학문
강력접착제는 다 붙여버리면서, 왜 자기 플라스틱 통 안에서는 안 굳나요?
손가락끼리 닿기만 해도 쩍쩍 붙어버리는 무시무시한 강력접착제(순간접착제)잖아요. 근데 왜 자기가 들어있는 그 작은 통 안에서는 절대 굳지 않고 찰랑찰랑한 액체 상태를 유지하는 걸까요? 뚜껑을 열어서 공기 중의 수분과 만나야만 굳기 시작하는 화학적 타이머라도 걸려있는 건지, 만든 사람의 천재성이 궁금해져요.
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요, 코알라님. 이중철 과학기술전문가입니다.
먼저, 손가락에 살짝 묻기만 해도 순식간에 굳어버리는 강력접착제가 정작 자기가 담긴 플라스틱 통 안에서는 액체 상태를 유지하는 현상은 화학의 아주 절묘한 원리를 활용한 결과랍니다.
질문하신 대로 공기 중의 수분이 화학적 타이머 역할을 하는 것이 맞는데요.
그 안에 숨겨진 흥미로운 과학적 원리를 차근차근 알기 쉽게 답변해 드리겠습니다.
1. [강력접착제의 정체와 굳는 원리] 음이온 중합 반응
강력접착제의 주성분은 시아노아크릴레이트(Cyanoacrylate)라는 화학 물질입니다.
이 물질은 액체 상태일 때 분자 하나하나가 낱개로 떨어져 있는 모노머(단량체) 상태로 존재합니다.
1) 수분이 당기는 방아쇠:
시아노아크릴레이트 액체는 아주 미량의 수분(물분자)과 만나면 낱개의 분자들이 서로 사슬처럼 길고 단단하게 얽히는 중합 반응을 시작하는데요. 이를 화학에서는 음이온 중합 반응이라고 부른답니다.
2) 눈에 보이지 않는 수분:
우리가 손으로 만지거나 어떤 물체에 접착제를 바를 때, 굳이 물을 뿌리지 않아도 순식간에 굳는 이유는 공기 중에 떠다니는 미세한 수증기나 물체 표면, 그리고 사람 피부에 남아 있는 아주 미량의 수분(습기)만으로도 이 반응을 일으키기에 충분하기 때문이에요.
2. 왜, 플라스틱 통 안에서는 안 굳을까요?
그렇다면, 통 안에서는 왜 이 반응이 일어나지 않고 찰랑찰랑한 액체로 남아있을 수 있는 걸까요?
여기에는 아래와 같이 정리한 세 가지 영리한 비밀이 숨겨져 있답니다.
1) 첫 번째 비밀:
산성 안정제의 방어벽 강력접착제를 만들 때 제조사에서는 아주 소량의 산성 물질(안정제)을 함께 섞어 넣습니다.
이 산성 물질은 수분이 전자를 내놓으며 중합 반응을 시작하려는 움직임을 강하게 방해하고 억제하는 역할을 합니다.
통 안에서는 이 산성 안정제가 눈독을 들이고 있어서 분자들이 서로 결합하지 못하고 낱개로 유지는데요. 접착제를 밖으로 짜내어 넓게 펼치면 공기 중의 수분이 산성 안정제의 방어력을 압도하면서 순식간에 굳게 되는 것이지요.
2) 두 번째 비밀:
플라스틱 통의 재질과 밀폐 접착제가 담긴 통은 수분과 공기가 절대 안으로 스며들지 못하는 특수한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 같은 플라스틱이나 알루미늄 재질로 만들어집니다. 당연히 제조 과정에서도 통 내부의 수분을 완벽하게 제거한 건조한 상태에서 접착제를 주입하고 뚜껑을 꽉 닫아 밀폐하기 때문에 반응을 일으킬 수분 자체가 통 안에 없으니 굳지 않는 것이지요.
3) 세 번째 비밀:
공기(산소)의 존재 아이러니하게도 통 안에 아주 살짝 남아있는 공기(산소) 역시 접착제가 굳는 것을 막아주는 역할을 합니다. 산소 분자는 접착제 분자들이 서로 연결되려고 할 때 그 사이에 끼어들어 반응을 차단하는 성질이 있는데요. 그래서 접착제 통을 보면 끝까지 가득 채우지 않고 윗부분에 약간의 공기 층을 남겨두는데, 이 공기가 오히려 접착제를 액체 상태로 신선하게 유지해주는 보호막이 된답니다.
3. 실무적인 사용 및 오래 보관하는 꿀Tip
강력접착제의 원리를 이해하면, 한 번 쓰고 굳어서 버리는 일 없이 오랫동안 실무적으로 잘 활용할 수 있습니다.
1) 밀폐 전 입구 닦기:
접착제를 사용한 후 입구 주변에 묻은 액체를 그대로 두고 뚜껑을 닫으면, 공기 중의 수분과 만나 입구부터 딱딱하게 굳어버립니다. 사용 후에는 입구를 휴지나 천으로 깨끗이 닦아내고 뚜껑을 꽉 닫아야 안쪽으로 수분이 유입되는 것을 막을 수 있습니다.
2) [가장 효과적인 방법] 냉장고 보관법:
남은 강력접착제는 지퍼백에 실리카겔(건조제)과 함께 넣어 밀폐한 뒤, 냉장고 냉동실이나 신선실에 보관하는 것이 좋습니다. 온도가 낮아지면 화학 반응의 속도가 극도로 느려지기 때문에 통 안에서 분자들이 결합하는 것을 과학적으로 지연시킬 수 있습니다.
단, 다시 꺼내 쓸 때는 차가운 상태에서 바로 뚜껑을 열면 주변의 습기가 통 안으로 확 빨려 들어가기 때문에 상온에서 온도가 어느 정도 올라간 후에 뚜껑을 열고 사용하시는 것이 올바른 방법이랍니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
순간접착제도 오래 사용하면 내부에 결국 산소가 들어가서 굳어져 버립니다.
아마 밀봉을 제대로 해놓지 않으면 1년 정도 지나면 굳이 마련 입니다.
순간접착제의 재료는 시아노아크릴레이트 인데 이것이 평소에는 액체처럼 있다가 수분을 만나면 순간적으로 강하게 결합을 해서 고체가 되는데 이때의 접착력이 강력하여 순간 접착제로 불리는 것 입니다.
통안에서 안정을 유지하고 있는 이유는 보관되어 있는 통 자체가 특수하기 때문입니다.
플라스틱인 PE 나 PP 로 만들어지는데 우리가 음료수병에 사용하는 PP 보다 훨씬 두껍게 만들어서 내부로 공기나 수분이 침투할 수 없게 만들어져 있습니다.
그래서 사용할때 입구의 구멍 말고는 공기가 들어오지 않습니다. 그리고 사용할때마다 일정량의 공기가 안쪽으로 들어온다고 해도 내부에 들어있는 순간접착제의 양이 많기 때문에 쉽게 반응하지 않습니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)