Estudo dos produtos da degradação de corantes reativos

Abstract

As fibras de algodão podem ser tingidas com corantes reativos através de uma ligação covalente, em meio alcalino. No entanto, durante o tingimento pode ocorrer uma reação secundária, denominada de hidrólise, que consiste na ligação do corante à água, tornando-o indisponível para reagir com a fibra. O presente trabalho teve como principal objetivo estudar a falta de uniformidade e reprodutibilidade no tingimento de fibras de algodão com corantes reativos em laboratório e em produção, verificada na MGC, provavelmente proveniente da ocorrência da hidrólise dos corantes. Para isso estudaram-se cinco corantes (Vermelho Remazol 3B, Preto Sumifix B (A) 150 %, Preto Reavil F2N, Amarelo Ouro Remazol RNL 150 % e Azul Brilhante Sumifix R. Esp.) e cinco misturas (quatro tricromias e uma composta por dois corantes). Inicialmente, estudou-se a influência do tempo de armazenamento do corante no banho de tingimento e da adição de alcali, a 25 e a 40 °C, na estabilidade e estrutura dos corantes. De forma a compreender se o tempo e a temperatura de armazenamento influenciavam a cor final do tecido, tingiram-se amostras de tecido com banhos expostos a diferentes temperaturas e tempos de armazenamento. A cor final dos tecidos foi avaliada através do sistema colorimétrico CMC. Dado que, em contexto industrial, o banho é constantemente renovado no foulard, foi estudada a influência da adição de diferentes proporções de banho fresco na cor final. Foi também estudada a influência da água e do alcali na estrutura dos corantes, recorrendo às técnicas de FTIR e RMN. Os resultados obtidos revelaram que todos os corantes isolados são estáveis a 25 e 40 °C, antes da adição do alcali. Todas as misturas podem ser armazenadas sem alcali a 40 °C, à exceção das misturas 1 e 2. Após a adição de alcali, todos os corantes sofrem alteração do seu espetro na região do visível, que indicia uma possível instabilidade estrutural e não necessariamente a ocorrência de hidrólise. Os resultados do tingimento de amostras de algodão com as misturas na presença de alcali mostram diferenças de cor entre as amostras tingidas com o banho no momento da adição do alcali e as amostras tingidas ao fim de 14 min de passagem do banho no foulard. Os resultados obtidos pela técnica de FTIR mostram que os corantes se mantêm estáveis quando armazenados em solução aquosa por longos períodos de tempo. A ressonância magnética dos corantes e misturas permitiu aferir que a adição do alcali provoca uma alteração estrutural nos corantes, que se antevê proveniente da hidrólise ocorrida a pH alcalino. Os resultados obtidos neste estudo permitiram tirar conclusões importantes quanto ao tempo, e temperatura de armazenamento dos banhos de tingimento e prever o momento crucial em que ocorre o processo de hidrólise no tingimento com corantes reativos. Estas conclusões, permitirão à empresa, em conjunto com resultados adicionais a obter futuramente, definir medidas preventivas e alterar/ajustar os processos de tingimento do algodão com corantes reativos.

Cellulosic fibres are dyed with reactive dyes through a covalent bond, in an alkaline medium. However, there is a secondary reaction that occurs between the water and the dye, called hydrolysis, making it unavailable to react with the fibre. The main purpose of this work was to study the lack of uniformity of cellulose dyeing, verified in MGC, probably derived from hydrolysis. For this aim, five dyes (Remazol 3B Red, Sumifix Black B (A) 150 %, Reavil Black F2N, Yellow Gold Remazol RNL 150 % and Bright Blue Sumifix R. Esp.) and five mixtures (four composed with three dyes and one with two) were studied. Initially, the influence of the storage time in the dye bath, and the addition of alkali, at 25 and 40 °C, on the stability and structure of the dyes were studied. In order to understand whether the storage time and temperature influenced the final color of the fabric, fabric samples were dyed with baths stored at different temperatures and for distinct times. The final color of the fabrics was evaluated using the CMC colorimetric system. Due to the fact that, in an industrial context, the bath is constantly renewed in the foulard, the influence of the addition of different proportions of fresh bath were judge in the final color of the fabric samples. The influence of water and alkali on the structure of the dyes was also studied, using the techniques of FTIR and NMR. The results obtained revealed that all isolated dyes are stable at 25 and 40 °C, before the addition of alkali. All mixtures can be stored, without alkali, at temperatures close to 40 °C, except for the mixtures 1 and 2. After the addition of alkali, all dyes undergo a change in their spectrum in the visible region, which indicates a possible structural instability, although it does not necessarily explains the occurrence of hydrolysis. Dyeing cotton samples with mixtures in the presence of alkali show color differences between samples dyed with the bath at the time of adding the alkali and samples dyed after 14 minutes of bathing in the foulard. The results obtained by the FTIR technique show that the dyes remain stable when stored in aqueous solution for long periods of time. The magnetic resonance of the dyes and mixtures made it possible to verify that the addition of the alkali causes a structural change in the dyes, which explains that the hydrolysis occurs at alkaline pH. The results obtained in this study allowed us to draw important conclusions regarding the time, temperature and storage of the dyeing baths and predict the crucial moment that the hydrolysis occurs meanwhile the dyeing process. These conclusions will allow the company, together with additional results to be obtained in the future, to define preventive measures and to alter/adjust the dyeing processes of cotton with reactive dyes.