Otimização de processos de acabamento “soil-release” das fibras de poliéster

Abstract

Nesta dissertação, procurou-se desenvolver um processo de funcionalização química das fibras de poliéster, com o objetivo de otimizar as suas propriedades “soil-release”. Para cumprir este propósito, procedeu-se à incorporação de um polímero hidrofílico, o poli (etileno glicol) (PEG) sobre o substrato têxtil, modificando-o de forma a melhorar substancialmente a sua hidrofildade e a remoção de nódoas oleosas, durante um procedimento de lavagem doméstico. Para efetuar este processo de modificação, definiram-se duas estratégias. A primeira consistiu em realizar uma hidrólise alcalina das fibras de poliéster, tendo para o efeito sido estudadas várias condições de tratamento, para otimizar os resultados obtidos. Esta fase do tratamento teve como primordial objetivo, aumentar a hidrofilidade do polímero, assim como aumentar a sua reatividade, por meio da formação de novos grupos funcionais capazes de possibilitar a ligação posterior do poli (etilenoglicol) ao substrato. Neste trabalho, foram estudadas diferentes concentrações de soluções de hidróxido de sódio, tais como, 2M, 2,5M, 3,0M, 3,5M e 4,0M à temperatura de 55ºC. Após a realização dos ensaios referidos anteriormente, concluiu-se que as condições que permitiam obter os objetivos propostos, com a menor degradação das propriedades mecânicas das fibras, consistiam na realização do tratamento usando uma solução de hidróxido de sódio 3M à temperatura de 55 °C, durante 30 minutos. A segunda etapa consistiu na funcionalização do poliéster (PET) através da incorporação do Poli (etilenoglicol) (PEG) de massa molecular média 2000, na presença de uma resina DMDHEU (N,N’-dimetilol-4,5-dihidroxietileno ureia) modificada com um catalisador incorporado, através do processo “pad-dry-cure”. Neste trabalho, foram estudadas as propriedades mecânicas e a permeabilidade ao ar do poliéster modificado. Os materiais modificados foram caracterizados pelas técnicas de ângulo de contacto, DSC, FTIR-ATR, DMA e SEM-EDS. Estas técnicas permitiram comprovar que efetivamente os materiais foram modificados. Para as melhores condições de hidrólise, o poliéster (PET) saponificado apresentou um ângulo de contacto médio de 30,98 º e propriedades mecânicas aceitáveis quando comparados com o polímero não tratado. No caso do poliéster hidrolisado nas melhores condições e modificado com PEG 2000 e resina, observou-se um decréscimo acentuado do ângulo de contacto obtendo-se um valor médio de 2,85º comprovando-se deste modo que o polímero efetivamente se tornou muito hidrófilo. No que se refere às propriedades mecânicas do PET modificado com PEG e resina, observou-se uma ligeira perda de resistência quando comparada com o PET hidrolisado nas melhores condições. Finalmente foram estudadas as propriedades “soil-release” no poliéster saponificado e modificado com PEG na presença da resina, utilizando a norma AATCC Test Method 130 – 2000. Para as melhores condições de hidrólise, o poliéster saponificado apresentou um grau 4 de “soil-release”. No caso do poliéster hidrolisado nas melhores condições e modificado com PEG 2000 e resina, observou-se uma melhoria das propriedades “soil-release”, obtendo-se um grau 4-5.

The goal of this dissertation was to develop a polyester fibres chemical functionalization process in order to optimize its soil-release properties. To this end, a hydrophilic polymer, the polyethylene glycol, was incorporated onto the textile substrate.The polymer modifies the textile substrate improving its hydrophilicity and the removal of oily stains during a domestic washing procedure. To carry out this modification process two approaches were defined. The first consisted in a polyester fibres alkaline hydrolysis, and for this purpose, several treatment conditions were studied to optimize the obtained results. The main goal of this approach was to increase the material hydrophilicity and, at the same time, to increase the substrate reactivity through the creation of new functional groups able to allow the subsequent connection of the PEG to the material. Several concentrations of sodium hydroxide solutions, such as 2M, 2.5M, 3.0M, 3.5M and 4.0M were studied at a temperature of 55ºC in this approach. After carrying out the above mentioned tests, it was concluded that the conditions that allowed the goals achievement, with the lowest fibre mechanical properties degradation, were the ones of the treatment using a solution of 3M sodium hydroxide at a temperature of 55 ° C for 30 minutes. The second approach consisted in the polyester (PET) functionalization by incorporating poly (ethylene glycol) (PEG) with an average molecular weight of 2000, in the presence of a modified DMDHEU (N, N'-dimethylol-4,5-dihydroxyethylene urea) resin with an incorporated catalyst through the "pad-dry-cure" process. The modified materials were characterized by contact angle, DSC, FTIR-ATR, DMA and SEM-EDS methods which prove the materials modification. For the best hydrolysis conditions, the hydrolyzed polyester had an average contact angle of 30.98 ° and acceptable mechanical performance when compared to the untreated polymer. In the case of the polyester under the best conditions and modified with PEG 2000 and resin, a marked decrease of the contact angle was observed, reaching an average value of 2.85º and proving that the polymer becomes very hydrophilic. Regarding the mechanical properties of PEG-modified PET and resin, a small decrease was observed when compared to the hydrolyzed polyester under the best conditions Finally, the soil-release behavior of modified polyester was evaluated using the AATCC Test Method standard 130-2000. For the best hydrolysis conditions, the hydrolyzed polyester had grade 4 stain release. In the case of polyester hydrolysed under the best conditions and modified with PEG 2000 and resin, an improvement of soil-release properties was observed, obtaining a grade 4-5.