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Title: Nanorevestimento de tecido de algodão através de impregnação de TiO2 e filme DLC depositado por plasma
Other Titles: Cotton fabric nano coating by impregnation of TiO2 and the DLC film deposited by plasma
Authors: Freitas, Duciane Oliveira de
Keywords: Algodão;Fotodegradação;Molhabilidade;Plasma;Tecido;TiO2
Issue Date: 10-Apr-2015
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: FREITAS, Duciane Oliveira de. Nanorevestimento de tecido de algodão através de impregnação de TiO2 e filme DLC depositado por plasma. 2015. 106f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015.
Portuguese Abstract: O uso de nanomateriais na indústria têxtil vem demonstrando destaque nas áreas de engenharia de superfície e acabamento de tecidos planos, malhas, fios e fibras. Os produtos têxteis, tratados com estes nanomateriais, adquirem novas propriedades como a autolimpeza. Esta propriedade tem como característica a capacidade de decompor substâncias orgânicas, adsorvidas sobre a superfície do material; isto ocorre por meio da fotodegradação (reação química produzida na presença de um fotocatalizador). O dióxido de titânio (TiO2) está entre os nanomateriais mais utilizados como fotocatalizador na indústria têxtil. Diversos métodos são empregados para a deposição de TiO2. Um exemplo comum deste tipo de processo para aplicação em tecidos têxteis é a pré-ativação da superfície através de plasma, seguida de imersão em solução sol-gel com TiO2. Neste caso, são utilizados elementos químicos que elevam os custos do processo, além de se tornarem tóxicos. Neste âmbito, este trabalho propõe uma técnica alternativa para acabamento têxtil com TiO2. Ela consiste em aspergir sobre o tecido, as nanopartículas (NPs) de TiO2 diluídas em água destilada, utilizando um nebulizador pneumático a jato de ar. A técnica também utiliza um filme de carbono (Diamond-like carbon - DLC) para reduzir a hidrofilicidade do tecido de algodão potencializando, assim, o processo de autolimpeza na superfície do tecido. As amostras, após a aspersão, foram secadas em estufa por 5 minutos a 100ºC e introduzidas em reator de plasma, com fonte de descarga contínua pulsada, para deposição do filme de DLC em atmosfera CH4 (gás metano) em três tempos diferentes de deposição: 10, 20 e 30 minutos. A caracterização do material foi realizada por Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de energia dispersiva (EDS), Espectroscopia Raman, contagem de distribuição de partículas, fotodegradação por radiação de luz Ultra Violeta (UV) e análise de molhabilidade por método wicking de espalhamento e absorção de líquido. Na análise da morfologia da superfície, os resultados mostraram boa distribuição das partículas sobre a amostra. Em relação ao tempo de deposição do DLC, as amostras tratadas em 10 minutos, apresentaram os melhores resultados tanto para a fotodegradação do corante azul metileno sob luz UV, quanto para o espalhamento e absorção de líquidos. Esses resultados mostraram que a utilização do nebulizador para depositar TiO2 sobre um material têxtil é viável e que o filme de DLC, além de funcionar como ancoragem para as NPs, também diminui a hidrofilicidade do tecido de algodão sem interromper a ação de fotodegradação do TiO2. Além disso, a técnica proposta reduz a quantidade de água como veículo de deposição das NPs, o tempo e custo no processo de acabamento têxtil. Todos esses aspectos são relevantes para a produção industrial no momento onde se busca redução dos custos aliada ao menor impacto ambiental.
Abstract: Nanomaterials have received increasing interest in the textile industry, e.g. in engineering surface and textile finishing of woven fabrics, knits, yarns and fibers. Textile materials treated with these nanomaterials acquire new properties like self-cleaning. Self-cleaning is the ability to decompose organic materials adsorbed on surface, which occurs through photodegradation reaction. Titanium dioxide (TiO2) is one of the nanomaterials most used as photocat alysts in textile industry. Several methods have been employed for TiO2 deposition on textile fabrics surfaces. A common example is immerse a fabric to a sol-gel solution with pre-activation of substrate surface by plasma. In this context, we present an alternative technique for textile finishing: TiO2 nanoparticles suspended in distilled water and spr aying on cotton woven fabric sample by using pneumatic air blast nebulizer. Afterwards, the samples were dried in oven at 100°C for 5 minutes. Then, fabric were introduced in the plasma reactor of d.c. pulsed source for DLC film deposition. The plasma atmosphere was composed of CH4 (methane gas) and three different deposition times were employed: 10, 20 and 30 minutes. The samples were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Raman Spectroscopy, wettability analysis by wicking method of spreading and absorption of liquid, count of particles distribution, and photodegradation by UV light radiation. The results of surface morphology analysis showed good distribution of particles on the substrate surface. The samples modified by TiO2 and plasma deposition of DLC film at 10 minutes, had the best results of methylene blue dye degradation in UV light, as well as spreading and absorption of liquids. These results showed that the use of nebulizer to deposit TiO2 on textile material is feasible and the DLC film in addition to anchor TiO2 NPs, decreases the cotton fabric hydrophilicity without interrupting the action of photodegradation of TiO2. Furthermore, the proposed technique reduces the amount of water as a vehicle for depositing the nanoparticles, the time and costs in the têxtil e finishing process. All these aspects are relevant for industrial production at the moment when it seeks to reduce costs coupled with lower environmental impact.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/20423
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