Estudo comparativo do tingimento com corante cochonilha em tecido de algodão cationizado com polímeros naturais

Abstract

RESUMO: O tingimento têxtil é comumente associado ao uso de corantes sintéticos, que apresentam uma série de problemas ambientais e riscos à saúde humana. O algodão ao entrar em contato com a água, produz uma carga negativa que repele a maioria dos corantes sintéticos e naturais. Esta repulsão pode ser superada pela cationização com agentes sintéticos, que em sua maioria são tóxicos e podem causar sérios riscos ambientais. Devido ao aumento da preocupação com o meio ambiente, outras técnicas de tingimento vêm sendo propostas para amenizar estes problemas, como o tingimento com corantes naturais. A falta de afinidade entre o algodão e os corantes naturais é superada pela mordentagem que utiliza sais metálicos, que variam de ligeiramente até extremamente tóxicos, comprometendo a intenção eco amigável do tingimento natural. Para tornar todo este processo de tingimento mais sustentável, pesquisas atuais buscam o uso de agentes cationizantes biodegradáveis no tingimento com corantes naturais. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo melhorar o tingimento com o corante natural de cochonilha. Diversas proteínas foram avaliadas como agentes cationizantes e diferentes técnicas de fixação dos mesmos no algodão foram estudadas. Um estudo comparativo com tratamentos convencionais também foi realizado. Todas as proteínas avaliadas e fixadas com reticulante ou por oxidação do tecido contribuíram para o aumento da adsorção do corante, porém, as proteínas do leite e do trigo não resultaram em um tingimento uniforme. A ovalbumina, fixada por reticulação com DMDHEU, resultou no maior aumento da adsorção do corante, sendo escolhida para a continuação dos estudos. A reticulação foi comprovada pelas análises de FTIR e EDS e por imagens de MEV, comprovando que a ovalbumina introduziu grupos amina no algodão, elevando o pH do ponto isoelétrico de 2,9 para 4,8, pelo efeito da cationização. Os melhores resultados de tingimento ocorreram no pH 3, temperatura de 55 °C, concentração de 150 g L-1 de ovalbumina e 90 g L-1 de agente reticulante. A cationização com ovalbumina promoveu a maior retenção de corante em comparação com a quitosana e os mordentes metálicos, mas ainda menor do que a retenção de corantes utilizando o agente cationizante sintético. Os dados cinéticos do tingimento foram melhores representados pelo modelo de pseudo-segunda ordem, indicando que o tingimento pode ser controlado pelo processo de quimissorção, que foi confirmada pela elevada energia de ativação, 43,584 kJ mol-1. O modelo de Langmuir representou melhor os dados de equilíbrio, indicando a formação de uma monocamada de corante na fibra cationizada. Valores negativos para a variação da entalpia, energia livre de Gibbs e entropia mostraram que o processo de tingimento é exotérmico e espontâneo, com uma diminuição da aleatoriedade do corante na fibra. O tecido cationizado com ovalbumina apresentou baixa solidez à lavagem, mas com ótima solidez à luz, além do aumento da resistência à tração e da recuperação ao vinco e com diminuição da hidrofilidade, quando comparada com outros tratamentos. Assim, a ovalbumina se mostra uma alternativa viável e eco amigável, aos mordentes metálicos e cationizantes sintéticos no tingimento do algodão com cochonilha

ABSTRACT: Textile dyeing is commonly associated with the use of synthetic dyes, which presente several environmental problems and risks to human health. Cotton on contact with water produces a negative charge that repels most synthetic and natural dyes. This repulsion can be overcome by cationization with synthetic agents, which are mostly toxic and can cause serious environmental risks. Due to increased concern with the environment, other dyeing techniques have been proposed to minimize these problems, such as dyeing with natural dyes. The lack of affinity between cotton and natural dyes is outweighed by mordanting using metal salts, ranging from slightly to extremely toxic, compromising the ecofriendly intent of natural dyeing. To make this dyeing process more sustainable, current research seeks the use of biodegradable cationizer agents in dyeing with natural dyes. In this sense, this work aimed to improve dyeing with the natural cochineal dye. Several proteins were evaluated as cationizer agents and different techniques of fixing them in the cotton were carried out. A comparative study with conventional treatments were also performed. All the evaluated proteins fixed with crosslinking or by fabric oxidation contributed to an increase of the adsorption of the dye, but the proteins of the milk and of the wheat did not result in a uniform dyeing. The ovalbumin fixed by crosslinking with DMDHEU resulted in the highest increase in dye adsorption, being chosen for the continuation of the studies. The crosslinking was confirmed by the FTIR and EDS analyzes and by SEM images, proving that ovalbumin introduced amine groups in the cotton, raising the pH of the isoelectric point from 2.9 to 4.8 by the effect of its cationization. The best dyeing results occurred at pH 3, temperature 55 °C, concentration of 150 g L-1 of ovalbumin and 90 g L-1 of crosslinker. The cationization with ovalbumin promoted the highest dye retention compared to chitosan and the metallic mordants, but still lower than dye retention using the synthetic cationizer agent. The kinetic data of the dyeing were better represented by the pseudo-second order model, indicating that the dyeing can be controlled by the chemisorption process, which was confirmed by the high activation energy, 43.584 kJ mol-1. The Langmuir model represented better the equilibrium data, indicating the formation of a dye monolayer in the cationized fiber. Negative values for the enthalpy, Gibbs free energy and entropy changes showed that the dyeing process is exothermic and spontaneous, with a decrease in the randomness of the dye within the fiber. The cationized fabric with ovalbumin presented low fastness to washing, but with excellent fastness to light, besides the increase in the tensile strength and the crease recovery and with a decrease in hydrophilicity when compared to other treatments. Thus, ovalbumin is a viable and eco-friendly alternative to metal mordants and synthetic cationizers in dyeing cotton with cochineal