Пластичные материалы, меняющие под руками форму при комнатной температуре, веками служили для творческого самовыражения.
Раньше их арсенал был невелик — глина да воск. Сейчас они остались инструментом художников, а в магазине можно купить самые разные пластичные материалы, от теста до полимерной глины.
Некоторые из них твердеют со временем, другие — при нагреве, третьи, такие как пластилин, не твердеют вовсе. От чего это зависит, как происходит, из чего состоят эти материалы?
Воск и глина, хотя кажутся похожими из-за пластичности, на самом деле противоположны, как по свойствам, так и по составу. Глина — крошечные минеральные пластинки, между которыми находится вода. Именно она обеспечивает пластичность, позволяя частичкам скользить, и одновременно она помогает им удерживаться вместе. Поэтому, если глиняная скульптура просто высохнет, она будет недолговечной — начнёт крошиться, трескаться. А вот если её запечь, то вода уйдёт, а частички спекутся вместе, образуя надёжные химические связи.
Глина = минералы + вода.
Воск, наоборот, состоит из молекул, которые с водой категорически не дружат. Это липиды — жирные кислоты, эфиры и спирты. Если не вдаваться в детали, это цепочки углеводородов в полтора-три десятка атомов углерода. Они соединены между собой слабыми межмолекулярными силами, которые легко рвутся под нагрузкой и легко образуются заново, — отсюда и пластичность. Если воск нагреть, молекулы начнут двигаться интенсивнее, и связи разорвутся — воск станет мягче, а затем растает.
Воск = липиды.
Пластилин — как будто родственник воска. Он тоже плавится — и тоже гидрофобный, поэтому его трудно отмывать с рук без мыла. Но на самом деле он похож и на глину, потому что в нём есть твёрдые минеральные частички — например, молотый гипс или каолин (тоже глина). Благодаря им он не такой мягкий, как воск, — хотя раньше, когда пластилин только изобрели, эти глинистые частички соединял именно воск. Но животных жиров на всех не хватит. Поэтому сейчас используют петролатум (вазелин) и парафин, полученные из нефти.
Пластилин = минералы + липиды.
Полимерная глина в основном состоит из того же материала, что и, например, пластиковые окна или трубы: ПВХ. А пластичность она обретает благодаря молекулам-пластификаторам. В твёрдом ПВХ длинные цепи полимеров прилипают друг к другу, укладываясь рядками. Пластификаторы мешают им прилипать и делают материал пластичным. При нагреве пластификатор испаряется, и полимеры слипаются в твёрдую пластиковую массу.
Полимерная глина = полимеры + молекула-пластификатор.
А вот слайм твёрдым не бывает. Если, скажем, цепочки ПВХ в полимерной глине крепко держатся друг за друга, то в слайме нет. Возьмём для примера классический слайм из ПВА и борной кислоты. Клей ПВА — это дисперсия поливинилацетата в воде. Когда он высыхает, то превращается в плёнку. Если добавить борку, то ионы бора будут склеивать длинные молекулы ПВА, превращая их в сетку, в которой находится вода. Эта сетка может тянуться и видоизменяться. Связей внутри не хватит, чтобы сохранять форму надолго, но и в плёнку слайм не превращается из-за пойманной внутри воды.
Слайм = полимерная сетка с водой
На вопрос ответила старший научный сотрудник Политехнического музея Анастасия Решетняк. Если у вас тоже есть вопросы, связанные с устройством мира или человека, вы можете задать их в комментариях или в письме по адресу question@polytech.one