Modificação superficial de um substrato de algodão com nanopartículas de óxido de zinco e dióxido de silício

Abstract

O avanço tecnológico em conjunto com a demanda dos consumidores por produtos têxteis que proporcionem propriedades únicas e diferenciadas impulsionaram o desenvolvimento dos têxteis funcionais. A proposta deste estudo é modificar a superfície de um tecido de composição 100% algodão (CO) para obter propriedades hidrofóbicas e indicativos de proteção à radiação ultravioleta (UV). A modificação superficial ocorreu via imersão baseada no método imersão-secagem-fixação (pad-dry-cure) utilizando partículas na escala nano de óxido de zinco (ZnO) e dióxido de silício (SiO2) de forma isolada ou combinada. Também foi avaliado o uso de um pré-tratamento com poli(vinil álcool) (PVA). As amostras foram caracterizadas em relação à espectrofotometria de refletância, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ângulo de contato. Ensaios de abrasão com intuito de verificar a durabilidade das propriedades obtidas também foram realizados. A análise morfológica das amostras revelou a presença de uma grande quantidade de partículas aglomeradas nas fibras tratadas com ZnO. Já no tratamento com SiO2, as fibras mantiveram-se muito próximas do aspecto original. Enquanto a amostra controle (sem tratamento) absorve a água instantaneamente, o tratamento com SiO2 isolado resultou em um tecido hidrofóbico com ângulo de contato médio de 128,8°, diferença de cor de cor (ΔE) de 1,41 e sem mudanças expressivas na refletância na região UV. O tratamento com o ZnO isolado não foi capaz de tornar o tecido hidrofóbico, mas apresentou redução da refletância no comprimento de onda de 360 nm (UV) de 13,1% para 4,4%, o que é um indicativo de aumento na proteção UV. Este tratamento promoveu uma diferença de cor (ΔE) de 6,28, o que pode ser atribuído à remoção/alteração do branco óptico. A combinação do ZnO a 0,8% com SiO2 resultou em um ângulo de contato médio de 135,3°, aumentando a hidrofobicidade do tecido, e de 5,2% de refletância no comprimento de onda de 360 nm. Desta forma, verifica-se que a combinação das duas partículas contribui para um tratamento bifuncional, com indicativo de proteção UV e característica hidrofóbica. A utilização de um pré-tratamento com PVA não apresentou melhorias nas propriedades avaliadas. Após as amostras serem submetidas ao ensaio de abrasão de 500 e 1000 ciclos, foram obtidas perdas de massa de até 5% e, consequentemente, ocorreram reduções nos ângulos de contato e aumento da refletância no comprimento correspondente à radiação UV, ou seja, uma perda da eficiência das funcionalidades obtidas.

Technological advancement associated with consumers demand for textile products that provide unique and differentiated properties has driven the development of functional textiles. The aim of this study is to modify the surface of a fabric composed of 100% cotton (CO) to obtain hydrophobic and indicatives of ultraviolet (UV) radiation protection properties. Surface modification occurred via method pad-dry-cure using nanoscale zinc oxide (ZnO) and silicon dioxide (SiO2) particles alone or in combination. The use of a treatment with polyvinyl alcohol (PVA) was also evaluated. The samples were characterized in relation to reflectance spectrometry, scanning electron microscopy (SEM) and contact angle. Abrasion tests were also performed to verify the durability of the obtained properties. The morphological analysis of the samples revealed the presence of a large amount of agglomerated particles in the ZnO treated fibers. For the treatment with SiO2, the fibers remained very close to the original aspect. While the untreated sample absorbs water instantly, treatment with isolated SiO2 resulted in a hydrophobic fabric with an average contact angle of 128.8°, a color difference (ΔE) of 1.41 and no significant changes in reflectance in the UV region. Treatment with ZnO alone was unable to make the fabric hydrophobic, but resulted in a reduction in wavelength reflectance at 360 nm (UV) from 13.1% to 4.4%, which is an indicative of increased UV protection. This treatment promoted a color difference (ΔE) of 6.28, which can be attributed to the removal/alteration of optical brightener. The combination of ZnO at 0.8% with SiO2 resulted in an average contact angle of 135.3°, increasing the hydrophobicity of the fabric, and wavelength reflectance at 360 nm of 5.2%. Therefore, the combination of the two particles contributes to a bifunctional treatment, with indicative of UV protection and hydrophobic characteristic. The use of a pre-treatment with PVA did not improve the properties of the fabric. After the samples were submitted to the 500 and 1000 cycle abrasion test, mass losses of up to 5% were observed and, consequently, there was a reduction in contact angle results and increased reflectance in the length corresponding to UV radiation, ie a loss of the efficiency of the functionalities.