问题

为什么橡皮能够跟尺子粘在一起?

回答
这得聊聊橡皮和尺子之间那点“粘”糊糊的事儿了,其实不是真的粘得牢牢的,而是它们之间发生了一些小小的物理把戏。

你想啊,橡皮擦,尤其是那种比较软的、用起来顺手的,它其实是个比较特殊的材料。它的主要成分是橡胶,但不是轮胎那种硬邦邦的橡胶,而是一种加入了硫化剂、填充剂(比如氧化锌、二氧化硅)以及一些其他助剂的混合物。这些成分让它既有弹性,又能抓粉笔灰(或者说,能跟铅笔的石墨颗粒结合,这就是它擦字的功能)。

而尺子呢,大多数我们用的尺子,要么是塑料的,要么是金属的(比如铝合金、不锈钢)。这些材料表面通常也是比较光滑的。

那么,它们是怎么“粘”在一起的呢?主要有几个方面的原因:

1. 静电效应: 这是最主要的原因之一。当你用橡皮擦在纸上摩擦时,橡皮和纸之间会发生摩擦。摩擦是一个很有效的让物体带电的方式。橡皮擦因为材料的特性,可能会带上一些静电荷(可能是正电荷,也可能是负电荷,这取决于橡皮的成分和摩擦的表面)。而尺子,在它周围的环境中,也可能因为空气的流动、或者它本身就是绝缘体,也容易积累一些静电。当这两个带有不同电荷(或者其中一个带电,另一个不带电但会感应出电荷)的物体靠近时,就会产生静电引力,就像你用塑料尺子摩擦头发后,尺子能吸住小纸屑一样。橡皮擦和尺子“粘”在一起,很可能就是因为它们之间产生了静电吸力。

2. 表面吸附(范德华力): 即使没有明显的静电,任何两个物体只要靠得足够近,分子之间都会存在一种微弱的吸引力,这叫做范德华力。这种力虽然很小,但如果物体的接触面积足够大,而且表面非常光滑,能够最大限度地贴合,那么这些微小的力累积起来,也会产生一定的吸附作用。你想,橡皮擦的表面虽然看起来有点粗糙,但跟尺子的表面比起来,可能还是有一定的“粘性”的,它能更好地“抓住”尺子。而且,橡皮擦在擦拭的过程中,会产生一些非常细小的碎屑,这些碎屑如果黏在尺子上,也能增加它们的接触面积,让范德华力更明显一些。

3. 摩擦产生的“粘性”: 橡皮擦在摩擦纸张时,会留下一些粉末状的碎屑。如果你用橡皮擦完东西,然后把橡皮擦和尺子放在一起,你可能会发现,橡皮擦上沾了铅笔的石墨粉末,或者纸张的纤维。这些细小的颗粒,它们本身就可能具有一定的吸附性,当它们充当了“粘合剂”的角色,把橡皮擦和尺子的表面连接起来时,就会让你觉得它们“粘”在一起了。

4. 接触面的微观形变: 即使是看起来很光滑的表面,在微观尺度下也是凹凸不平的。橡皮擦相对柔软,当它和尺子接触时,橡皮擦的表面可能会轻微地“填充”尺子表面的一些细小缝隙,或者尺子表面也能“嵌入”橡皮擦表面的一些微小凸起。这种机械的咬合虽然非常浅,但也能在一定程度上增加它们结合的紧密程度。

所以,这并不是说橡皮擦真的变成了胶水,而是静电、分子间作用力、以及一些附着在表面的微小颗粒共同作用的结果。如果你用一块全新的、很干净的橡皮擦,并且尺子也擦得非常干净,它们可能就不会那么容易“粘”在一起。但只要用过几次,这些微小的“粘性”因素就会逐渐显现出来了。

打个比方,就像你穿了一件毛衣,然后又穿了一件丝绸衣服,它们摩擦之后,毛衣可能就会更容易吸住丝绸衣服上的细小绒毛,这就是一种结合。橡皮擦和尺子之间,也有类似的,只不过过程更微妙一些。

网友意见

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回复 @xx小小xx

希望你抛下偏见,理性探讨。我刚才看了我们的对话,我意识到你对于高分子领域的一些基本知识并不了解。

  1. 你说PP、PE是结晶态,不会被溶解。

因为PE、PP可以通过配方做成透明的,所以PP的产品直尺的结晶度很低,所以可以被溶解。

你用透明的移液管和容量瓶反驳我,认为透明和能否被溶解无关。我意识到你并不了解高分子物理。

对于高分子材料而言,一个材料的透明度和该材料的结晶度直接相关。这个特性,是其他种类材料并不具备的。

而且PE、PP在室温下确实不溶于一般的溶剂,这点你说的很对;但是长时间的溶剂接触是可以是材料发生溶胀的,题主的情况是已经接触了3个月,这个条件达成了。

2. 你打谱没用,也没必要

没用是因为:市售的产品有很多种,所用的配方和材料也很不同。拟证明了你自己手里的直尺或者橡皮是什么材质的,这没用。

没必要是因为:产品的信息可以通过联系厂家,或者直接阅读产品信息表来获得。

p.s. 聚合物配方你打算打什么谱……红外,拉曼?可是这是个配方啊(不是纯物质

p.p.s. 您开始跟我讲理论,我把您驳倒了;现在您说我纸上谈兵,这就没意思了。

您说我没有文献资料,我在评论去反驳您的时候直接引用了两本教材的原文,一本是化学工业出版社的《高分子材料(第二版)》,另一本是复旦大学出版社的《高分子物理(第二版)》,您说我纸上谈兵。

您说我没有实践经验,我直接说出了市售的很多品牌具体产品的主要物质(但实际上他们是配方)。

我跟您说打谱没用,您执意要打谱,我是无所谓。

如果您觉得这场辩论不是在讨论问题,而是关乎尊严,而这样做能够挽回尊严,那您请便,而且我现在就把您需要的尊严给您,您奇怪的执行力让我很敬佩。

但是这样做首先无论结果如何,对我构不成反驳;其次,我不认为讨论问题关乎尊严。您如果说服说我错了,那我就大大方方地认错。但要是您觉得我错了我就低您一等,那我就不说什么了,大家心知肚明。


回复 @上帝方程

橡皮擦既然能叫“橡皮”,当然与橡胶有关

那你解释解释铅笔……

当然了橡胶在很久之前确实是和橡胶有关,但配方早就已经改动了。

不太可能用PVC做橡皮

你看,我都发照片了……

PVC没什么弹性

其实是可以在配方里引入物理交联点的,嗯

PVC会恢复原有的脆、硬性

析出不了那么完全的,而且其实陈年橡皮……

PVC的增塑剂绝对不允许用于儿童接触产品

这个反驳非常有力!绝对值得大大的表扬,给出解释:

确实有其他配方的橡皮,事实上有很多品牌,比如施德楼(Staedtler)派通(pentel) ,是以无PVC(NON-PVC)为卖点。用到聚苯乙烯(PSt)的相关配方,也就是 @飞翔 提到的,但相对少。

关于直尺的材质,我依次详述:

PP——比如施德楼(Staedtler)的962平价直尺

PC——相对昂贵,光盘因为附加值比较高,用得起PC,直尺则没必要。

PVC——不透明。

PMMA——脆,但有的高度精确的尺子会要求用这个,比如施德楼(Staedtler)的96451-1025勾配定规施德楼(Staedtler)Mars568 35三角板

PS——脆的不能再脆。

HIPS——我怀疑你提到的PS指的是这个HIPS(“从实际韧性看我觉得PS可能性比较大”),但HIPS不透明。当然有一些不太注重透明性的尺子可以用这个,比如得力(Deli)的学生四件套


回复 @飞翔

虽然我没有做过橡皮的相关测试。但是网上的讲解……

嗯……没有做过啊

嗯……网上的讲解啊

苯乙烯基基材

嗯……苯乙烯啊

橡皮里含有有机溶剂

嗯……请问增塑剂不是有机溶剂么?

我说我篮子里有香蕉,你说,不!你篮子里是水果!

这显然不合适吧

有机溶剂腐蚀尺子

嗯……腐蚀……


p.s. 这种疑问在我评论下方回复就好了,我这么和善的人何必你这么兴师动众反驳我,如果有问题当然会改正。

不过谢谢你的严谨态度,要坚持,也要考证。


——————以下是原答案————


现在的橡皮,最常见的一种是PVC(聚氯乙烯)橡皮。

但我们知道,其实PVC纯品是一种固体,想想你家的PVC水管,是一种白色的、硬质的固体。那么怎么能让硬质的PVC变成相对柔软的橡皮呢?

增塑剂

什么是增塑剂?

增塑剂可以被理解为是一种溶剂,它在材料之中被混合,可以“稀释”PVC,形成依然是固态的溶液。而被稀释过的PVC的质感就会柔软很多。

但是增塑剂既然可以溶解PVC,也就可以溶解几种其他的物质。

这里面就包括了制作尺子会用到的PP、PE、PMMA、PSt(但我不确定具体能溶解以上哪几种物质)。

所以你所看到的现象,其实是因为尺子和橡皮紧贴的时间太长,橡皮里的增塑剂通过接触面,把尺子溶解了的表现。

以上。

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