Estudio experimental de tintura de tejidos sintéticos para la preparación de muestras de referencia

    ESTUDIOEXPERIMENTALDETINTURADE TEJIDOSSINTÉTICOSPARALA PREPARACIÓNDEMUESTRASDE REFERENCIA MEMORIA PRESENTADA POR: Sebastián Cabo Scharpf Convocatoria de defensa: Septiembre 2015 Master Universitario en Ingeniería Textil  ABREVIATURAS AcOEt Acetato de etilo º C Grados centígrados cm2 Centímetros cuadrados d Doblete  Desplazamiento h Hora Hex Hexano Hz Hertzios IR Espectro Infrarrojo J Constante de acoplamiento expresada en Hertzios Kg Kilogramo L Litro m Multiplete mg Miligramo mmol Milimol mL Mililitro PA Poliamida PE Poliéster RMN Resonancia Magnética Nuclear s Singulete T Temperatura t Tiempo UV Ultravioleta 2,4,5-TMA 2,4,5-Trimetilanilina 3,3’-DMB Dimetilbencina 4-AAB 4-Aminoazobenceno ÍNDICE INTRODUCCIÓN GENERAL ........................................................................................ 1 1.1Lugar de realización ............................................................................................. 1 1.2Tutorización ......................................................................................................... 1 1.3Resumen ............................................................................................................... 1 2TINTURA Y COLORANTES ................................................................................... 2 2.1Tintura .................................................................................................................. 2 2.2Interacción Fibra-Colorante ................................................................................. 3 2.3Principios físico-químicos de la tintura ................................................................ 3 2.3.1Equilibrio del sistema de tintura ......................................................................... 4 2.3.2Cinética del proceso de tintura ........................................................................... 5 2.4Clasificación de los colorantes ............................................................................. 6 2.4.1Colorantes dispersos ........................................................................................... 7 2.4.2Colorantes ácidos ............................................................................................... 9 3COLORANTES AZOICOS ..................................................................................... 10 3.1Clasificación de los colorantes azoicos .............................................................. 11 3.2Métodos de síntesis de compuestos azoicos ....................................................... 12 3.2.1Síntesis de compuestos azoicos simétricos ...................................................... 12 3.2.2Síntesis de compuestos azoicos asimétricos ..................................................... 13 4TOXICOLOGÍA DE LOS COLORANTES AZOICOS .......................................... 14 4.1Determinación de arilaminas en productos textiles ............................................ 16 4.2Intercalibración de laboratorios de análisis ........................................................ 17 5SOLIDEZ DEL COLOR .......................................................................................... 18 6OBJETIVOS ............................................................................................................. 18 7METODOLOGÍA ..................................................................................................... 19 8DISCUSIÓN DE RESULTADOS ........................................................................... 20 8.1Tintura con colorantes dispersos ........................................................................ 20 8.1.1Selección de colorantes dispersos comerciales ................................................ 20 8.1.2Síntesis de azoarenos de interés ....................................................................... 20 8.1.3Tintura con colorantes dispersos en disolventes orgánicos .............................. 23 8.1.4Tintura con colorantes dispersos en disolución acuosa en presencia de surfactantes ................................................................................................................ 34 8.2Tintura de poliamida con colorantes ácidos ....................................................... 38 8.2.1Selección de colorantes ácidos comerciales ..................................................... 39 8.2.2Estudio preliminar del proceso de tintura de muestras de poliamida con colorantes ácidos ........................................................................................................ 39 8.2.3Pruebas de solidez al frote ................................................................................ 41 8.2.4Escalado del proceso de tintura con colorantes ácidos comerciales ................ 41 8.3Estudio general de homogeneidad de las muestras preparadas .......................... 42 8.3.1Procedimiento del estudio ................................................................................ 42 8.3.2Análisis de resultados del estudio de intercomparación de laboratorios .......... 44 9CONCLUSIONES .................................................................................................... 52 10REFERENCIAS ....................................................................................................... 53 11ANEXOS .................................................................................................................. 54 11.1ANEXO 1 - Parte experimental: síntesis ............................................................ 54 11.1.1Procedimiento general .............................................................................. 54 11.1.2Preparación de (E)-1,2-difenildiaceno 9 ................................................... 54 11.1.3Preparación de (E)-1,2-di-o-tolildiaceno 10 ............................................. 56 11.1.4Preparación de (E)-1,2-bis (4-clorofenil) diaceno 11 ............................... 56 11.1.5Preparación de (E)-N-(4-((2-metoxi-5-metilfenil)diacenil)fenil)acetamida 13 ............................. ................................................................................................. 57 11.2ANEXO 2 - Espectros ........................................................................................ 59 11.3ANEXO 3 - Parte experimental: tintura ............................................................. 63 11.3.1Procedimiento estándar de tintura con colorantes dispersos en disolventes orgánicos .... ............................................................................................................... 63 11.3.2Proceso estándar de tintura con colorantes dispersos en disolventes orgánicos en reactor de tintura ................................................................................... 63 11.3.3Proceso estándar de tintura con colorantes dispersos en medio acuoso y en presencia de Brij 56 ................................................................................................... 63 11.3.4Proceso estándar de tintura con colorantes dispersos en medio acuoso con Brij 56 en reactor de tintado ...................................................................................... 64 11.3.5Proceso estándar de tintura con colorantes ácidos en matraz Erlenmeyer 64 11.3.6Proceso estándar de tintura con colorantes ácidos en reactor de tintado .. 65 11.4ANEXO 4: Aminas aromáticas reguladas por el Reglamento REACH 1907/2006/Anexo XVII Y GB 18401-2010 ............................................................... 66 11.5ANEXO 5 – Tabla resumen: lista de colorantes empleados en este proyecto, indicando tipo, tejido sobre el que se aplican y amina aromática susceptible de ser liberada bajo condiciones reductivas en cada caso. .................................................... 68 11.6ANEXO 6: Tabla de resultados del estudio de intercomparación de laboratorios .............................................................................................................................69 11.7ANEXO 7: Listado de colorantes utilizados ...................................................... 70 11.8ANEXO 8: Listado de reactivos utilizados ........................................................ 71 11.9ANEXO 9: Fotografías ....................................................................................... 72 1 INTRODUCCIÓN GENERAL 1.1 Lugar de realización El trabajo se ha realizado en el Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CIQUS). El centro, que forma parte de la Red de Centros Singulares de Investigación del Campus de Excelencia Internacional-Campus Vida, de la Universidad de Santiago de Compostela, centra sus objetivos en la aplicación de estrategias para la resolución de problemas en el ámbito de la química biológica y el desarrollo de nuevos materiales funcionales. 1.2 Tutorización El trabajo ha sido tutorizado por el profesor Dr. Francisco Javier Sardina, catedrático de Química Orgánica de la Universidad de Santiago de Compostela y por la profesora Dra. María Ángeles Bonet Aracil, profesor Titular de Universidad, adscrita al Departamento de Ingeniería Textil y Papelera de la Universidad Politécnica de Valencia. 1.3 Resumen La presencia de colorantes azoicos prohibidos que pueden dar lugar a arilaminas cancerígenas en bienes de consumo, y más concretamente en materias textiles, está fuertemente regulada internacionalmente, por lo que es clave el control de los laboratorios y de los métodos analíticos empleados para su detección. Para llevar a cabo este control se necesitan muestras de referencia con concentraciones conocidas de aminas aromáticas prohibidas, que permitan llevar a cabo procesos de intercomparación e intercalibración entre laboratorios. Durante este proyecto se ha estudiado la preparación de dichas muestras de referencia por tintura de fibras sintéticas (poliamida y poliéster), cuya obtención no ha sido descrita hasta el momento. Los colorantes azoicos necesarios para este estudio se han adquirido o se han sintetizado en el laboratorio. Los procedimientos de tintura empleados han sido los siguientes:  Tintura de poliamida con colorantes azoicos ácidos en medio acuoso.  Tintura de poliéster con colorantes dispersos en medio acuoso con presencia de dispersantes. 2  Tintura de poliéster con colorantes dispersos en disolventes orgánicos. 2 TINTURA Y COLORANTES 2.1 Tintura El material textil, después de haber sido sometido a los procesos de hilado y/o tejeduría, presenta el color original de las fibras constituyentes (crudo), sin embargo, y con el objetivo de mejorar su atractivo comercial o su interés, prácticamente siempre se somete a procesos de tintura. Puede definirse la tintura como el proceso mediante el cual una materia textil puesta en contacto con una disolución o dispersión de un colorante, absorbe éste de tal manera que se impide que el colorante vuelva al baño de tintura.1 Los colorantes son sustancias químicas, orgánicas o inorgánicas, caracterizadas por su capacidad para absorber o emitir luz en la región visible del espectro. El color aparece como consecuencia de la acción conjunta de dos agrupaciones atómicas diferentes: el cromóforo y el auxocromo. Los grupos cromóforos, que imparten color a las sustancias que los contienen, son grupos funcionales insaturados tales como: nitroso, azo, nitro, carbonilo, etc. (Figura 1), que aparecerán unidos a sistemas lineales o cíclicos con dobles enlaces conjugados. Los grupos auxocromo tienen la propiedad de intensificar la acción de los grupos cromóforos y mejoran la afinidad del colorante por la fibra y se corresponden con grupos funcionales que contienen pares libres de electrones como los grupos amino, hidroxilo y sus derivados. Figura 1. Algunos grupos cromóforos Actualmente, los colorantes utilizados en la industria textil son mayoritariamente moléculas sintéticas que incluyen en su estructura grupos azo, antraquinona, oxazina, tiazina o estilbeno;2 siendo los más importantes los tipos azoicos y antraquinónicos (Figura 2). 3 Acid Orange 20 Reactive Blue 6 Figura 2. Ejemplos de colorantes azoicos y antraquinónicos. 2.2 Interacción Fibra-Colorante Los colorantes son sustancias químicas, caracterizadas por un tamaño molecular de pequeño a mediano, que pueden interaccionar con las fibras textiles en el sustrato tintado de tres modos distintos (dependerá de la relación existente entre las estructuras moleculares de los mismos), que se describen a continuación: Adsorción físico-química: las fuerzas de interacción entre el colorante y la fibra son de naturaleza no covalente (enlace iónico, enlaces de hidrógeno o fuerzas de Van der Waals). Estas interacciones pueden ser, para determinado tipo de colorantes, lo suficientemente fuertes como para retener las moléculas de colorante sobre las fibras y resistir los tratamientos posteriores de lavado. Adsorción mecánica: se basa en la formación de materiales colorantes y pigmentos insolubles depositados sobre la fibra. La fuerza de interacción entre los colorantes y las fibras es muy baja y se necesita de un recubrimiento polimérico que atrape a las partículas de colorante para que el tintado posea resistencia suficiente frente a los tratamientos de lavado. Reacción en fibra: en las condiciones correctas, las moléculas o iones de colorante se unen por enlaces covalentes a las moléculas poliméricas de la fibra. 2.3 Principios físico-químicos de la tintura Considerando el proceso de tintura como la distribución de un colorante entre al menos dos fases (baño y sustrato), puede describirse este proceso mediante el equilibrio de tintura (proceso absorción/desorción) y la cinética del proceso (fenómenos de transporte y reacción), tal y como se aprecia en los siguientes gráficos:3 4  Gráfica 1. Representación gráfica de la cinética (izquierda) y de la curva de equilibrio (isoterma de absorción) de un proceso de tintura. [Ds] y [Df] representan la concentración del colorante en el baño (mol1) y en el sustrato (mol/kg); t representa el tiempo y [S] representa la concentración de saturación del colorante en la fibra El proceso de distribución del colorante en el sustrato se denominará adsorción cuando el colorante quede retenido sobre la superficie del colorante, y absorción cuando penetre en el interior de la fibra. 2.3.1 Equilibrio del sistema de tintura Uno de los parámetros más importantes en la evaluación semicuantitativa del proceso de tintura es la distribución del colorante entre el baño y el sustrato en las condiciones de equilibrio. La relación entre la concentración de colorante en cada una de las fases y la temperatura vendrá dada por una isoterma de reacción. La mayor parte de las curvas de tintura determinadas experimentalmente se pueden ajustar a una de las siguientes isotermas de absorción: ‐ Langmuir (L):    󰇟󰇠   󰇟󰇠 ‐ Freundlich (F): loglog  ‐ Nernst (N):   Dónde: [Df] representa la concentración del colorante en la fibra y [Ds] representa la concentración del colorante en el baño.3 [Ds 3 ] [Ds 2 ] [Ds 1 ] [S] [Ds 3 [Ds 2 ] [Ds 1 ] [D f ] [D f [Ds] 11 3.1 Clasificación de los colorantes azoicos La clasificación de los colorantes azoicos se realiza generalmente en función del número de grupos azo presentes: monoazoicos, disazoicos y poliazoicos. Algunos ejemplos representativos se muestran en la siguiente figura: Monoazoicos   Basic Orange 2 Acid Orange 20 Acid Yellow 23 Disazoicos   Acid Brown 14 Basic Brown 1 Poliazoicos  Direct Blue 78 Figura 6. Clasificación de colorantes azoicos 12 3.2 Métodos de síntesis de compuestos azoicos Los azocompuestos aromáticos son compuestos ampliamente utilizados como colorantes orgánicos o indicadores.11 Adicionalmente, se han encontrado aplicaciones biomédicas para este tipo de compuestos, tales como agentes liberadores de medicamentos,12 o aplicaciones en el campo de la ingeniería de materiales por sus buenas propiedades ópticas y fotoeléctricas.13 Dada su importancia, la síntesis de este tipo de compuestos tiene gran interés y se han descrito diversas alternativas para su obtención, además del ya mencionado acoplamiento diazoico. 3.2.1 Síntesis de compuestos azoicos simétricos De manera general, la síntesis de compuestos azoicos simétricos se puede llevar a cabo mediante la oxidación de aminas aromáticas en presencia de cantidades estequiométricas de oxidantes como permanganato potásico, tetraacetato de plomo, etc.; 14 o bien por reducción de compuestos nitroaromáticos utilizando cantidades estequiométricas de metales (Esquema 3): 15 Esquema 3. Síntesis de compuestos azoicos simétricos por oxidación de anilinas o reducción de nitrocompuestos aromáticos. Más recientemente se han desarrollado procedimientos de preparación de azocompuestos aromáticos empleando catalizadores metálicos. Así, el grupo de Corma describió la oxidación aeróbica de anilinas catalizadas por nanopartículas de oro soportadas sobre dióxido de titanio (TiO2) y dióxido de cerio (CeO2) en condiciones suaves (Esquema 4 (a)).16 Una metodología similar ha sido descrita en el grupo de Jiao, aunque empleando CuBr como catalizador en condiciones más suaves (Esquema 4b).17 Ambos procesos 13 transcurren a través de mecanismos radicalarios y permiten la síntesis de azocompuestos simétricos de manera efectiva. Estas metodologías también permiten la preparación selectiva de azocompuestos asimétricos por combinación de anilinas ricas y pobres en electrones, aunque para ello sea necesario emplear un gran exceso de las unidades sustituidas con grupos atractores de electrones. (a) (b) Esquema 4. Utilización de catalizadores oro y cobre para síntesis de azocompuestos simétricos 3.2.2 Síntesis de compuestos azoicos asimétricos Aparte de estos ejemplos anteriores, catalizados por metales de transición, la preparación de azocompuestos aromáticos asimétricos es más complicada. Por lo general, se utilizan síntesis en dos pasos partiendo de anilinas, bien a través de la generación de una sal de diazonio (acoplamiento diazoico visto anteriormente), o bien a través de intermedios de tipo nitrosobenceno (esquema 5).18 Esquema 5: Síntesis de azocompuestos no simétricos en dos pasos a partir de anilinas Algunos ejemplos de la preparación de azocompuestos a través de compuestos nitrosoaromáticos han sido recientemente descritos en el grupo de Rück-Braun, mediante la oxidación de anilinas a nitrosarenos utilizando Oxona (triple sal: 14 2KHSO5·KHSO4·K2SO4) como oxidante, seguida del acoplamiento de nitrosoareno con una nueva anilina en ácido acético (Esquema 6).19 Esquema 6. Oxidación de anilinas en presencia de Oxona En el año 2011 el grupo de Jiang describió una nueva metodología que permite la obtención de azocompuestos asimétricos en un solo paso. El método de Jiang implica la reacción de nitroarenos con anilinas en presencia de KOH sin necesidad de usar metales o agentes oxidantes.20 Mediante esta metodología se consigue la reducción de compuestos nitroarenos y la oxidación de anilinas en una única etapa. El mecanismo propuesto para esta transformación transcurriría de nuevo mediante la formación in situ de intermedios nitrosarenos (Esquema 7). Esquema 7. Obtención de azocompuestos mediante síntesis en un solo paso 4 TOXICOLOGÍA DE LOS COLORANTES AZOICOS Los colorantes azoicos son relativamente resistentes a la degradación, sin embargo, bajo ciertas condiciones algunos de ellos se pueden degradar liberando aminas aromáticas (por ejemplo, una vez absorbidos por el cuerpo pueden ser reducidos por azoreductasas presentes en la microflora intestinal, en células hepáticas o en células epidérmicas, (Esquema 8).9 Desde el punto de vista de la salud de los usuarios de bienes de consumo tintados con colorantes azoicos, las principales rutas de exposición de los consumidores a estas sustancias y a sus productos de degradación son la ingestión oral y la absorción cutánea. 15 Esquema 8. Proceso reductivo de colorantes azoicos El riesgo cancerígeno de las aminas aromáticas en los seres humanos fue observado por primera vez en el año 1985 por el cirujano alemán Ludwig Rehn, quien reportó altos valores de cáncer de vejiga en trabajadores de la industria de tintura, que estaban expuestos a elevadas cantidades de anilina. En años posteriores, estudios epidemiológicos mostraron evidencias adicionales de la relación entre la exposición prolongada a ciertas aminas aromáticas y el riesgo de desarrollar cáncer. A raíz de estos estudios, un cierto número de aminas aromáticas fueron consideradas como cancerígenas y, por lo tanto, que presentan un alto riesgo para los consumidores de artículos tintados. En julio del año 1994 el gobierno alemán presentó una lista de 20 aminas aromáticas cancerígenas que pueden producirse por reducción de colorantes azoicos. El uso de colorantes que pudiesen dar por reducción alguna de las 20 arilaminas de la citada lista fue prohibido por la German Consumer Goods Ordinance. Basada en esta legislación alemana, las directivas 76/769/CEE, 2002/61/CE, y 2004/21/CE de la Unión Europea han restringido el uso de colorantes azoicos en artículos textiles y de cuero que puedan entrar en contacto directo y prolongado con la piel humana o la cavidad bucal y liberar cualquiera de las aminas aromáticas prohibidas. Actualmente la presencia de 22 arilaminas cancerígenas en productos textiles de consumo está regulada por el Reglamento EC 1907/2006 (Normativa REACH, Anexo XVII). Además de las 20 aminas enumeradas en la legislación alemana, se añadieron dos más: el 4-aminoazobenceno (en adelante 4-AAB) y 2-metoxianilina. Finalmente, la norma china GB 18401:2010 (National General Safety Technical Code for Textile Products) es, de toda la legislación internacional en esta materia, la más restrictiva en cuanto a concentración de arilaminas permitida, limitando la concentración máxima a 20 mg/Kg para 24 aminas aromáticas (ver anexo 2). 16 4.1 Determinación de arilaminas en productos textiles Con el fin de controlar la presencia de colorantes azoicos prohibidos en artículos de consumo se ha explorado la determinación directa de los colorantes presentes en los artículos a analizar; sin embargo, la gran cantidad de posibles colorantes utilizados y el uso combinado de varios colorantes en aplicaciones industriales ha provocado que la determinación de las aminas aromáticas producidas después de la reducción de los colorantes sea el método de control elegido para establecer el cumplimiento de las normativas aplicables.9 Independientemente del colorante o de la combinación de colorantes utilizada, la presencia de aminas aromáticas específicas en el extracto reducido del tejido indica la presencia de uno o más colorantes azoicos prohibidos en la muestra. La determinación y cuantificación de las 22 arilaminas prohibidas en la Unión Europea se lleva a cabo, por la aplicación del Estándar Europeo (Norma) EN-14362:2012:  UNE-EN 14362-1:2012. Parte 1Detección del uso de ciertos colorantes azoicos accesibles con y sin extracción de fibras.  UNE-EN 14362-3:2012. Parte 3Detección del uso de ciertos colorantes azoicos, que pueden liberar 4-aminoazobenceno. El procedimiento analítico general de determinación de aminas aromáticas en muestras textiles implica cuatro etapas: 21 1. Pretratamiento y extracción de colorantes a partir de las muestras textiles 2. Reducción de los colorantes extraídos por medio de un agente reductor apropiado en condiciones controladas de acidez y temperatura 3. Extracción, limpieza y preconcentración de las aminas 4. Separación cromatográfica seguida de la determinación de los analitos.  La detección de arilaminas reguladas puede efectuarse utilizando las siguientes técnicas cromatográficas: o Cromatografía de capa fina (TLC) o equipo de cromatografía de capa fina de alta resolución (HPTLC), incluyendo la detección apropiada. o Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con gradiente de elución y detector de array de diodos (DAD) o detector selectivo de masas (MS). o Cromatografía de gases (GC) con detector de ionización de llama (FID) o detector selectivo de masas (MS). o Electroforesis capilar (CE) con detector de array de diodos (DAD). 17 En el anexo 3 de la Norma EN-14362:2012 se indica particularmente como llevar a cabo el análisis de una de las arilaminas prohibidas, el 4-aminoazobenceno (4-AAB). Esta arilamina presenta un grupo azo y en las condiciones normales de reducción empleadas en el método UNE-EN 14362-1:2012 da lugar directamente a anilina y 1,4fenilendiamina: Esquema 9. Proceso reductivo del 4-aminoazobenceno La modificación del método implica el uso de unas condiciones de reducción más suaves que las empleadas en el método normal, EN 14362-1:2012, que permiten mantener la integridad del grupo azo del 4-AAB durante la etapa de reducción. 4.2 Intercalibración de laboratorios de análisis Dada la importancia de los análisis de arilaminas y su repercusión en la comercialización de productos textiles, es importante el control de los laboratorios de análisis y de los métodos de ensayo empleados. Este control se lleva a cabo mediante estudios de intercalibración entre laboratorios, empleando para ello muestras normalizadas o de referencia. La intercalibración se define como un ejercicio para determinar si la exactitud de los métodos analíticos que se utilizan en los laboratorios son adecuados además de ser precisos. Estos ejercicios tienen como principal objetivo evaluar: ‐ los errores analíticos que producen en el grupo de laboratorios estudiados. ‐ la calidad de un laboratorio en particular. ‐ si cada grupo de laboratorios consigue una exactitud analítica aceptable y si los errores analíticos están bajo control. Para los ensayos de intercalibración para análisis de colorantes azoicos en sustratos textiles existe un instituto, Institute for Interlaboratory Studies (IIS) que anualmente organiza un ejercicio interlaboratorios con muestras de referencia. Sin embargo, este organismo usa siempre muestra de referencia de origen natural (algodón) y no especifica cómo son preparadas dichas muestras, lo que resta valor a sus estudios. 18 5 SOLIDEZ DEL COLOR La AATCC (American Association of Textile Chemists and Colorists) define la solidez de color como la resistencia de un material a cambiar en cualquiera de sus características de color y transferir su coloración a materiales adyacentes, como resultado de la exposición del material a cualquier entorno con el que pueda entrar en contacto durante su procesamiento, análisis, almacenamiento y uso. Existen más de 30 métodos de ensayo para evaluar las propiedades de solidez de color; estos incluyen la solidez al lavado, luz, polvo, secado, limpieza, sudoración, abrasión, calor, etc. El tipo de producto que se confecciona determina qué tipo de solidez es importante determinar y, por consiguiente, el tipo de prueba que es relevante.5 Para evaluar la descarga se utilizará una de las dos escalas de grises, de cinco o nueve contrastes, descritas en la Norma ISO 105-A03.22 En este trabajo se han llevado a cabo pruebas de solidez al frote, que sirven para determinar la cantidad de color transferido de la superficie de sustratos textiles coloreados a otras superficies mediante el rozamiento y, por tanto, constituyen una forma de evaluar la calidad del tintado en sí. 6 OBJETIVOS En la introducción se ha mencionado la importancia de los análisis de arilaminas en la industria textil y, como consecuencia, del control de los laboratorios y métodos de ensayo empleados en los mismos para la detección de las aminas aromáticas prohibidas. Este control requiere la preparación de muestras de referencia y, hasta el momento, no se ha descrito ningún método estandarizado de preparación de las mismas. Adicionalmente, tampoco se encuentran disponibles en el mercado muestras de correlación de fibras sintéticas. Con estos antecedentes, el objetivo de este proyecto es el desarrollo de un método de preparación de muestras de referencia que contengan arilaminas prohibidas, a partir de fibras sintéticas. Teniendo en cuenta que las muestras se emplearán para evaluar la detección de las arilaminas prohibidas más representativas, para el proceso de tintado se emplearán tanto colorantes comerciales prohibidos como compuestos azoicos sintetizados en el transcurso 19 de este proyecto que contengan arilaminas prohibidas y que permitan completar el abanico de arilaminas a detectar. 7 METODOLOGÍA 1. Selección de colorantes azoicos comerciales (dispersos y ácidos) que contengan arilaminas prohibidas de interés 2. Síntesis de compuestos azoicos en el laboratorio que complementen el abanico de colorantes precursores de arilaminas prohibidas disponibles 3. Optimización del proceso de tintura en tejidos de poliamida y poliéster con colorantes dispersos: en disolventes orgánicos o en medio acuoso con presencia de surfactantes 4. Optimización del proceso de tintura en tejidos de poliamida con colorantes ácidos 5. Evaluación de la homogeneidad y solidez de color en las fibras tintadas 6. Determinación y cuantificación de las aminas aromáticas prohibidas correspondientes en las fibras tintadas 7. Escalado del proceso de tintura y preparación de muestras de referencia 20 8 DISCUSIÓN DE RESULTADOS 8.1 Tintura con colorantes dispersos 8.1.1 Selección de colorantes dispersos comerciales El trabajo se comenzó realizando un estudio general de los colorantes dispersos disponibles comercialmente. Se han seleccionado los siguientes para llevar a cabo los estudios de tintura, siendo en todos los casos compuestos azoicos que incorporan en su estructura arilaminas prohibidas (Figura 7). Figura 7. Colorantes dispersos comerciales seleccionados 8.1.2 Síntesis de azoarenos de interés Durante el transcurso de este trabajo también se ha estudiado la preparación de compuestos azoicos con potencial aplicación como colorantes dispersos en el laboratorio. Este estudio permite aumentar el abanico de colorantes disponibles para llevar a cabo los estudios de tintura, preparando compuestos que contengan arilaminas prohibidas no presentes en los colorantes comerciales seleccionados, tales como 4-cloroanilina, pcresidina o 2-naftilamina. 8.1.2.1 Síntesis de azoarenos mediante reducción de nitrocompuestos Se comenzó abordando la preparación de azobencenos simétricos por reducción de nitrobencenos empleando zinc en medio básico (NaOH).23 El estudio se comenzó con la preparación del compuesto más sencillo, el azobenceno 9, que se obtuvo como un sólido naranja con un bajo rendimiento (Esquema 10). 27 De nuevo, se incluyen los resultados de los análisis de 4-aminoazobenceno correspondientes a cada uno de las muestras; estos análisis se han llevado a cabo en colaboración con la empresa AMSLab S. L. (Lugo). 8.1.3.3.1 Optimización de las condiciones de tintura sobre poliamida Los resultados de las pruebas de tintura en muestras de poliamida se recogen en la siguiente tabla: Tabla 1. Optimización de la tintura con Solvent Red 23 sobre fibras de poliamida en disolventes orgánicos.a Entrada Disolvente Área tela (cm2) T (ºC) t (h) Lavadob [4-AAB] (mg/kg)c 1 (CH3)2CHOH 25 (x2) 70 20 CH3OH/H2O/US 21.4 2 (CH3)2CHOH 25 (x2) 70 2 CH3OH/H2O/US 2.4 3 (CH2OH)2 25 (x2) 70 20 CH3OH/H2O/US 130.9 4 (CH2OH)2 25 (x2) 70 2 CH3OH/H2O/US 19.2 5 (CH2OH)2 100 (x2) 70 20 CH3OH/H2O/US 77.3 6 (CH2OH)2 100 (x2) 70 2 CH3OH/H2O/US 13.7 7 (CH2OH)2 16 (x4) 70 2 CH3OH 18.9 8 (CH2OH)2 16 (x4) 70 2 H2O 69.3 9 (CH2OH)2 100 70 2 CH3OH 31.5 10 (CH2OH)2 100 70 2 H2O 50.2 a Condiciones del proceso: matraz Erlenmeyer (500 mL) con agitación mecánica para 200 mL de disolvente/90 mg de Solvent Red 23; b US = ultrasonidos; c Cantidad de amina aromática detectada en base al método EN-14362-3:2012. De los datos recogidos se puede destacar:  La cantidad de 4-AAB, y consecuentemente de colorante incorporado en la tela, es menor en las pruebas llevadas a cabo con 2-propanol que en las realizadas en etilenglicol (entradas 1-4) en condiciones comparables de tiempo y temperatura. Esto se explicaría por la mayor afinidad del colorante Solvent Red 23 por el 2propanol, lo que implicaría mayor solubilidad en el disolvente y una peor migración hacia la fibra (menor coeficiente de reparto fibra/disolvente). 28  Como se esperaba, se detecta un aumento de la cantidad de colorante incorporado al incrementar el tiempo de tintura (Entradas 1-6) (ver Anexo 3 para imágenes de los tejidos tintados).  Cuando se hace un lavado posterior a la tintura con metanol, el tejido muestra una menor concentración de amina aromática (entradas 7-10), esto se debe a que cierta cantidad de Solvent Red 23 es arrastrada de la fibra por el disolvente de lavado. A la vista de estos resultados, se puede concluir que el proceso de tintura de poliamida con Solvent Red 23 en disolventes orgánicos se puede realizar de forma efectiva para conseguir un rango de concentraciones de colorante incorporado. Esto permite obtener una serie de muestras en las que se pueden detectar concentraciones de 4-AAB distintas según las condiciones del proceso de tintura. De modo general, para la tintura de muestras de poliamida en etilenglicol serían suficientes unas dos horas y una temperatura de 70 ºC. Los resultados obtenidos empleando estas condiciones y distintos lavados se muestran en el siguiente gráfico. Gráfica 4. Esquema representativo de las concentraciones de 4-AAB obtenidas al realizarse el proceso de tintura en etilenglicol, a 70-80 ºC, durante 2 h y con diferentes condiciones de lavado. 8.1.3.3.2 Optimización de las condiciones de tintura sobre poliéster Los resultados de las pruebas de tintura en muestras de poliéster se recogen en la siguiente tabla: 0 20 40 60 80 2,4 13,7 18,9 19,2 24,1 50,2 65 69,3 [ARILAMINA](mg/kg) 29 Tabla 2. Optimización de los parámetros de tintura con Solvent Red 23 sobre fibras de poliéster.a Entrada Disolvente Área tela (cm2) T (ºC) t (h) Lavadob [4-AAB] (mg/kg)c 1 (CH3)2CHOH 25 (x2) 70 20 CH3OH/H2O/US 5.1 2 (CH3)2CHOH 25 (x2) 70 2 CH3OH/H2O/US 3.5 3 (CH2OH)2 100 (x2) 70 20 CH3OH/H2O/US 8.1 4 (CH2OH)2 25 (x2) 70 2 CH3OH/H2O/US 2.8 5 (CH2OH)2 225 (x2) 80 20 CH3OH/H2O/US 3.8 6 (CH2OH)2 100 (x2) 70 2 CH3OH/H2O/US 1.95 7 (CH2OH)2 100 90 2 CH3OH 2.3 8 (CH2OH)2 100 90 2 H2O 5.6 a Condiciones del proceso: matraz Erlenmeyer (500 mL) con agitación mecánica para 200 mL de disolvente/90 mg de Solvent Red 23; b US = ultrasonidos; c Cantidad de amina aromática detectada en base al método EN-14362-3:2012. Las conclusiones que se pueden extraer de pruebas realizadas sobre tejidos de poliéster, son:  Se produce un ligero incremento de la incorporación de colorante a la tela, y por tanto mayores detecciones de la arilamina correspondiente (4-AAB), cuando se utiliza etilenglicol como disolvente (entradas 1 y 2) (ver Anexo para imágenes).  Se observó un aumento de la incorporación de colorante con el tiempo (entradas 3 y 4) y una disminución de la cantidad de colorante cuando se hacen los lavados incluyendo metanol en el proceso (entradas 6-8). Es importante destacar que el poliéster presenta una estructura molecular muy cerrada que impide el fácil acceso de los colorantes, por ello el rango de concentraciones detectadas de amina aromática (2-8.1 mg/kg) es inferior a los valores observados para los experimentos con poliamida (hasta 70 mg/kg). Para conseguir mayores incorporaciones en fibras de poliéster, se necesitarían unas condiciones de tintura más agresivas que en el caso de la poliamida, aumentando tanto el tiempo de inmersión en el baño como la temperatura del mismo. 30 8.1.3.4 Pruebas de solidez al frote Teniendo en cuenta que las pruebas de solidez al frote son una forma de evaluar la calidad de la tintura (ver introducción), se han escogido aleatoriamente 8 muestras tintadas de poliamida y poliéster y se ha determinado su solidez al frote seco. Los resultados se recogen en la siguiente tabla: Tabla 3. Pruebas de solidez al frote realizadas sobre fibras de poliamida y poliéster.1 Fibra Disolvente Área tela (cm2) T (ºC) t (h) Lavado Solidez Frote seco Frote Húmedo PA (CH2OH)2 100 (x 2) 70 20 CH3OH/H2O/US 5 5 PA (CH2OH)2 100 (x 2) 70 2 CH3OH/H2O/US 5 5 PA (CH2OH)2 100 70 2 CH3OH 5 5 PA (CH2OH)2 100 70 2 H2O 5 5 PE (CH2OH)2 100 (x 2) 70 20 CH3OH/H2O/US 5 5 PE (CH2OH)2 100 (x 2) 70 2 CH3OH/H2O/US 5 5 PE (CH2OH)2 100 90 2 CH3OH 5 5 PE (CH2OH)2 100 90 2 H2O 5 5 Se han escogido 4 muestras de poliamida y 4 de poliéster, tintadas en diferentes condiciones y lavadas empleando tanto metanol como agua. La etapa de lavado posee especial importancia en las pruebas de solidez, ya que si se efectúa un buen lavado es menos probable que permanezcan restos de colorante superficiales (no integrado en la fibra) y por tanto que las muestras sean más homogéneas. En todos los casos los valores de solidez en términos de resistencia al frote adoptan el valor máximo (5, de una escala 1 a 5), lo que corrobora la calidad de la tintura realizada, independientemente de las condiciones en las que se han hecho los experimentos o los lavados. 1 Las pruebas de solidez al frote han sido realizadas por AMS Lab, S.L. 31 8.1.3.5 Pruebas de reproducibilidad La reproducibilidad del proceso de tintura se ha comprobado comparando cuatro muestras procedentes de dos experimentos de tintura llevados a cabo en las mismas condiciones. Estas muestras se sometieron al proceso de análisis de arilaminas en dos laboratorios diferentes (AMSlab, S.L. de Lugo, España y SGS de Hong Kong, China) y los resultados obtenidos se muestran en el siguiente cuadro: Tabla 4. Estudios de reproducibilidad del proceso de tintura. Entrada Fibra SGS Hong Kongc AMSlabc 1 Poliamidaa 18,8 mg/kg 20,9 mg/kg 2 20,6 mg/kg 27,4 mg/kg 3 Poliésterb 3,4 mg/kg 3,3 mg/kg 4 4,7 mg/kg 4,4 mg/kg a Condiciones: 80 ºC, 2 h, lavado con metanol/agua/ultrasonidos; b Condiciones: 80 ºC, 20 h, lavado con metanol/agua/ultrasonidos. c Cantidad de amina aromática detectada en base al método EN-14362-3:2012. A la vista de los datos obtenidos, se puede considerar que el proceso sí es reproducible, ya que ambos experimentos proporcionan resultados muy semejantes. Con este primer ensayo de intercalibración entre laboratorios se demuestra además la homogeneidad de las muestras tintadas (poliamida y poliéster) con el colorante prohibido Solvent Red 23. 8.1.3.6 Tintura con los compuestos azoicos sintetizados en el laboratorio A continuación se emplearon las condiciones de tintura optimizadas para estudiar la tintura de tejidos de poliamida y poliéster con los compuestos azoicos sintetizados en nuestro laboratorio, azocompuestos 10, 11 y 13. Los resultados se pueden visualizar en la siguiente tabla: 32 Tabla 5. Estudios de tintura con los colorantes 11, 12 y 13 sintetizadosa Entrada Fibra Colorante Masa (g) Tiempo (h) Arilamina Determinación arilamina (mg/kg) 1 PA 10 0.015 1 o-toluidina 3.1 2 PE 1.9 3 PA 2 53.6 4 PE 7.1 5 PA 11 0.0167 1 p-cloroanilina 1.5 6 PE 1.7 7 PA 2 2.8 8 PE 3.5 9 PE 13 0.0132 1.5 p-cresidina 202.9 10 PA 22.1 aCondiciones: 100 ºC, 10 mL de propan-2-ol, telas de 2x2 cm2.Tubo sellado. Lavado con agua; b Cantidad de amina aromática detectada en base al método EN-14362-2:2012. Con estos datos se pueden sacar las siguientes conclusiones:  En los ensayos realizados con los azocompuestos 10 y 11 se observó incorporación del colorante al tejido tanto de poliamida como de poliéster (entradas 1-8). Sin embargo, los valores detectados de o-toluidina y p-cloroanilina fueron muy bajos salvo en el caso de la tintura de poliamida con el azocompuesto 10, que proporcionó un valor significativo de o-toluidina (entrada 3).  El colorante 13 permitió la tintura tanto de muestras de poliamida como de poliéster con valores detectados de p-cresidina altos en el caso de poliamida, y más bajos en el caso de poliéster, como ya se ha visto en otros casos (entradas 9 y 10).  De acuerdo con estos primeros ensayos, los compuestos sintetizados 10 y 13 podrían ser empleados en las condiciones adecuadas como colorantes para la preparación de muestras de referencia que contuvieran o-toluidina y p-cresidina respectivamente como arilaminas prohibidas (entradas 3 y 9). 33 8.1.3.7 Escalado Una vez establecidas las condiciones optimizadas de tintura, se procedió a hacer la primera prueba de escalado en un reactor de tintura con tejidos de poliamida. Los mejores resultados en los estudios de optimización se obtuvieron empleando etilenglicol como disolvente. Sin embargo, y dado que el 2-propanol es más barato y más sencillo de recuperar para su posterior reciclado, los estudios de escalado se llevaron a cabo empleando 2-propanol como disolvente. Los ensayos se llevaron a cabo en un reactor de tintura SIMPLEX-2, siendo la temperatura y el tiempo de tintura 80 ºC y 2 horas, respectivamente. Tabla 6. Estudios de escalado de la tintura de poliamida con Solvent Red 23.a Entrada Área tela (cm2) T (ºC) t (h) Lavado [4-AAB] (mg/kg)b 1 2500 80 2 H2O 125.7 2 H2O/(CH3)2CHOH 79.9 a Condiciones: reactor SIMPLEX-2, 2-propanol (2 L), 300 mg Solvent Red 23. b Cantidad de amina aromática detectada en base al método EN-14362-3:2012. Las entradas 1 y 2 se refieren a un mismo proceso, en el cual se tintó una tela que se cortó en dos trozos de 1250 cm2 (ver Anexo 3 para imágenes). Uno de ellos se lavó directamente con agua (entrada 1) y el otro con 2-propanol y agua (entrada 2). Igual que en ocasiones anteriores, al realizar el lavado con un disolvente orgánico, la concentración de arilamina detectada, y por tanto la cantidad de colorante incorporado, disminuye en relación al tejido lavado solamente con agua. Aunque estos resultados fueron prometedores, el empleo de 2-propanol como disolvente a 80ºC resultó en la degradación de una pieza del reactor SIMPLEX-2. Este reactor es un bombo de tintura de acero inoxidable pero que contiene partes de material plástico que no aguantaron las condiciones de tintura con isopropanol. Para continuar con el escalado en condiciones semejantes se necesitaría un reactor de laboratorio de vidrio u otro material resistente a las condiciones descritas, con lo que se decidió cambiar la metodología del proceso de tintura. 34 8.1.4 Tintura con colorantes dispersos en disolución acuosa en presencia de surfactantes 8.1.4.1 Antecedentes Los colorantes dispersos se pueden utilizar en procesos de tintura en medio acuoso, siempre y cuando se puedan solubilizar en el medio. Este proceso de solubilización, como se ha visto en la introducción, se puede llevar a cabo utilizando surfactantes. Estudios recientes descritos en el grupo de Holmberg describen el empleo de surfactantes para la solubilización del colorante disperso Sudan I, siendo los más efectivos los no iónicos como el Penta(etilenglicol)monoundecil éter (C11E5), cuya estructura aparece representada en la siguiente figura.26 Figura 8. Estructura del surfactante C11E5 La capacidad de solubilización va a depender de factores como la temperatura, el pH, la fuerza iónica o la estructura del colorante y del surfactante; en este último caso se ha demostrado que la cola del surfactante es de vital importancia, siendo los surfactantes que poseen una cadena de tipo alquilo los que dan mejores resultados en procesos de tintura. 8.1.4.2 Estudios preliminares del proceso de tintura sobre poliamida empleando Brij 56 como surfactante A la vista de los antecedentes descritos, el surfactante elegido inicialmente para la solubilización de los colorantes dispersos en medio acuoso fue el polietilenglicol hexadecil éter (Brij 56, Figura 1). Esta elección vino motivada por ser un surfactante no iónico, disponible en nuestro laboratorio y de estructura similar al Penta(etilenglicol)monoundecil éter (C11E5) empleado en estudios previos del grupo de Holmberg.27 Figura 9. Estructura del surfactante Brij 56 En presencia de este surfactante se llevaron a cabo ensayos preliminares de tintura de poliamida en medio acuoso empleando diversos colorantes dispersos. Se consiguieron 35 incorporaciones de colorante que dieron lugar a las detecciones de arilaminas que aparecen en la siguiente tabla: Tabla 7. Colorantes dispersos utilizados sobre fibras de poliamidaa Entrada Colorante Masa (mg) Arilamina Determinación arilamina (mg/kg)b 1 Lipid Crimson 36.35 4-AAB 179.7 2 Solvent Red 19 16.1 4-AAB 20.6 4 Solvent Red 24 30.0 o-Toluidina 37.6 5 Solvent Red 26 31.3 o-Toluidina 34.4 6 Solvent Orange 7 32.5 2,4-Xilidina 482.1 7 Solvent Yellow 3 32.33 o-Toluidina 1533.7 8 Sudan Red G 31.5 o-Anisidina 506.8 aCondiciones del proceso: matraz Erlenmeyer (500 mL) con agitación mecánica, disolución de Brij 56 (200 mL, 5x10-3 M), 80 ºC, 2 horas, tela: 100 cm2 (2 g), lavado con agua. b Cantidad de amina aromática detectada en base al método EN-14362-1:2012 o EN-14362-3:2012 (para 4-AAB). A la vista de los resultados, se puede deducir que:  Las condiciones empleadas permitieron el tintado de las muestras de poliamida en todos los casos ensayados  Los valores correspondientes a las entradas 1, 6, 7 y 8 serían demasiado altos para la preparación de muestras de referencia adecuadas para llevar a cabo estudios de correlación (>100 mg/Kg). Probablemente se podrían conseguir valores inferiores reduciendo la cantidad de colorante empleado en el proceso  Las concentraciones de amina aromática más adecuadas para la fabricación de muestras de referencia serían las proporcionadas por las pruebas de tintura realizadas con los colorantes Solvent Red 24 y Solvent Red 26 (entradas 4 y 5), ya que dieron lugar a muestras con una concentración de arilamina detectada de 37.6 y 34.4 mg/kg. Estos valores están más próximos a los límites establecidos para las arilaminas prohibidas en artículos textiles, por lo que son más adecuadas para los estudios de correlación 36 8.1.4.3 Estudios preliminares del proceso de tintura sobre poliéster empleando Brij 56 como surfactante De manera similar se han llevado a cabo ensayos preliminares de la tintura de muestras de poliéster con 8 colorantes dispersos diferentes, los datos obtenidos se recogen en la siguiente tabla: Tabla 8. Colorantes dispersos utilizados sobre fibras de poliéstera Entrada Colorante Masa (mg) Arilamina Determinación arilamina (mg/kg)b 1 Lipid Crimson 36.35 4-AAB 1.5 2 Solvent Red 19 16.1 4-AAB 6.3 3 Solvent Red 24 30.0 o-Toluidina nd 4 Solvent Red 26 31.3 o-Toluidina nd 5 Solvent Orange 7 32.5 2,4-Xilidina 34.9 6 Solvent Yellow 3 32.33 o-Toluidina 20.0 7 Sudan Red G 31.5 o-Anisidina 22.9 a Condiciones del proceso: matraz Erlenmeyer (500 mL) con agitación mecánica, disolución de Brij 56 (200 mL, 5x10-3 M), 90 ºC, 2 horas, tela: 100 cm2 (1 g), lavado con agua. b Cantidad de amina aromática detectada en base a los métodos EN-14362-2:2012 y EN-14362-3:2012 (para 4-AAB). A la vista de los resultados se puede concluir que:  Las tinturas llevadas a cabo con los colorantes Lipid Crimson y Solvent Red 19, ambos fuente de 4-AAB, se descartan por la baja incorporación del colorante en estas condiciones, dando lugar a unas detecciones de arilamina muy bajas  De manera similar, la incorporación de los colorantes Solvent Red 24 y 26 no proporcionó valores detectables de aminas aromáticas  Los colorantes elegidos para continuar con el estudio serán, por tanto: Solvent Orange 7, Solvent Yellow 3 y Sudan Red G, que se incorporan de manera satisfactoria durante la tintura, dando lugar a detecciones de 2,4-xilidina, otoluidina y o-anisidina respectivamente. Los valores detectados estarían además dentro del rango de interés. 43 Asia, que habitualmente llevan a cabo análisis de prendas textiles para la detección de arilaminas prohibidas. En la siguiente tabla se resume el proceso, indicándose datos de las telas tintadas seleccionadas y la amina aromática que contienen, su valor de referencia y finalmente el número de laboratorios a los que han sido enviadas. Tabla 13. Resumen de las muestras enviadas a los distintos laboratorios internacionales Entrada Fibra Colorante Arilamina mg/kg Número laboratorios* 1 Poliamida Sudan III 4-AAB 30 10 2 75 10 3 80 10 4 Acid Red 26 2,4-Xilidina 49 8 5 60 8 6 65 8 7 Acid Red 73 4-AAB 44-47 7 8 51-53 7 9 48-55 7 10 Acid Red 114 3,3’-DMB 6.2 7 11 53-59 7 12 138-157 7 13 Poliéster Sudan III 4-AAB 32-38 10 14 40-45 10 15 47-55 10 16 85-90 10 17 95-115 10 Sudan Red G o-Anisidina 76.4-77.7 10 19 164-180 10 *LAB-1 (España); Lab-2 (España); LAB-3 (Turquía); LAB-4 (Hong-Kong); LAB-5 (India); LAB-6 (Bangladesh); LAB-7 (Turquía); LAB-8 (China); LAB-9 (China); LAB-10 (China) 44 8.3.2 Análisis de resultados del estudio de intercomparación de laboratorios Los resultados concretos obtenidos en el estudio anterior aparecen reflejados en el anexo 6, aunque en la siguiente figura se representan de manera esquemática ( Figura 11 ). Estos resultados, la homogeneidad correspondiente y la posible utilización de las muestras en procesos de intercomparación de laboratorios se comentarán individualmente en los siguientes puntos de este apartado. Figura 11. Estudio de homogeneidad 0 50 100 150 200 250 Referencia Lab01 Lab02 Lab03 Lab04 Lab05 Lab06 Lab07 Lab08 Lab09 Lab10 4‐AABSudanIII Poliamida(1) 4‐AABSudanIII Poliamida(2) 4‐AABSudanIII Poliamida(3) 4‐AAB,BrillCroceinMoo, Poliamida(1) 4‐AAB,BrillCroceinMoo, Poliamida(2) 4‐AAB,BrillCroceinMoo, Poliamida(3) Dimetilbencidina,A.Red 114,Poliamida(1) Dimetilbencidina,A.Red 114,Poliamida(2) Dimetilbencidina,A.Red 114,Poliamida(3) Xilidina,PonceauXylidine, Poliamida(1) Xilidina,PonceauXylidine, Poliamida(2) Xilidina,PonceauXylidine, Poliamida(3) 45 8.3.2.1 Muestras sobre tejido de Poliamida 8.3.2.1.1 Determinación de 4-AAB en tejido tintado con Solvent Red 23 Figura 12. Estudio de homogeneidad, detecciones de 4-AAB en muestras de poliamida tintadas con Sudan III Los resultados de los análisis muestran una gran variabilidad ( Figura 12 ), siendo la tendencia general la de subestimación de la concentración de 4-AAB, con la excepción del Lab-01 cuyos resultados son semejantes a los de referencia. A la vista de estos datos las muestras preparadas por tintura de poliamida con Solvent Red 23 no pueden ser consideradas homogéneas y por tanto no serían aptas para su utilización como muestras de correlación. 0 20 40 60 80 100 4‐AABSudanIIIPoliamida(1) 4‐AABSudanIIIPoliamida(2) 4‐AABSudanIIIPoliamida(3) 46 8.3.2.1.2 Determinación de 4-AAB en tejido tintura con Brilliant Crocein Moo Figura 13. Estudio de homogeneidad, detecciones de 4-AAB en muestras de poliamida tintadas con Brilliant Crocein Moo A partir de los resultados de las tablas 11 y 12, se evidencia que los laboratorios 08, 09 y 10 tienen problemas para la determinación de 4-aminobenzeno, con valores reportados muy bajos o sin ser capaces de detectarlo. Es llamativo también el hecho de que el laboratorio 7 reporta valores muy superiores a los de referencia. Las muestras de poliamida tintadas con Brilliant Crocein Moo parecen ser homogéneos según los laboratorios 3, 4 y 5, por lo que la metodología podría ser válida para la preparación de muestras de referencia de poliamida y la detección de 4-AAB en las mismas. 0 10 20 30 40 4-AAB, Brill Crocein Moo, Poliamida(1) 4-AAB, Brill Crocein Moo, Poliamida(2) 4-AAB, Brill Crocein Moo, Poliamida(3) 47 8.3.2.1.3 Determinación de 3,3'-dimetilbencidina en tejido tintado con Acid Red 114 Figura 14. Estudio de homogeneidad, detecciones de dimetil bencidina en muestras de poliamida tintadas con Acid Red 114 De los resultados se puede concluir que las muestras no serían válidas para su empleo como muestras de referencia dada la variabilidad observada en los resultados. Esta variabilidad en los resultados de análisis se ve además claramente incrementada al aumentar la concentración de arilamina presente en las muestras. 0 50 100 150 200 250 Dimetil bencidina, A.Red 114, Poliamida(1) Dimetil bencidina, A.Red 114, Poliamida(2) Dimetil bencidina, A.Red 114, Poliamida(3) 48 8.3.2.1.4 Determinación de xilidina en tejido tintado con Ponceau Xylidine Figura 15. Estudio de homogeneidad, detecciones de xilidina en muestras de poliamida tintadas con Ponceau Xilidina La mayor parte de los laboratorios obtienen resultados similares a los de referencia, a excepción del laboratorio 04 que no detecta xilidina en ninguna de las tres muestras y el laboratorio 07 que obtiene resultados significativamente más bajos que los de referencia. Las muestras pueden considerarse homogéneas y serían válidas para su utilización en estudios de intercalibración de laboratorios. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Xilidina, Ponceau Xylidine, Poliamida (1) Xilidina, Ponceau Xylidine, Poliamida (2) Xilidina, Ponceau Xylidine, Poliamida (3) 49 8.3.2.2 Muestras sobre tejido de poliéster 8.3.2.2.1 Determinación de 4-AAB en tejido tintado con Solvent Red 23 Figura 16. Estudio de homogeneidad, detecciones de 4-AAB en muestras de poliester tintadas con Sudan III Se refleja que los laboratorios 7, 9 y 10 tienen problemas para llevar a cabo la detección de 4-AAB en muestras de poliéster. Sin embargo, los resultados obtenidos por el resto confirmarían la homogeneidad de las muestras de poliéster tintadas con Sudán III en todos los niveles enviados. Se aprecia además que para aquellas que presentan una concentración próxima a 100 mg/kg, todos los laboratorios obtienen resultados aproximadamente un 50 % inferiores a los valores de referencia. 0 20 40 60 80 100 120 4-AAB, Sudan III, Poliester(1) 4-AAB, Sudan III, Poliester(2) 4-AAB, Sudan III, Poliester(3) 4-AAB, Sudan III, Poliester(4) 4-AAB, Sudan III, Poliester(5) 50 8.3.2.2.2 Determinación de o-Anisidina en tejido tintado con Sudan Red G Figura 17. Estudio de homogeneidad, detecciones de o-Anisidina en muestras de poliester tintadas con Sudan Red G En este caso los resultados reflejan una completa variabilidad de las concentraciones de arilamina medidas, por lo que las muestras no pueden considerarse adecuadas para estudios de correlación. Se observa, de nuevo, una mayor variabilidad al aumentar la concentración de arilamina en las muestras. 51 8.3.2.3 Resultado general Al analizar de manera más general los resultados del estudio podemos establecer además que:  Los mejores resultados se han obtenido en los casos en los que la concentración de arilamina se encuentra en valores próximos a 40 ppm y los peores resultados cuando la concentración se sitúa por encima de 100 ppm. Esto podría indicar que los laboratorios tienen mayores dificultades para llevar a cabo análisis precisos cuando la concentración de arilamina es alta.  Se han observado problemas de algunos laboratorios para detectar 4-AAB en muestras de poliamida o poliéster y, por tanto, para emplear correctamente el método EN-14362-3:2012.  Los resultados obtenidos por el Lab-07, son sensiblemente diferentes a los obtenidos por el resto de laboratorios que han llevado a cabo los estudios. Son necesarios experimentos adicionales o una auditoría del laboratorio para explicar este hecho.  Finalmente, las muestras que se podrían considerar homogéneas y por tanto que su procedimiento de tintura y escalado resultarían adecuados para la preparación de muestras de referencia, serían: o Tintura de poliamida con Brilliant Crocein MOO o Tintura de poliamida con Ponceau Xylidine o Tintura de poliéster con Sudan III 52 9 CONCLUSIONES  Se han conseguido sintetizar los compuestos azoicos 10, 11 y 13 mediante acoplamiento reductivo de nitrocompuestos (10 y 11) o derivatización de un colorante comercial (13). En todos los casos se ha comprobado que son capaces de funcionar como colorantes mediante su empleo en ensayos de tintura.  Se ha conseguido tintar muestras de poliamida y poliéster, con Solvent Red 23 empleando 2-propanol o etilenglicol como disolventes.  Se ha conseguido tintar muestras de poliamida y poliéster, con colorantes dispersos en medio acuoso con presencia del surfactante no iónico Brij 56. Además, se ha llevado a cabo el escalado del proceso en un reactor de tintura SIMPLEX 2.  Se ha conseguido tintar muestras de poliamida, con colorantes ácidos en medio acuoso. Además, se ha llevado a cabo el escalado del proceso en un reactor de tintura SIMPLEX 2.  Se ha comprobado la calidad de la tintura y la reproducibilidad del proceso mediante ensayos de solidez de color al frote y homogeneidad, respectivamente.  Se ha realizado un estudio de homogeneidad interlaboratorios a nivel internacional con las mejores muestras obtenidas después del escalado. Las muestras que se podrían considerar homogéneas y por tanto el procedimiento de tintura y escalado resultarían adecuados para la preparación de muestras de referencia, serían: o Tintura de poliamida con Brilliant Crocein MOO en distintos niveles o Tintura de poliamida con Ponceau Xylidine en distintos niveles o Tintura de poliéster con Sudan III en distintos niveles 59 11.2 ANEXO 2 - Espectros 60 61 62 3.38 3.20 3.28 1.48 2.50 1.68 2.52 2.00 63 11.3 ANEXO 3 - Parte experimental: tintura 11.3.1 Procedimiento estándar de tintura con colorantes dispersos en disolventes orgánicos En un matraz Erlenmeyer de 500 mL se preparó una disolución de Solvent Red 23 o Sudan III (90 mg, 0.25 mmol) en el alcohol adecuado (200 mL). La disolución resultante se filtró para evitar la deposición de partículas no disueltas del colorante directamente sobre el tejido. El filtrado se trasvasó a un matraz Erlenmeyer de 500 mL provisto de agitación mecánica. El sistema se calentó hasta alcanzar la temperatura adecuada y a continuación se introdujeron los tejidos a tintar (poliamida o poliéster, de medidas inferiores a 225 cm2). La mezcla resultante se calentó bajo agitación mecánica a la temperatura adecuada durante el tiempo indicado (2-20 horas). Finalizado el calentamiento, los tejidos se sacaron del baño de tintura, se lavaron con disolvente orgánico y/o agua y/o en baño de ultrasonidos y se dejaron secar. Finalmente, las muestras tintadas obtenidas se enviaron a AMSlab S. L. para llevar a cabo el correspondiente análisis de arilaminas. 11.3.2 Proceso estándar de tintura con colorantes dispersos en disolventes orgánicos en reactor de tintura Se preparó una disolución de Sudan III (300 mg, 0.85 mmol) en 2-propanol (2000 mL). La disolución resultante se filtró para evitar la deposición de partículas, no disueltas, del colorante directamente sobre el tejido. Una vez filtrada, la disolución se trasvasó a un reactor de tintura SIMPLEX 2 de 3 L. El reactor se calentó hasta alcanzar la temperatura adecuada (80 ºC). A continuación, se introdujeron los tejidos a tintar (2500 cm2) y el sistema se mantuvo en agitación a la misma temperatura durante 2 horas. Transcurrido este tiempo, los tejidos se sacaron del baño de tintura, se lavaron con disolvente orgánico y/o agua y se dejaron secar. Finalmente, las muestras tintadas obtenidas se enviaron a AMSlab S. L. para llevar a cabo el correspondiente análisis de arilaminas. 11.3.3 Proceso estándar de tintura con colorantes dispersos en medio acuoso y en presencia de Brij 56 En un matraz Erlenmeyer de 500 mL se añadió la cantidad indicada de colorante disperso a 100 mL de una disolución de Brij 56 1x10-2 M, la mezcla resultante se calentó a 80 ºC durante una hora para solubilizar el colorante. A continuación, se filtró a vacío, y la disolución resultante Brij 56-colorante se introduce en un nuevo matraz Erlenmeyer y se diluye con 100 mL de agua. 64 El sistema se calentó bajo agitación mecánica hasta alcanzar la temperatura indicada y se introdujo la tela (poliamida o poliéster, de 100 cm2, con un peso de 2 g y 1 g respectivamente (relación de baño 1/100 para poliamida y 1/200 para poliéster (Kg de tejido/ L disolución)). La mezcla resultante se calentó bajo agitación mecánica a la temperatura adecuada durante el tiempo indicado (2-20 horas). Finalizado el calentamiento, los tejidos se sacaron del baño de tintura, se lavaron con agua y se dejaron secar. Finalmente, las muestras tintadas obtenidas se enviaron a AMSlab S. L. para llevar a cabo el correspondiente análisis de arilaminas. 11.3.4 Proceso estándar de tintura con colorantes dispersos en medio acuoso con Brij 56 en reactor de tintado Se prepara una disolución de 1 L Brij 56 [1x10-2 M], y se diluye con agua destilada hasta alcanzar la cantidad adecuada de disolvente (2 ó 3 L). La disolución resultante se introduce en el reactor SIMPLEX 2 y se calienta hasta alcanzar la temperatura indicada. A continuación, se introducen los tejidos a tintar (poliamida y poliéster, con pesos comprendidos entre 50-288 g, (relaciones de baño entre 1/40 y 1/10 (Kg/L)), y el sistema se calentó a la misma temperatura. Transcurrido el tiempo fijado, los tejidos se sacaron del baño de tintura, se lavaron con agua y se dejaron secar. Finalmente, las muestras tintadas obtenidas se enviaron a AMSlab, S.L. para llevar a cabo el correspondiente análisis de arilaminas  11.3.5 Proceso estándar de tintura con colorantes ácidos en matraz Erlenmeyer En un matraz Erlenmeyer de 500 mL se preparó una disolución acuosa con la cantidad de colorante y agua indicadas. El sistema se calentó hasta alcanzar la temperatura indicada y a continuación, se introdujeron los tejidos a tintar (poliamida, de medidas iguales o inferiores a 100 cm2, con pesos comprendidos entre 0.08 y 2 g (relaciones de baño comprendidas entre 1/100 y 1/125 (Kg de tejido a tintar/L de disolución)). La mezcla resultante se calentó bajo agitación mecánica durante el tiempo indicado. Finalizado el calentamiento, los tejidos se sacaron del baño de tintura, se lavaron con agua y se dejaron secar. Finalmente, las muestras tintadas obtenidas se enviaron a AMSlab S.L. para llevar a cabo el correspondiente análisis de arilaminas. 65 11.3.6 Proceso estándar de tintura con colorantes ácidos en reactor de tintado Se preparó una disolución del colorante pertinente en agua. La disolución se introdujo en el reactor SIMPLEX 2 y se calentó hasta alcanzar la temperatura indicada. A continuación, se introdujeron los tejidos de poliamida a tintar (1800 - 2400 cm2, 36 - 48 g, relaciones de baño comprendidas entre 1/40 y 1/50 (Kg tejido / L disolución)) y el sistema se mantuvo en agitación a la misma temperatura. Transcurrido el tiempo de tintura indicado, los tejidos se sacaron del baño, se lavaron con agua y se dejaron secar. Finalmente, las muestras tintadas obtenidas se enviaron a AMSlab S. L. para llevar a cabo el correspondiente análisis de arilaminas. 66 11.4 ANEXO 4: Aminas aromáticas reguladas por el Reglamento REACH 1907/2006/Anexo XVII Y GB 18401-2010 CAS SUBSTANCE CAS SUBSTANCE 92-67-1 838-88-0 92-87-5 120-71-8 95-69-2 101-14-4 91-59-8 101-80-4 97-56-3 139-65-1 99-55-8 95-53-4 106-47-8 95-80-7 67 CAS SUBSTANCE CAS SUBSTANCE 615-05-4 137-17-7 101-77-9 90-04-0 91-94-1 95-68-1 119-90-4 87-62-7 119-93-7 60-09-3  NH2 H2N OCH3 H3CO 3,3'-Dimetoxybenzidine 68 11.5 ANEXO 5 – Tabla resumen: lista de colorantes empleados en este proyecto, indicando tipo, tejido sobre el que se aplican y amina aromática susceptible de ser liberada bajo condiciones reductivas en cada caso. Tipo de fibra Colorante (CAS) Tipo de colorante Arilamina prohibida (CAS) Poliamida Acid Red 4 (5858-39-9) Ácido o-Anisidina (90-04-0) Acid Red 26 (3761-33-3) Ácido 2,4-Xilidina (95-68-1) Acid Red 35 (6441-93-6) Ácido o-Toluidina (95-53-4) Acid Red 73 (5413-75-2) Ácido 4-Aminoazobenceno (60-09-3) Acid Red 114 (6459-94-5) Ácido 3,3’-Dimetilbencidina (119-937) Ponceau 3r (3564-09-80) Ácido 2,4,5-Trimetilanilina (137-17-7) Poliéster Lipid Crimson (125455-63-2) Disperso 4-Aminoazobenceno (60-09-3) Solvent Orange 7 (3118-97-6) Disperso 2,4-Xilidina (95-68-1) Solvent Red 19 (6368-72-5) Disperso 4-Aminoazobenceno (60-09-3) Solvent Red 23 (85-86-9) Disperso 4-Aminoazobenceno (60-09-3) Solvent Red 24 (85-83-6) Disperso o-Toluidina (95-53-4) Solvent Red 26 (4477-79-6) Disperso o-Toluidina (95-53-4) Solvent Yellow III (97-56-3) Disperso o-Toluidina (95-53-4) Sudan Red G (1229-55-6) Disperso o-Anisidina (90-04-0) 75 PE Lipid Crimson 2 h 80 ºC PE Solvent Red 19 2 h 80 ºC PE Solvent Red 24 2 h 80 ºC PE Solvent Red 26 2 h 80 ºC PE Solvent Orange 7 2 h 80 ºC PE Solvent Yellow 3 2 h 80 ºC 76 PE Sudan Red G 2 h 80 ºC PA Acid Red 4 2 h 90 ºC PA Acid Red 35 2 h 90 ºC PA Ponceau 3r 2h 90 ºC PE Sudan III Escalado PA Sudan III Escalado 77 PA Acid Red 26 Escalado PA Acid Red 73 Escalado PA Acid Red 114 Escalado PE Solvent Orange 7 Escalado PE Sudan Red G Escalado PE Solvent Yellow 3 Escalado