Processos de tingimento têxtil utilizando óleo de soja em um sistema micelar reverso

Abstract

Em virtude do elevado consumo hídrico e da complexidade dos produtos químicos empregados no tingimento têxtil, novas tecnologias de tingimento não-aquoso vêm sendo avaliadas a fim de reduzir os impactos ambientais pertinentes ao processo. A presente pesquisa relata o desenvolvimento de uma alternativa de tingimento não-aquoso realizada em substratos de poliamida e algodão. O sistema consiste na aplicação do solvente óleo de soja em uma emulsão micelar composta por surfactante, co-surfactante e corante. Esse processo possibilita eliminar a aplicação de eletrólitos em ambos os substratos avaliados, bem como o uso de água em tingimentos de poliamida, além de reduzir 95 % do consumo de água no tingimento de algodão. Foram determinadas as melhores condições de tingimento referentes às variáveis de relação de banho, proporção surfactante/co-surfactante e suas concentrações. A proporção do surfactante em relação ao co-surfactante influencia diretamente na exaustão do corante, evidenciando que quanto maior sua disponibilidade, melhor a interação da emulsão com o substrato e, consequentemente, maior a força colorística. O balanço hidrofílico-lipofílico dos surfactantes também impacta no desempenho colorístico do tingimento, constatando que características lipofílicas favorecem a interação na emulsão reversa. Além disso, a utilização de corantes com grupos reativos bifuncionais proporcionou alta intensidade colorística no substrato em relação a aplicação de corante monofuncional. Os resultados encontrados foram comparados com o tingimento convencional, sendo alcançados no âmbito global elevadas intensidades colorísticas. Também foi possível obter boas classificações quanto aos ensaios de solidez à fricção e lavagem doméstica/comercial, com resultados acima de 3,0, garantindo a fixação do corante ao substrato durante o tingimento e a eliminação do excesso de corante na etapa de lavagem. Através da cinética de adsorção dos corantes reativos, foi verificado que o modelo de pseudossegunda ordem representa o mecanismo desse tingimento, indicando que a taxa de adsorção é controlada pelo processo de quimissorção. Em contrapartida, dentre os corantes ácidos aplicados no tingimento de poliamida a classificação ocorreu em ambos modelos cinéticos. Os métodos de tingimentos também foram submetidos a análises termodinâmicas, na qual aplicou-se os modelos isotérmicos de Langmuir e Freundlich, sendo que os substratos avaliados apresentaram ajustes dos tingimentos em ambos modelos. As emulsões e substratos desenvolvidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão e varredura, respectivamente. Não foram identificadas alterações nas estruturas morfológicas dos tingimentos não-aquosos em ambos substratos, apresentando comportamentos semelhantes ao tingimento convencional. Em relação à caracterização das emulsões foi possível alcançar compatibilidade com a literatura. As micelas apresentaram formato esférico, com leve deformação e sem presença de coalescência. Desta forma, foi verificado que essa alternativa de tingimento apresenta características promissoras, visto que proporciona uma redução de água/produtos químicos e não afeta as propriedades do tingimento correlacionando com o método convencional.

Abstract: Due to the high water consumption and the complexity of the chemical products used in textile dyeing, new non-aqueous dyeing technologies have been evaluated in order to reduce the environmental impacts relevant to the process. The present research reports the development of a non-aqueous dyeing alternative carried out on polyamide and cotton substrates. The system consists of the application of the soybean oil solvent in a micellar emulsion composed of surfactant, co-surfactant and dye. This process makes it possible to eliminate the application of electrolytes in both evaluated substrates, as well as the use of water in polyamide dyeing, and in addition to reducing 95% of water consumption in cotton dyeing. The best dyeing conditions for the bath ratio, surfactant/co-surfactant ratio and their concentrations were determined. The proportion of the surfactant in relation to the co-surfactant directly influences dye exhaustion, showing that the greater its availability, the better the interaction of the emulsion with the substrate and, consequently, the greater the color strength. The hydrophiliclipophilic balance of the surfactants also affects color performance of the dyeing, confirming that lipophilic characteristics favor the interaction in the reverse emulsion. Besides, the use of dyes with bifunctional reactive groups provided high color intensity on the substrate in relation to the application of the monofunctional dye. The results found were compared with conventional dyeing, with high color intensities being achieved globally. Also, it was possible to obtain good classifications regarding the friction fastness tests and domestic/commercial washing, with scores above 3.0, which ensures the dye fixation to the substrate during dyeing and elimination of excess dye in the washing step. Through the adsorption kinetics of the reactive dyes, it was verified that the pseudo-second order model represents the mechanism of this dyeing, indicating that the adsorption rate is controlled by a chemisorption process. On the other hand, among the acid dyes applied in polyamide dyeing, the classification occurred in both kinetic models. The dyeing methods were also subjected to thermodynamic analysis, in which the Langmuir and Freundlich models were applied, being that the evaluated substrates showed dye adjustments in both models. The emulsions and substrates were characterized by transmission and scanning electron microscopy, respectively. No changes were identified in the morphological structures of the non-aqueous dyeings in both substrates, presenting similar behavior to the conventional dyeing. Regarding the characterization of the emulsions, it was possible to achieve compatibility with the literature. The micelles had a spherical shape, with slight deformation and no presence of coalescence. In this way, it was verified that this dyeing process presents a promising alternative, since it provides a reduction of water/chemical products and does not affect the dyeing properties, correlating with the conventional method.