YOKOHAMA kondigde vandaag de ontwikkeling aan van een zeer scheurbestendig rubbermateriaal gemaakt van op nanodeeltjes gebaseerde polymeren*1 die geen additieven gebruiken, zoals organische oplosmiddelen en versterkende middelen. De ontwikkeling is het resultaat van een samenwerking met een onderzoeksgroep onder leiding van Associate Professor Daisuke Suzuki van Shinshu University's Graduate School of Textile Science and Technology en RISM (Research Initiative for Supra-Materials). Verder onderzoek op basis van de kennis die is opgedaan tijdens het gezamenlijke onderzoeksproject zal naar verwachting leiden tot de ontwikkeling van veiligere en duurzamere banden en rubberproducten die mens- en milieuvriendelijk zijn. Het ontwikkelde rubbermateriaal kan gemakkelijk worden gerecycled zonder achteruitgang en zal daarom naar verwachting bijdragen aan de realisatie van een circulaire economie.

In het onderzoeksproject werden polymeren op basis van nanodeeltjes (hierna "nanodeeltjes" genoemd) gesynthetiseerd via mini-emulsiepolymerisatie*2, een bekende polymerisatiemethode, en een nanodeeltjesgedispergeerde waterige oplossing om een nanodeeltjesfilm*3 (rubbermateriaal) te maken die werd gevormd door het verdampen van het water uit de gedispergeerde waterige oplossing. Door rotaxaanmoleculen*4, ook bekend als supramoleculaire verbindingen*5, in deze nanodeeltjes in te voegen als crosslinkingagent, wordt hun weerstand tegen scheurgroei verbeterd zonder andere additieven, zoals versterkende middelen, te gebruiken. Deze nanodeeltjesfilm draagt ook bij aan de hoge elasticiteit van het rubbermateriaal.

Bovendien kunnen nanodeeltjesfilms die alleen uit nanodeeltjes bestaan eenvoudig worden afgebroken door ze onder te dompelen in een water-ethanoloplossing, wat een proces is met een lage impact op het milieu. Aangezien deze water-ethanoloplossing kan worden teruggebracht naar de gedispergeerde waterige oplossing die bestaat uit nanodeeltjes en water door simpelweg de zeer vluchtige ethanol te verdampen, kan de nanodeeltjesfilm gemakkelijk worden geregenereerd zonder enige achteruitgang.

De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in Langmuir, een tijdschrift van de American Chemical Society, op 17 juni 2023.

*1: Polymeren op basis van nanodeeltjes zijn polymeerdeeltjes kleiner dan een microscoop (1 micrometer = 1/1.000.000ste van een meter).

*2: Een soort emulsiepolymerisatie die verwijst naar de polymerisatie van monomeren en initiatoren na micronisatie in water door middel van ultrasone bestraling.

*3: Een nanodeeltjesfilm is een aggregatie van nanodeeltjespolymeren.

*4: Een rotaxaanmolecule verwijst naar een moleculaire architectuur waarin een lineaire (haltervormige) molecule door een of meer macrocyclusmoleculen wordt geregen, waardoor de macrocyles in elkaar grijpen en langs de lineaire molecule vast komen te zitten.

*5: Een moleculaire architectuur die wordt gevormd door meerdere moleculen te combineren die door relatief zwakke interacties zeer geordend zijn. Het combineren van meerdere moleculen maakt het mogelijk om hun functies te controleren en nieuwe functies te creëren.