Identificación y diferenciación de fibras acrílicas por espectroscopia infrarroja.

1 TRABAJOS DE INVESTIGACION Iden i icación di e enciación ib as ac ílicas po espec oscopia in a oja po el D . Ca los Mas Gibe , D . Jaime Ros Mes es y D. San iago Izquie do Ayme ich Cá ed a de Análisis Químico Tex il - Escuela Técnico Supe io Ingenie os Indus iales.-Ta asa 1. INTRODUCCION Den o del campo de las ib as sin é icas, podemos es ablece es g andes g upos, o mados po las ib as niás comunmen e usadas en el me cado español. Es os g upos son: - ib as poliamídicas - ib as de poliés e - ib as ac ílicas Las di e enciacion s en e cada uno de es os g upos, puede lle a se a cabo ácilmen e po mé odos clásicos. La di e enciación den o de cada uno de los g upos, se ealiza á po medio de mé odos especí icos que depende án del ipo de ib as de que se a e. Noso os amos a es udia la di e enciación en e sí, de las ib as ac ílicas, me- dian e el mé odo de espec oscopía in a oja. Den o de las ib as o madas po el monóme o ac iloni ilo, podemos di- e encia dos g upos dis in os: ib as ac ílicas, que son las o madas po una p opo ción en peso de ac iloni ilo, supe io al 85 yo, y ib as modac ílicas, que ienen solamen e una p opo ción del 35 al 85 0/, del monóme o ac iloni ilo. En nues o es udio, examina emos indis inlamen e las ib as ac ílicas y las inodac ílicas, pues o que ambas son solubles en dime il o mamida, que se á el di- sol en e que amos a emplea pa a desa olla nues as expe iencias. El poliac iloni ilo pu o, no puede se empleado como ib a ex il, po ca e- ce de las cualidades indispensables de solubilidad y po no euni las debidas p opiedades in ó eas. Po ello, se ha hecho p ecisa la in oducción en su molécula, de di e sos comonóme os que, en p opo ciones que pueden oscila de 0,75 a 5 OJ,, dan a la ib a a inidad pa a cie os ipos de colo an es, al mismo iempo que me- jo an la solubilidad. Ejemplos de ~omonóme os que p opo cionan a la ib a, a inidad po los co- lo an es ácidos, son aquellos que con ienen en su molécula un ni ógeno e cia io o cua e na io. Uno de los más comunes de es e ipo, es la inilpi idina y la me- il inilpi idina. Pa a da a la ib a a inidad pa a los colo an es básicos, pueden se in odu- cidos en el políme o, moléculas de ácidos sul ónicos o ca boxílicos. Va ios ácidos han sido p opues os pa a cumpli es a misión, en e ellos el ácido alilsul ónico y el ácido i acónico (B uson y D'Alelio, U. S. Pa en ) (1). En un campo pa alelo, Milishe (U. S. Pa en ), usa inil benzosul ona o po á- sico, como «dye-assis an », en concen ación de 0,5 0/,. La alidez de los e ec os conseguidos con es as mejo as, se inc emen a con el empleo de un segundo comonóme o, de ca ác e neu o, cuya misión es la de mejo a la di usión de los colo an es a a és de la ib a. Monóme os de es e ipo, son el ac ila oh y me ac ila o de me ilo, ace a o de inilo, y en gene al o os monóme os inílicos, que engan una cons i ución molecula simila al ac iloni i- lo, sus i uyendo el g upo la e al -=N, po o o que pod á se de ca ac e ís icas muy di e en es. Milishe , con inuando con el empleo de «dye-assis anb, a i ma que con el empleo de un e ce monóme o, se ob iene una mayo pene ación de la in u a con colo an es dispe sos, los cuales no acusan ninguna en aja, al emplea el inil ben- zosul ona o po ásico. Damos a con inuación una lis a pa cial de los comonóme os más usuales, pa a la copolime izacion con d ac iloni ilo. H?d ocm bu oi Acidm (o sus sales) Es e es inílicos es i eno a-me iles i eno isobu ileno ácido ac ílico Vinil ace a o ácido me ac ílico Vinil clo oace a o ácido inilbenzosul ónico , Alcoholes E e es alcohol alílico é e me il inílico alcohol ne alílico é e es alílicos de amina alcoholes a-hid oxime ilac iloni ilo é e es inílicos de amino alcoholes aliloxie anol é e alil glicídico Amidm Aminm Va ios ac ilamida 2- inilpi idina clo u o de alilpindina N,N-dime ilac ila nida 2- ne il 5- inilpi idina N- inil-N,O-die ilisou ea N-dime ila ninop opilac ilamida alildime il a nina cianu o de inilideno N-(2-hid oxie il) ac ilamida 2- inilquinoleina Halu os Es e es m í icm clo u o de inilo me il acnla o clo u o de inilideno ne il me ac ila o N-di ne ila ninoe ilac ila o ne il a-ace aminoac ila o Celolnm ne oxie il ac ila o ne il inil ce onas ne il a-clo oacnla o a-ace oxies i eno En o o aspec o, se han añadido ambikn al políme o, o os monóme os pa a con e i les cie as p opiedades an ies á icas, o lub ican es, así como pa a comuni- ca les mayo es abilidad a la luz o al calo . Las ib as semi-ma es, con ienen de 0,25 a 0,75 yo de dióxido de i anio, como agen e ma eado . Todos es os comonóme os con ines ma ginales, es án siemp e en pequeñas p opo ciones, no alcanzando gene almen e, más del 4-5 yo de la composición o al. En el p esen e es udio, amos a a a de di e encia en e sí, median e el mé- odo de la espec oscopía in a oja, di e sas ib as ac ílicas, basándonos pa a ello en el econocimien o de algunos de los comonóme os indicados. 2. ESTUDIO TEORICO Hemos omado pa a desa olla nues o es udio, mues as de 16 ib as ac íli- cas, de las más comunes en el me cado español. Pa a comp oba que las di e en- cias obse adas, se epe ían in a iablemen e, se han omado mues as de di e sas p ocedencias. Dado que nues o in e és es iba, no sólo en da una o ma de dis ingui la ib as ac ílicas, sino en es ablece una elación en e la composición química y su espec o in a ojo, amos a clasi ica las según los comonóme os p incipales que en an a o ma pa e en la composición de las mismas. Pa a ello oma emos como base la clasi icación dada po G. P a i (2). Es os comonóme os p incipales, son en la mayo pa e, los de ca ác e neu- o de que se ha hablado al p incipio, po se los que se encuen an en mayo p o- po ción. No excluye que, jun amen e con ellos, exis an o os comonóme os que son los que e dade amen e p opo cionan a la ib a sus ca ac e ís icas in ó eas especiales. GRUPO 1. Fib as con eniendo ac ila o de me ilo GRUPO 11. Fib as con eniendo me ac ila o de me ilo GRUPO 111. Fib as con eniendo ace a o de inilo GRUPO IV. Fib as con eniendo copolíme os sin g upos, = C = O Ca ác e común a odos ellos, es la apa ición de las bandas de abso ción co- espondien es al ac inolini ilo; pu o. El g upo ca ac e ís ico de és e, el g upo ni- ilo - C N, apa ece en odas las ib as con g an cla idad, a una czuencia de 2.250 cm.l. Igualmen e son muy pe cep ibIes, las bandas de 2.950 y 1.465 cm.-, co espondien es al CH,. Las o as bandas ci adas po K im (3), apa ecen ambién en odos los espec- os ob enidos, si bien en algunas ocasiones, son enmasca adas, de o ma ca ac- e ís ica en cada g upo, po las bandas co espondien es al copolííe o. Común a los es g upos ci ados, y ca ac e ís ica su al a en el cua o, es la banda que apa ece a la ecuencia en e 1.727 y 1.750 cm.? y que co esponde al G upo 1 G upo II G upo III G upo IV 11 1 1 11 7 71 1 1 1 11 11 I 1 1 1 11 1 'I 11 g upo = C = O del & e de los copolíme os. Dos bandas asociadas a és e, se cons a an débilmen e a 1.725 y 1.735, como con i man ambién o os au o es (4). Así, la p incipal zona de di e enciación en e es os g upos, se encuen a en e 1.000 y 1.300 cm.-, zona a la que algunos au o es denominan de la «huella dac- ila ». Damos a con inuación un cuad o esquemá ico de las p incipales di e encias que apa ecen en e es os g upos. GRUPO 1 Las ib as pe enecien es a es e g upo se ca ac e izan po la exis encia de una banda de abso ción a 1.170 cm.-', que se puede a ibui al ac ila o de me i- 10 (5). En la zona de 1.250 a 1.170 cm.', se pueden dis ingui es bandas más, de pequeña in ensidad, a 1.210, 1.230 y 1.250 cm.- (2), cuyas in ensidades ela i as nos da án una no ma pa a la dis inción en e sí de algunas de las ib as de es e g upo. La banda co espondien e al g upo = C =O, apa ece en es e caso a una ecuencia de 1.733 cm.-. Es e es el g upo más nume oso de ib as y de las examinadas, encon amos las siguien es: DRALON, EUROACRIL, COURTELLE, EXLAN L, CASHlMILON y DOLAN. De odas ellas, podemos hace una subdi isión, eniendo en cuen a la in ensi- dad de abso ción de las bandas en la zona de 1.170 a 1.250 cm.l. Subg upo a) La mayo in ensidad de la zona, se ob iene en la banda a 1.170. Pe neccn a es e subg upo las ib as siguien es: EXLAN L, EUROACRIL y CASHIMILON. En las dos p ime as, la di e encia de in ensidades es muy ma cada, mien as que en la CASHIMILON, es más lige a. Al mismo iempo, las dos p ime as. se di e encian en e sí. po la exis encia en la EUROACRIL de una banda muy lige a a 1.040 cm.-', la cual no apa ece en la EXLAN L. Subg upo b) La banda a 1.170 cm.-', iene igual o meno in ensidad que las es an es ban- das de la zona. Pe enecen a es e subg upo: DRALON, COURTELLE y DOLAN. El espec o de la ib a DOLAN, es ca ac e ís ico, po apa ece una banda de abso ción muy cla a a 3.400 cm.-', jun o con o a más débil a 1.640 cm.-1. COURTELLE, po su pa e, iene una abso ción ca ac e ís ica a 1.600 cm.', lo que la dis ingue de las del es o del g upo. Damos a con inuación los espec os de es as ib as, con la in e p e ación quími- ca de cada una de las bandas, y un esquema esumen de las di e encias de es e gw'''. ~ L... . ! JNTERPRETACION DE LAS BANDAS DEL GRUPO 1 N." . F ec. c n." G yo Com~>ue.s o CH2 CH, -CI=N =C=O asoc. = C = O asoc. = C = O CH, CH, CH ac iloni ilo ac iloni ilo ac iloni ilo ac ila o de nie ilo ac ila o de me ilo ac ila o dc nie ilo ac iloni ilo ac iloni ilo ac iloni ilo ac iloni ilo '? ac ila o de me ilo ac iloni ilo O as bandas que apa ecen en los espec os. y que no han podido se quí i-ii- canien e iden i icadas, co esponden a conipues os in oducidos en las ib as con una nlisión pa icula (mejo a cualidades in ó eas. e c.). y qiie son po an o poco menos que sec e os de ab icación. Es as bandas son gene almen e las qiie iiicís nos ayudan a iden i ica una ib a. El siguien e cuad o, p e ende da , de una o ma esquemá ica, una isión de conjun o de las di e encias enume adas en es e g upo. GRUPO 11 La ca ac e ís ica p incipal de las ib as pe enecien es a es e g upo, es la apa- ición de una banda de abso ción a 1.125 cm.-', que se a ibuye en a ios esc i os al me ac ila o de me ilo. Así, es e ipo de ib as se án las que hemos incluido en el g upo de ib as o madas po copolíme os de me ac ila o de me ilo. Jun o a es a ecuencia ca ac e ís ica, apa ecen o os dos, a 1.075 y 1.040 cm.?. que co esponden a la ib ación del enlace C - C N del ac iloni ilo. La ban- da co espondien e al g upo = C = O, apa ece en es e caso a una ecuencia de 1.727, es deci , desplazada en elación a las ib as del g upo 1, hacia una zona de mayo longi ud de onda. La banda que apa ece a 3.000 cm.', co esponde al g u- po -CH3, del me ac ila o de me ilo (3). Pa a dis ingui las ib as pe enecien es a es e g upo, nos basa emos en las in ensidades ela i as de los dos picos que apa ecen a 1.075 y a 1.040 cm.-, cuya di e encia es debida a la di e en e concen ación de comonóme o, que ac úa po an o de o ma dis ia a, sob e las bandas p opias del ac iloni ilo. De odas las ib as examinadas, sólo es pe enecen a es e g upo: CRILENKA, CRYLOR y ACRIBEL. En el espec o de la ib a CRILENKA, las bandas que apa ecen a las ecuen- cias de 1.125, 1.075 y 1.040 cm.-', ienen in ensidades dec ecien es en el o den ci ado. Po el con a io, las ib as CRYLOR y ACRIBEL, ienen las bandas de ab- so ción a 1.125 y 1.075, de in ensidades simila es. La di e enciación en e es as dos, puede unda se po la no apa ición en la ib a CRYLOR, de una pequeña banda de 958 cm.-', que apa ece po el con a io en los espec os de las ib as CRTLENKA y ACRTBEL. Exponemos a con inuación los espec os de las ib as de es e g upo, con la in- e p e ación química de las p incipales bandas que apa ecen. l.. L '. TNTERPRETACION DE LAS BANDAS DEL GRUPO 11 N." e . F cc. cn1.l G upo Compues o CH. CH3 CH, -CEEC =C=O asoc. = C = O CH2 CH, CH, ? en s. GC-C-N ens. -C-C-N ac iloni ilo acnloni ilo ac iloni ilo ac iloni ilo nie ac ila o de me ilo nie ac ila o de me ilo ac iloni ilo ac iloni ilo ac iloni ilo me ac ila o de me ilo ac iloni ilo ac iloni ilo GRUPO TI1 Es c g upo es á ca ac e izado po la al a de abso ción cn la zona de 1.100 a 1.200 cni.7. La bibliog a ía sob e es as ib as las si úa en e las o madas po co- polínie os dc ace a o de inilo. Es o iene adeniás con i n~ado po la apa iciOn de dos bandas a 1.375 y 1.240 cm.-'. y po cl desplazaniien o de la banda co es- pondien e al g upo = C = O a 1.750 cm.-' (3.4). Las ib as quc pe enecen a es e g upo. son: LEACRIL N. LEACRIL 16. VONNEL. MELANA y ACRILAN. La ib a LEACRIL, N. p esen a cs bandas dc abso ción. ca ac c ís icas. a las cciiencias de 1.610. 1.500 y 740 en).-l. debidas a los g upos in odiicidos en la ib a. pa a con e i le p opiedades in ó eas icidas.