Algodão à prova de fogo e confortável: tecido protetor sem formaldeído

Mar 18, 2024

Por Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA)18 de setembro de 2021

Econômico: o cientista da Empa, Sabyasachi Gaan, usa vapor de uma panela de pressão comercial para retardar a chama de amostras de tecido de algodão. Crédito: Empa

Um novo processo químico desenvolvido pela Empa transforma o algodão num tecido resistente ao fogo, mas que mantém as propriedades do algodão amigas da pele.

Os têxteis de algodão retardadores de chama de última geração sofrem com a liberação de formaldeído e são desconfortáveis ​​de usar. Os cientistas da Empa conseguiram contornar esse problema criando uma rede física e quimicamente independente de retardadores de chama dentro das fibras. Esta abordagem mantém as propriedades inerentemente positivas das fibras de algodão, que representam três quartos da procura mundial de fibras naturais em vestuário e têxteis-lar. O algodão é amigo da pele porque pode absorver quantidades consideráveis ​​de água e manter um microclima favorável na pele.

Para bombeiros e outros profissionais de serviços de emergência, as roupas de proteção constituem a barreira mais importante. Para tais fins, o algodão é utilizado principalmente como camada têxtil interna que necessita de propriedades adicionais: por exemplo, deve ser à prova de fogo ou proteger contra contaminantes biológicos. No entanto, não deve ser hidrofóbico, o que criaria um microclima desconfortável. Estas propriedades adicionais podem ser incorporadas nas fibras de algodão através de modificações químicas adequadas.

“Até agora, sempre foi necessário um compromisso para tornar o algodão à prova de fogo”, diz Sabyasachi Gaan, químico e especialista em polímeros que trabalha no laboratório Advanced Fibers da Empa. O algodão retardador de chama durável na indústria é produzido tratando o tecido com retardadores de chama, que se ligam quimicamente à celulose do algodão. Atualmente, a indústria têxtil não tem outra escolha senão utilizar produtos químicos à base de formaldeído – e o formaldeído é classificado como cancerígeno. Este tem sido um problema sem solução há décadas. Embora os tratamentos retardadores de chama à base de formaldeído sejam duráveis, eles apresentam desvantagens adicionais: os grupos -OH da celulose são bloqueados quimicamente, o que reduz consideravelmente a capacidade do algodão de absorver água, o que resulta em um tecido desconfortável.

Gaan conhece bem a química das fibras de algodão e passou muitos anos na Empa desenvolvendo retardadores de chama baseados na química do fósforo que já são usados ​​em muitas aplicações industriais. Agora ele conseguiu encontrar uma maneira fácil e elegante de ancorar o fósforo na forma de uma rede independente dentro do algodão.

A nova química do fósforo também pode ser usada para desenvolver outros materiais, por exemplo, para fazer hidrogéis que podem liberar medicamentos mediante alterações no pH. Esses géis podem ser aplicados no tratamento de feridas que cicatrizam lentamente. Nessas feridas, o pH da superfície da pele aumenta e os novos géis à base de fósforo podem ser acionados para liberar medicamentos ou corantes que alertam médicos e enfermeiros sobre o problema. A Empa também patenteou a produção desses hidrogéis.

Gaan e seus colegas Rashid Nazir, Dambarudhar Parida e Joel Borgstädt utilizaram um composto de fósforo trifuncional (óxido de trivinilfosfina), que tem a capacidade de reagir apenas com moléculas especificamente adicionadas (compostos de nitrogênio como a piperazina) para formar sua própria rede dentro do algodão. Isto torna o algodão permanentemente resistente ao fogo sem bloquear os grupos -OH favoráveis. Além disso, a rede física de óxido de fosfina também gosta de água. Este tratamento retardador de chama não inclui formaldeído cancerígeno, que colocaria em perigo os trabalhadores têxteis durante a fabricação de têxteis. As redes de óxido de fosfina, assim formadas, não desaparecem: após 50 lavagens, 95% da rede retardadora de chama ainda está presente no tecido.

Para conferir funcionalidades de proteção adicionais ao algodão retardador de chama desenvolvido na Empa, os pesquisadores também incorporaram nanopartículas de prata geradas in situ dentro do tecido. Isso funciona bem em um processo de uma etapa, incluindo a geração das redes de óxido de fosfina. As nanopartículas de prata fornecem à fibra propriedades antimicrobianas e também sobrevivem a 50 ciclos de lavagem.