Textile dyes

REVISÃO CORANTES TÊXTEIS Cláudia C. I. Guaratini e Maria Valnice B. Zanoni Departamento de Química Analítica - Instituto de Química - UNESP - 14800-900 - Araraquara - SP Recebido em 7/10/98; aceito em 31/3/99 TEXTILE DYES. A dye is a colored substance used to impart permanent color to other substances. Its most important use is in coloring textile fibers and fabrics. The removal of colour from dyehouse waste waters is currently a major problem in the textile sector. This paper provides an overview of the treatment technologies that can currently be used by the textile processor and the developments over the past decade with respect to the toxicological and ecotoxicological properties of synthetic organic dyes. Keywords: dyes; organic colorants; textile dyes. INTRODUÇÃO A tintura de tecidos é uma arte que começou há milhares de anos e a disponibilidade comercial de corantes é enorme. A tecnologia moderna no tingimento consiste de dúzias de etapas que são escolhidas de acordo com a natureza da fibra têxtil, características estruturais, classificação e disponibilidade do corante para aplicação, propriedades de fixação compatíveis com o destino do material a ser tingido, considerações econômicas e muitas outras1-3. Durante o processo de tingimento três etapas são consideradas importantes: a montagem, a fixação e o tratamento final4,5. A fixação do corante à fibra é feita através de reações químicas, da simples insolubilização do corante ou de derivados gerados e ocorre usualmente em diferentes etapas durante a fase de montagem e fixação. Entretanto, todo processo de tintura envolve como operação final uma etapa de lavagem em banhos correntes para retirada do excesso de corante original ou corante hidrolisado não fixado à fibra nas etapas precedentes. O processo de tingimento é um dos fatores fundamentais no sucesso comercial dos produtos têxteis. Além da padronagem e beleza da cor, o consumidor normalmente exige algumas características básicas do produto, e.g., elevado grau de fixação em relação à luz, lavagem e transpiração, tanto inicialmente quanto após uso prolongado. Para garantir essas propriedades, as substâncias que conferem coloração à fibra devem apresentar alta afinidade, uniformidade na coloração, resistência aos agentes desencadeadores do desbotamento e ainda apresentarse viável economicamente. Em virtude desta demanda, vários milhões de compostos químicos coloridos têm sido sintetizados nos últimos 100 anos, dos quais cerca de 10.000 são produzidos em escala industrial. Entretanto, estimam-se que atualmente 2.000 tipos de corantes estão disponíveis para a indústria têxtil1,2. Essa diversidade é justificada, uma vez que cada tipo de fibra a ser colorida requer corantes com características próprias e bem definidas. As fibras têxteis podem ser divididas em dois grandes grupos denominados fibras naturais e sintéticas3,4,5, cuja estrutura química principal é mostrada na Figura. 1. As fibras naturais mais utilizadas são baseadas em celulose (cadeias poliméricas lineares de glucose) (Fig. 1.1) e proteína (polímero complexo composto de diferentes aminoácidos) (Fig. 1.2); presentes na lã, seda, algodão e linho. As fibras sintéticas (Fig. 1.3) são comercializadas como viscose (xantato de celulose obtida da madeira) (Fig. 1.4), acetato de celulose (triacetato de celulose obtido da madeira) (Fig. 1.5), poliamida (condensação do ácido adípico e hexametileno diamina) (Fig. 1.6), poliéster QUÍMICA NOVA, 23(1) (2000) (polímero do ácido tereftálico e etilenoglicol) (Fig. 1.7) e acrílico (polimerização da acrilonitrila) (Fig. 1.8). Figura 1. Estrutura química dos princiais grupos presentes em fibras têxteis naturais e sintéticas. Fixação do Corante A forma de fixação da molécula do corante a essas fibras geralmente é feita em solução aquosa e pode envolver basicamente 71 4 tipos de interações: ligações iônicas, de hidrogênio, de Van der Waals e covalentes. Interações Iônicas - São tingimentos baseados em interações mútuas entre o centro positivo dos grupos amino e carboxilatos presentes na fibra e a carga iônica da molécula do corante ou vice-versa (ver Figura 2). Exemplos característicos deste tipo de interação são encontrados na tintura da lã, seda e poliamida. + + + CO2 Na NH3 CO2 + Na D NH3 + D Corante grupos disponíveis da fibra em meio interação iônica entre Corante (D) e a fibra ácido Figura 2. Exemplo da interação iônica entre o corante (D) e os grupos amino da fibra da lã. método pelo qual ele é fixado à fibra têxtil3-6. Os principais grupos de corantes classificados pelo modo de fixação são mostrados a seguir. Corantes Reativos - são corantes contendo um grupo eletrofílico (reativo) capaz de formar ligação covalente com grupos hidroxila das fibras celulósicas, com grupos amino, hidroxila e tióis das fibras protéicas e também com grupos amino das poliamidas. Existem numerosos tipos de corantes reativos, porém os principais contêm a função azo e antraquinona como grupos cromóforos e os grupos clorotriazinila e sulfatoetilsulfonila como grupos reativos. Neste tipo de corante, a reação química se processa diretamente através da substituição do grupo nucleofílico pelo grupo hidroxila da celulose. Um exemplo é aquele do tingimento usando compostos contendo sulfatoetilsulfona, cuja adição do corante à fibra requer apenas a prévia eliminação do grupo sulfato em meio alcalino gerando o composto vinilsulfona, conforme pode ser visto abaixo: R - SO2 - CH2 - CH2 - OSO3Na Interações de Van der Waals - São tingimentos baseados na interação proveniente da aproximação máxima entre orbitais π do corante e da molécula da fibra, de tal modo que as moléculas do corante são “ancoradas” firmemente sobre a fibra por um processo de afinidade, sem formar uma ligação propriamente dita. Esta atração é especialmente efetiva quando a molécula do corante é linear/longa e/ou achatada e pode assim se aproximar o máximo possível da molécula da fibra. Exemplos característicos deste tipo de interação são encontrados na tintura de lã e poliéster com corantes com alta afinidade por celulose. Interações de Hidrogênio - São tinturas provenientes da ligação entre átomos de hidrogênio covalentemente ligados no corante e pares de elétrons livres de átomos doadores em centros presentes na fibra. Exemplos característicos deste tipo de interação são encontradas na tintura de lã, seda e fibras sintéticas como acetato de celulose. corante O3S R O H O H + NH3 C N fibra de lã OH R - SO2 - CH = CH2 + O - celulose OH R - SO2 - CH = CH2 + Na2SO4 R - SO2 - CH2 - CH2 - O - celulose Figura 5. Exemplo do processo de tintura de algodão com corante contendo o grupo sulfatoetilsufona como centro reativo da molécula. Este grupo de corantes apresenta como característica uma alta solubilidade em água e o estabelecimento de uma ligação covalente entre o corante e a fibra, cuja ligação confere maior estabilidade na cor do tecido tingido quando comparado a outros tipos de corante em que o pr (...truncated)