Почему клей приклеивает, а скотч прилипает?

Клей известен еще со времен первобытных людей, живших очень давно, более 3 тысяч лет до нашей эры. Древние люди обнаружили клеящие свойства отвара костей, сухожилий, рыбьей чешуи и использовали эти свойства в своей жизни. А современные люди нашли разнообразные склеенные ими предметы при раскопках.

Мы же в повседневной жизни чаще всего используем три основные разновидности клея:

Клей на основе каучука. Это популярный клей Момент и «жидкие гвозди».

Каучук открыт в 1751 году. Он содержится в млечном соке каучуконосных деревьев, поэтому их так и называют - каучуконосы. Каучуку свойственны высокая эластичность и водонепроницаемость. Уникальная особенность строения каучука в том, что он имеет длинные, сильно изогнутые молекулы. Под воздействием внешних воздействий они могут выпрямляться, а после возвращаться в прежнее состояние. Это определяет высокую эластичность каучука. Наибольшее количество каучука используется в производстве шин для автомобилей, самолетов и велосипедов. Современный мир потребляет его так много, что никаких каучуконосов для этого не хватит. Поэтому сейчас в основном используется синтетический каучук. Особенности каучука, прежде всего длинные молекулы, делают его как нельзя более подходящим для производства клеев.

Вот так может растягиваться каучуковый клей и не отрываться от склеиваемого материала.

Такой клей содержит синтетический каучук, растворитель и специальные добавки для того, чтобы клей смог застыть. Соединение таким клеем получается прочным, стойким к ударам и водостойким. Способность прочно склеивать самые разные материалы у такого клея создается за счет молекулярных взаимодействий - молекулы каучука присоединяются к молекулам склеиваемых материалов и силы их притяжения создают прочное соединение.

Но в таком клее действует еще одно физическое явление, адгезия. Это свойство каучука «прилипать» к самым разным поверхностям.

Длинные молекулы клея Момент растянуты, но порвать их непросто! Увеличение 100х.

Скотч, или клейкая лента.

Во-первых, что это такое? Это пленка из синтетических материалов, бумаги или фольги.
На поверхность пленки нанесен клеящий состав. Наиболее распространен как раз каучуковый клей, также такой клей бывает и на акриловой основе. Каучуковый состав очень похож на клей, о котором мы уже написали. Главное отличие в том, что такому клею не нужны добавки, вызывающие его застывание – он должен всегда быть липким. Во-вторых, что за странное название? Только это не совсем название. Это торговая марка американской компании 3М, первой ставшей продавать такую ленту, а название «приклеилось» и стало нарицательным. Прилипает такая лента за счет тех же физических явлений, что и клей – сцепление молекул и сильная адгезия.

Клеевой слой «скотча» с увеличением 100х. Видно, что он состоит из таких же длинных молекул каучука, как и обычный клей. 

Водные клеи. Это клей ПВА и клеи для обоев.

Они представляют собой эмульсии жидких клеящих веществ – их капельки содержатся в воде во взвешенном, но нерастворенном состоянии. Простой пример эмульсии, это молоко, в нём капельки молочного жира также находятся в водной среде. Среди таких клеев наиболее широко распространен ПВА, это эмульсия поливинилацетата.

На фото капелька клея ПВА с увеличением 100х. Видны капельки полимера в воде и больше ничего.

Свойство к склеиванию у них основано на диффузии клеящих веществ – способности проникать вглубь склеиваемых материалов. Поэтому они прочно скрепляют пористые и хорошо впитывающие материалы – картон, дерево и бумагу, но плохо склеивают плотные материалы - пластики, металлы и стекло. После испарения растворителя, в порах материалов остается проникшее в них клеящее вещество, которое прочно сцепляет их между собой. 

«Супер клей». Еще его называют «секундный» клей.
Называется он так, потому что почти моментально «схватывается» и отлично приклеивает друг к другу самые разные материалы. Конечно, есть и исключения, которые ему не по зубам, но их немного. Главное вещество такого клея – цианоакрилат. Он очень быстро затвердевает при взаимодействии с водой, содержащейся в воздухе. С этим наверно все сталкивались, потому что из-за этой его особенности, он отлично склеивает и пальцы, ведь на них всегда есть влага, выделяемая из пор кожи. Когда клей находится в герметичном тюбике, он долго может оставаться жидким и сохранять свои клеящие свойства. Но как только его капнуть на склеиваемый материал, он сразу вступает в реакцию с водой. Как он работает? В жидком цианоакрилате молекулы очень мелкие и расположены они хаотично. Когда же он начинает взаимодействовать с водой, его молекулы выстраиваются в связанную структуру, и они соединяются между собой и прихватывают склеиваемый материал. Клей затвердевает, и превращается из жидкости в твердый полимер.

То, как это происходит, видно на фотографии, сделанной с увеличением 100х. Капелька клея нанесена на кусочек прозрачного пластика. На краях капли реакция с водой началась быстрее, и отлично видно образование молекулярных структур. Красиво, не так ли? А в середине капли реакция еще не началась, вода еще не успела добраться вглубь, и никакой структуры там еще не образовалось.

Фотографии для этой статьи мы сделали с помощью учебного микроскопа Эврика 40х-1280х с цифровым окуляром Эврика 2Мр.