (катализатор). Основа состоит из:

• Полидиметилсилоксана (ПДМС) — линейного кремнийорганического полимера с силоксановой связью Si–O–Si. Обеспечивает эластичность, термостойкость и гидрофобность.
• Наполнителей — диоксида кремния (аэросил, кварцевая мука), оксида алюминия, карбоната кальция. Увеличивают прочность, твёрдость и снижают усадку.
• Пластификаторов — силиконовых масел (например, полидиметилсилоксановые жидкости) для регулирования вязкости.
• Пигментов — для окрашивания (обычно в белый, серый, чёрный или телесный цвета).
• Специальных добавок — антиоксидантов, стабилизаторов, термостабилизаторов.

Отвердитель содержит катализатор (обычно оловоорганические соединения, такие как дибутилоловодилаурат) и сшивающий агент (например, тетраэтоксисилан). При смешивании компонентов происходит реакция гидролитической поликонденсации, в результате которой образуется трёхмерная сетка из силоксановых связей. Процесс сопровождается выделением низкомолекулярных спиртов (метанол, этанол), что может вызывать усадку (0,1–1,5% в зависимости от марки).

Характеристики

Основные физико-химические свойства эластосилов:

Применение

Промышленность

• Литьё и формование — изготовление гибких форм для литья гипса, бетона, эпоксидных смол, полиуретанов, воска (в ювелирном деле). Формы из эластосила выдерживают до 50–200 циклов заливки.
• Уплотнители — прокладки для окон, дверей, автомобильных фар, электрощитов. Обеспечивают герметизацию при температурах от -60 до +250 °C.
• Валы и ролики — покрытие для полиграфических и текстильных машин (высокая износостойкость).
• Электроизоляция — заливка высоковольтных трансформаторов, кабельных муфт.

Медицина

• Протезирование — внешние протезы конечностей, молочные железы, ушные раковины (марки с твёрдостью 10–20 Шор А). Материал биосовместим, не вызывает аллергии.
• Имплантаты — катетеры, дренажные трубки, клапаны (стерилизуемые марки, прошедшие испытания по ГОСТ Р ИСО 10993).
• Стоматология — оттискные массы для снятия слепков зубов (высокая точность копирования).

Строительство

• Герметизация — швы в бассейнах, аквариумах, кровлях, фасадах. Устойчив к атмосферным воздействиям.
• Архитектурные формы — изготовление декоративных элементов из бетона и гипса (например, лепнина, барельефы).

Быт и творчество

• Изготовление форм — для мыла, свечей, шоколада, конфет (пищевые марки, сертифицированные по ГОСТ Р).
• Ремонт — герметизация стыков в ванных комнатах, кухнях.
• 3D-печать — низковязкие марки (например, Эластосил 3D) используются в технологии литья по выплавляемым моделям.

Примеры марок

Наиболее распространённые марки эластосила (по данным производителя):

• Эластосил 11-01 — универсальная марка средней твёрдости (Шор А 40–50). Применяется для форм, уплотнителей, протезов.
• Эластосил 11-02 — мягкая марка (Шор А 20–30). Для копий мягких тканей, молдингов.
• Эластосил 11-03 — жёсткая марка (Шор А 70–80). Для штампов, валов.
• Эластосил 12-01 — термостойкая марка (до +300 °C). Для высокотемпературных уплотнителей.
• Эластосил 13-01 — оптически прозрачная марка. Для линз, световодов.
• Эластосил 14-01 — медицинская марка (стерилизуемая, биосовместимая). Для протезов и имплантатов.
• Эластосил 15-01 — электропроводящая марка (с углеродным наполнителем). Для экранирования.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Широкий диапазон рабочих температур (от -60 до +250 °C).
• Высокая эластичность и способность восстанавливать форму после деформации.
• Гидрофобность (не впитывает воду).
• Химическая инертность к большинству реагентов.
• Устойчивость к УФ-излучению и старению.
• Биосовместимость (медицинские марки).
• Простота переработки (не требует сложного оборудования).

Недостатки

• Относительно высокая стоимость по сравнению с полиуретановыми или эпоксидными компаундами.
• Усадка при отверждении (0,1–1,5%), что требует учёта при точном литье.
• Низкая прочность на разрыв по сравнению с некоторыми каучуками (например, натуральным).
• Чувствительность к влаге при хранении (компоненты должны быть герметично упакованы).
• Выделение спиртов при отверждении (может вызывать коррозию некоторых металлов).

Интересные факты

• Эластосил используется в космической промышленности: из него изготавливают уплотнители для стыковочных узлов и термоизоляционные покрытия для спутников.
• В 1980-х годах на основе эластосила были созданы первые в СССР силиконовые протезы молочной железы, которые прошли клинические испытания в Ленинградском онкологическом институте.
• Марка Эластосил 11-01 применяется для реставрации исторических зданий: с её помощью снимают слепки с лепнины и барельефов для последующего воспроизведения.
• В 2010-х годах компания «Эластосил» разработала марку для 3D-печати, которая позволяет создавать детали с точностью до 0,1 мм.

Источники

• АО «ГНЦ «ГИПХ». Технические условия на силиконовые компаунды «Эластосил». ТУ 2512-001-00203521-2006.
• ГОСТ Р 54548-2011 «Силиконовые эластомеры. Методы испытаний».
• Патент РФ № 2180678 «Способ получения силиконового эластомера» (2002).
• Справочник «Кремнийорганические соединения и материалы» под ред. К. А. Андрианова, М.: Химия, 1985.
• Каталог продукции ООО «Эластосил» (Санкт-Петербург, 2023).