Óleo de mamona sulfonado como opção renovável de igualizante e dispersante em tingimento de poliéster com corante disperso

Abstract

Nas indústrias de tingimento têxtil, além do alto consumo de água e de energia, também ocorre grande utilização de produtos químicos, sendo muitos desses perigosos à saúde humana e ao meio ambiente. Além disso, a demanda global de fibras têxteis indica que a popularidade da fibra de poliéster continuará num futuro previsível. A fim de garantir um crescimento sustentável da indústria têxtil, o desenvolvimento de um processo de tingimento de têxteis com apelo sustentável para artigos de poliéster é importante, com alternativas que utilizem compostos não perigosos e amigáveis ao meio ambiente e que também demandem menos energia no processo de tingimento em geral. Neste sentido, tendo o Brasil a posição de terceiro maior produtor de óleo de mamona do mundo, o óleo de mamona sulfonado surge como alternativa potencial e sustentável para possível substituição dos produtos químicos tradicionais à base de petróleo, como o naftaleno sulfonato de sódio. Logo, o objetivo desta pesquisa foi avaliar o óleo de mamona sulfonado como opção renovável de dispersante e igualizante em tingimento com corantes dispersos em malha de poliéster, em comparação ao padrão industrial naftaleno sulfonato de sódio. Para a avaliação do desempenho, foram realizados tingimentos e leituras de cores via análise de espectrofotometria de refletância em vários pontos das amostras tintas a fim de verificar a igualização do tingimento, bem como da avaliação da quantidade de corante residual, por meio da solução residual de tingimento empregando análise de absorbância. Foram realizados também ensaios de migração para avaliação da efetividade do poder de igualização do óleo de mamona sulfonado. Para a caracterização do substrato tinto foram realizadas as análises de solidez à fricção a úmido e à lavagem, hidrofilidade, análise termogravimétrica (TGA), análise de superfície com microscopia eletrônica de varredura (MEV) e alteração de grupos funcionais (FTIR). Foram realizadas comparações entre as amostras com óleo de mamona sulfonado, prova em branco (sem produto) e padrão (com naftaleno sulfonato de sódio), além de ser avaliado comparativamente o óleo de mamona sulfonado com o naftaleno sulfonato de sódio nos ensaios de poder de dispersão, umectação e demanda iônica. Os resultados de tingimento, curva de tingimento, igualização e ensaio de dispersão mostram que o óleo de mamona sulfonado apresenta eficiente poder dispersante e igualizante, quando comparado ao padrão naftaleno sulfonato de sódio, apresentando inclusive potencial para redução de quantidade de produto ou de tempo de processo. Na avaliação das soluções residuais do tingimento, os resultados demonstram que as soluções com óleo de mamona sulfonado apresentam menor resíduo de cor ao efluente do que as soluções com naftaleno sulfonado de sódio. De acordo com as análises de solidez das amostras tingidas o óleo de mamona sulfonado apresentou aumento dessa propriedade quando comparado ao padrão ou à prova em branco. Com a técnica de TGA foi verificado que o tratamento com óleo de mamona sulfonado apresentou menor percentual de perda de massa quando comparado a outras amostras. Diante das análises de hidrofilidade por capilaridade e umectação ficou evidenciado o poder tensoativo do óleo de mamona sulfonado, apresentando tanto um aumento no poder de hidrofilidade no material após o tingimento, como o poder de umectação em solução, o que não foi evidenciado no naftaleno sulfonato de sódio. Nas análises de MEV e FTIR não foram evidenciadas diferenças significativas entre as amostras tratadas com óleo de mamona sulfonado quando comparado ao naftaleno sulfonado de sódio. Logo, conclui-se que o óleo de mamona sulfonado apresenta resultados adequados para aplicação como dispersante e igualizante de tingimento de poliéster, além de contribuir para a melhoria de propriedades como hidrofilidade e solidez, e também apresentar possibilidade de diminuição de tempo de processo, consequentemente com menor consumo de energia, sendo assim uma opção renovável e sustentável aos produtos atuais à base de petróleo.

Abstract: In the textile dyeing industries, in addition to the high consumption of water and energy, there is also a large use of chemical products, many of which are dangerous to human health and the environment. In addition, global demand for textile fibers indicates that polyester fiber's popularity will continue for the foreseeable future. In order to ensure sustainable growth of the textile industry, the development of a textile dyeing process with sustainable appeal for polyester articles is important, with alternatives that use non-hazardous and environmentally friendly compounds that also require less energy in the process. of dyeing in general. In this sense, with Brazil being the third largest producer of castor oil in the world, sulfonated castor oil emerges as a potential and sustainable alternative for a possible replacement of traditional petroleum-based chemicals, such as sodium naphthalene sulfonate. Therefore, the objective of this research was to evaluate the sulfonated castor oil as a renewable dispersant and equalizer option in dyeing with dispersed dyes in polyester mesh, compared to the industrial standard sodium naphthalene sulfonate. For performance evaluation, dyeings and color readings were carried out via reflectance spectrophotometry analysis at various points of the ink samples in order to verify the dyeing equalization, as well as the evaluation of the amount of residual dye, through the residual solution of dyeing using absorbance analysis. Migration tests were also carried out to evaluate the effectiveness of the equalizing power of the sulfonated castor oil. For the characterization of the red substrate, the analysis of wet friction and washing fastness, hydrophilicity, thermogravimetric analysis (TGA), surface analysis with scanning electron microscopy (SEM) and change of functional groups (FTIR) were performed. Comparisons were made between samples with sulfonated castor oil, proof blank (without product) and standard (with sodium naphthalene sulfonate), and the sulfonated castor oil was comparatively evaluated with sodium naphthalene sulfonate in the tests of power of dispersion, wetting and ionic demand. The dyeing, dyeing curve, equalization and dispersion test results show that the sulfonated castor oil has an efficient dispersing and equalizing power, when compared to the sodium naphthalene sulfonate standard, even showing potential for reducing the amount of product or time of process. In the evaluation of the residual dyeing solutions, the results demonstrate that the solutions with sulphonated castor oil present less residue of color to the effluent than the solutions with sulphonated sodium naphthalene. According to the solidity analysis of the dyed samples, the sulfonated castor oil showed an increase in this property when compared to the standard or blank proof. With the TGA technique it was verified that the treatment with sulfonated castor oil presented a lower percentage of mass loss when compared to other samples. In view of the hydrophilicity analysis by capillary and wetting, the tensoactive power of the sulfonated castor oil was evidenced, showing both an increase in the hydrophilicity power in the material after dyeing, as the wetting power in solution, which was not evidenced in the naphthalene sulfonate of sodium. In the SEM and FTIR analyzes no significant differences were evidenced between the samples treated with sulfonated castor oil when compared to sulfonated sodium naphthalene. Therefore, it is concluded that the sulfonated castor oil presents adequate results for application as a dispersant and equalizer in polyester dyeing, in addition to contributing to the improvement of properties such as hydrophilicity and solidity, and also presenting the possibility of reducing the process time, consequently with lower energy consumption, thus being a renewable and sustainable option to current petroleum-based products.