Textiles funcionales obtenidos a partir de la incorporación de nanopartículas poliméricas
- Autores: Silvia Vilchez Maldonado
- Directores de la Tesis: Ricardo Molina Mansilla (dir. tes.), Gabriela Caldero Linnhoff (dir. tes.), Carmen González Azón (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Albert María Manich Bou (presid.), María José García Celma (secret.), Roshan Paul (voc.)
- Materias:
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- Resumen
TEXTILES FUNCIONALES OBTENIDOS A PARTIR DE LA INCORPORACIÓN DE NANOPARTÍCULAS POLIMÉRICAS El objetivo principal de la presente tesis es el diseño de nanopartículas de etilcelulosa para su utilización como vehículos de principios activos o sustancias lipofílicas y su deposición sobre un tejido, con la finalidad de obtener textiles funcionales. Para ello, se seleccionó como sustancia lipofílica modelo un filtro solar orgánico y como sustrato textil tejido de algodón. Debido a las características de la sustancia lipofílica seleccionada, el objetivo final de este trabajo es la obtención de tejido de algodón con propiedades protectoras frente a la radiación ultravioleta mediante la aplicación de nanopartículas poliméricas funcionales de etilcelulosa, preparadas por el método de evaporación del solvente a partir de nano-emulsiones aceite en agua (O/W).
Las investigacions y estudios llevados a cabo se dividen en las siguientes etapas: - Obtención de nanopartículas de etilcelulosa a partir de nano-emulsiones aceite en agua (O/W) utilizadas como plantilla - Aplicación de las nanopartículas sobre el tejido de algodón - Determinación de las propiedades del tejido tratado con nanopartículas Las investigaciones desarrolladas han permitido alcanzar las siguientes conclusiones principales: En cuanto a la obtención de nanopartículas funcionales de etilcelulosa a partir de nano-emulsiones aceite en agua (O/W) utilizadas como plantilla: - Se han preparado nano-emulsiones O/W mediante el método de baja energía PIC en los sistemas ¿Agua/Brij 96v/[EC+FS+Acetato de etilo]¿ y ¿Agua/Solutol HS15/[EC+FS+Acetato de etilo]¿ a una temperatura de 25ºC y concentraciones de polímero en el componente oleoso del 4% en el primer sistema y de hasta al menos el 7% en el segundo sistema.
- En ambos sistemas, las nano-emulsiones con mayor estabilidad han sido las que presentan una relación O/S de 70/30 a contenidos de agua de un 90%, siendo las del sistema Agua/Solutol HS15/[EC+FS+Acetato de etilo] las más estables. Las diferencias encontradas según el tensioactivo utilizado se atribuyen principalmente a las condiciones experimentales aplicadas en la preparación de nano-emulsiones.
- Tanto las nano-emulsiones del sistema ¿Agua/Brij 96v/[EC+FS+Acetato de etilo]¿ como las del sistema ¿Agua/Solutol HS15/[EC+FS+Acetato de etilo]¿ presentan suficiente estabilidad a 25ºC para ser utilizadas como plantilla para la obtención de nanopartículas poliméricas de etilcelulosa de tamaño <100 nm mediante el método de evaporación del solvente.
- La determinación indirecta de la concentración de filtro solar en las nanopartículas por HPLC ha permitido concluir que el proceso de evaporación del solvente no induce la difusión del filtro solar hacia la fase continua del sistema, obteniendo un alto rendimiento de encapsulación (>95%).
- La incorporación de Desmodur N100 en la fase oleosa de la nano-emulsión del sistema ¿Agua/Solutol HS15/[EC+FS+Acetato de etilo]¿ permite la obtención de nanopartículas insolubles en solventes orgánicos tales como etanol. Ello se ha atribuido a la reticulación de las cadenas de etilcelulosa.
En cuanto a la deposición efectiva de las nanopartículas sobre el tejido de algodón y la evaluación de los mecanismos que intervienen en la adhesión entre las nanopartículas y el sustrato textil: - La caracterización de los tejidos tratados con nanopartículas EC:FS y EC:FS:NCO puso de manifiesto que los métodos convencionales de acabado del tejido ¿impregnación del tejido-paso por el foulard-secado¿ son adecuados para la incorporación de nanopartículas en una proporción suficiente como para otorgar funcionalidad de protección UV al tejido de algodón.
- El estudio de la incorporación de nanopartículas mediante diferentes métodos permitió deducir que una mayor concentración de nanopartículas no implica necesariamente una mejora en la capacidad de protección UV del tejido, obteniéndose un mejor efecto de protección mediante una adecuada distribución de nanopartículas sobre la superficie de las fibras.
- A partir de los resultados obtenidos y del conocimiento del comportamiento térmico de las fibras celulósicas según las condiciones de humedad y temperatura se dedujo que en el mecanismo de anclaje probablemente predomina la penetración de cadenas de celulosa (que se encuentran por encima de su Tg) en las cadenas poliméricas que forman las nanopartículas, formando un entrelazado que aumenta la resistencia de las nanopartículas frente a los procesos de lavado. Asimismo, cuando se emplean nanopartículas con poliisocianato y se lleva a cabo en una sola etapa la reacción de reticulación y la aplicación al tejido podrían formarse enlaces covalentes entre grupos terminales NCO de las nanopartículas y grupos OH de la celulosa del tejido que contribuirían en una mayor adhesión entre las nanopartículas y el sustrato textil.
- Mediante los estudios de pretratamiento del tejido con Desmodur N100 no se consiguió determinar la concentración apropiada de agente reticulante para evitar el exceso de Desmodur N100 sobre el tejido y generar enlaces covalentes entre las nanopartículas y la celulosa que refuercen su fijación. Los resultados obtenidos sugieren que entre los mecanismos que están involucrados en las propiedades de adhesión, el entrelazamiento de las cadenas poliméricas predomina sobre los enlaces covalentes formados y las interacciones físico-químicas (fuerzas de Van de Waals, puentes de hidrógeno, etc).
- La evaluación de las propiedades de protección frente a la radiación UV de los tejidos tratados indica que las diversas modificaciones realizadas en el proceso de deposición de las nanopartículas sobre el tejido de algodón han permitido mejorar las propiedades de protección UV de los tejidos tratados, llegando a obtener textiles con una capacidad de protección excelente.
- Las medidas de transmitancia de los tejidos después de los lavados y la evaluación del detergente empleado pusieron de manifiesto que la capacidad de protección frente a la radiación UV resulta de una contribución del filtro solar de las nanopartículas que resisten después de los lavados (absorción en el intervalo UVB), y el agente blanqueante del detergente depositado en los lavados (absorción en el intervalo UVA).
