Desenvolvimento de metodologias para avaliação de nanomateriais incorporados em diferentes substratos têxteis

Abstract

Nos últimos anos, tem-se observado um crescente interesse em têxteis funcionais, o que tem levado a indústria têxtil a apostar em novos materiais e processos baseados na nanotecnologia. No entanto, a incorporação de nanomateriais para conferir funcionalidades ao têxtil, pode estar também associada ao aparecimento de efeitos adversos quando em contacto com o ser humano e ainda do ponto de vista ambiental. Uma das maiores preocupações no caso dos têxteis é a possível libertação dos nanomateriais, a qual depende muito da estabilidade dos mesmos após a sua incorporação num substrato têxtil. Desta forma, é importante identificar e quantificar estes nanomateriais ligados covalentemente ao substrato, para avaliar a sua estabilidade e possível libertação. Assim, este projeto teve como principal objetivo o desenvolvimento de metodologias expeditas para quantificar nanomateriais incorporados em substratos têxteis e consequentemente, avaliar a sua estabilidade e resistência a processos de lavagem. Para a concretização dos objetivos propostos, numa primeira fase, funcionalizou-se um substrato têxtil 100% algodão com duas formulações de nanopartículas de naturezas distintas, designadamente nanopartículas de base proteica (NPs PA) e nanopartículas de um polímero sintético (NPs PB). Após a funcionalização, quantificaram-se as nanopartículas incorporadas no têxtil através de métodos de espetrofotometria de absorção para as NPs PA, incluindo o método de Bradford e o método de Acid Orange, e recorreu-se ao método da titulação ácido-base para quantificação das NPs PB. Para estudar a resistência da funcionalidade do têxtil às lavagens, procedeu-se à funcionalização de provetes têxteis com as nanopartículas e diferentes agentes de ligação, sendo estes posteriormente submetidos a diferentes condições de lavagem. Os resultados mostraram que o método da titulação é viável para a quantificação das NPs PB incorporadas no têxtil. Quanto à quantificação de NPs PA incorporadas no têxtil apenas o método de Acid Orange apresentou resultados viáveis. Contudo, verificou-se ao longo do desenvolvimento do projeto que estes métodos podem ser influenciados por diversos fatores, os quais terão de ser tidos em conta aquando a quantificação das nanopartículas. Através das técnicas de caracterização de Espetroscopia de Infravermelho com Transformadas de Fourier com Refletância Total Atenuada (FTIRATR) e de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) foi possível detetar a presença de ambas NPs poliméricas nos têxteis funcionalizados. Nos ensaios da durabilidade às lavagens os resultados obtidos pelos métodos acima referidos indicaram que nenhum dos agentes de ligação testados aumentava a resistência das nanopartículas às lavagens, verificando-se que estas se libertavam do têxtil logo após a lavagem de processo, no qual apenas se utiliza água e temperatura.

Over the last years, there has been a growing interest in functional textiles, which has led the textile industry to invest in new materials and processes based on nanotechnology. However, the incorporation of nanomaterials to promote textile functionalities may also be associated with adverse effects when in contact with human skin, well as from an environmental point of view. One of the major concerns in the case of textiles is the possible release of nanomaterials, which highly depends on the stability after their incorporation into a textile substrate. Therefore, it is important to identify and quantify the nanomaterials covalently bounded to the substrate in order to evaluate their stability and possible release. Thus, the main purpose of this project was to develop prompt methodologies to quantify nanomaterials incorporated in textile substrates and consequently, to evaluate their stability and washing resistance. In order to accomplish the proposed objectives, at a first stage, a 100% cotton textile substrate was functionalized with two formulations of nanoparticles of different natures, namely protein-based nanoparticles (NPs PA) and nanoparticles of a synthetic polymer (NPs PB). Afterwards, the textiles functionalized with NPs PA were quantified by absorption spectrophotometry methods, including the Bradford and the Acid Orange methods, whereas the acid-base titration method was used for quantification of the samples functionalized with NPs PB. In order to study the washing resistance of the textiles after functionalization, some textile samples were functionalized with nanoparticles and different crosslinking agents, being afterwards subjected to different washing conditions. The results showed that the titration method is suitable for the quantification of NPs PB incorporated in the textile. As for the quantification of NPs PA incorporated in the textile only the Acid Orange method presented viable results. Nevertheless, throughout the project development, it was verified that these methods can be influenced by several factors, which will need to be considered when quantifying the nanoparticles. The characterization techniques of Infrared Spectroscopy with Fourier Transform with Attenuated Total Reflectance (FTIR-ATR) and Scanning electron microscope (SEM) allowed the detection of the presence of both polymer nanoparticles in the functionalised textiles. Regarding the washing tests, the results achieved by the abovementioned methods indicated that none of the crosslinking agents tested increased the nanoparticles’ resistance to the washing process. Indeed, it was found that they were released from the textile immediately after the washing process, using only water and temperature.