FR3105787A1 - Procede de preparation de particules d’oxyde de zinc enrobees par pyrolyse par projection de flamme - Google Patents
Procede de preparation de particules d’oxyde de zinc enrobees par pyrolyse par projection de flamme Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de préparation de particules d’oxyde de zinc enrobées au moyen de la technologie de pyrolyse par projection de flamme, des particules d’oxyde de zinc enrobées, et une composition comprenant lesdites particules. La présente invention concerne également les particules d’oxyde de zinc particulières issues d’un tel procédé, les compositions comprenant de telles particules ainsi que leurs utilisations. Figure pour l’abrégé : figure 1
Description
La présente invention concerne un procédé de préparation de particules d’oxyde de zinc enrobées au moyen de la technologie de pyrolyse par projection de flamme, des particules d’oxyde de zinc enrobées, et une composition comprenant lesdites particules.
La présente invention concerne également les particules d’oxyde de zinc particulières issues d’un tel procédé, les compositions comprenant de telles particules ainsi que leurs utilisations.
L’oxyde de zinc est utilisé dans de nombreuses applications (cosmétique, peinture, lasure, électronique, caoutchouc…), notamment pour ses propriétés optiques. En particulier, on utilise ses propriétés d’absorption et/ou de diffusion de la lumière pour protéger les surfaces contre les rayonnements UV et/ou convertir la lumière ambiante en électricité.
Toutefois, l’oxyde de zinc présente l’inconvénient d’être particulièrement instable dans le temps. Plus particulièrement, l’oxyde de zinc peut s’altérer en hydroxyde de zinc, voire en ion Zn2+, en présence d’eau provenant de la composition le comprenant ou de l’humidité de l’air. Une telle altération engendre une solubilisation partielle voire totale de l’oxyde de zinc dans l’eau et a pour conséquence de diminuer fortement, voire d’enlever, les propriétés souhaitées de l’oxyde de zinc.
Cette instabilité est particulièrement problématique lorsque l’oxyde de zinc est utilisé dans des compositions cosmétiques photoprotectrices. En effet, la protection contre le rayonnement ultra-violet diminue au fur et à mesure que l’oxyde de zinc s’altère.
Il a été envisagé d’enrober l’oxyde de zinc par de la silice au moyen de procédés solgel ou encore de greffer des composés fluorés sur l’oxyde de zinc. Cependant, ces solutions n’ont pas donné une entière satisfaction. L’oxyde de zinc enrobé de silice par un procédé solgel présente généralement de moins bonnes propriétés optiques qu’une particule non-enrobée. Quant à la technique de greffage, l’utilisation de composés fluorés peut être néfaste pour l’environnement et dangereux pour l’utilisateur.
Il est également connu d’utiliser une méthode de pyrolyse par projection de flamme ou méthode FPS («Flame Sray Pyrolyzis» en langue anglaise) pour préparer des particules d’oxydes de zinc.
La pyrolyse par projection de flamme ou FSP est une méthode aujourd'hui bien connue, qui a été essentiellement développée pour la synthèse de poudres ultrafines d'oxydes simples ou mixtes de divers métaux (e.g. SiO2, A12O3, B2O3, ZrO2, GeO2, WO3, Nb2O5, SnO2, MgO, ZnO), à morphologies contrôlées, et/ou leur dépôt sur divers substrats, ceci en partant d'une grande variété de précurseurs métalliques, généralement sous la forme de liquides pulvérisables, organiques ou inorganiques, de préférence inflammables; les liquides pulvérisés dans la flamme, en se consumant, émettent notamment des nanoparticules d'oxydes métalliques qui sont projetées par la flamme elle-même sur ces divers substrats. Le principe de cette méthode a été rappelé par exemple dans la publication récente (2011) de Johnson Matthey intitulée « Flame Sray Pyrolyzis : a Unique Facility for the Production of Nanopowders », Platinum Metals Rev., 2011, 55, (2), 149-151. De nombreuses variantes de procédés et réacteurs FSP ont été décrits également, à titre d'exemples, dans les brevets ou demandes de brevet US 5 958 361, US 2268 337, WO 01/36332 ou US 6 887 566, WO 2004/005184 ou US 7 211 236, WO 2004/056927, WO 2005/103900, WO 2007/028267 ou US 8 182 573, WO 2008/049954 ou US 8 231 369, WO 2008/019905, US 2009/0123357, US 2009/0126604, US 2010/0055340, WO 2011/020204.
Toutefois, cette méthode appliquée à la préparation d’oxyde de zinc est encore perfectible, notamment pour améliorer la stabilité dans le temps des particules d’oxydes de zinc, et plus particulièrement sa résistance à l’eau.
Il existe donc un réel besoin de mettre au point un procédé de préparation de particules d’oxyde de zinc permettant de conférer auxdites particules une bonne stabilité dans le temps, et tout particulièrement une bonne résistance à l’eau, tout en conservant de bonnes propriétés optiques en termes d’absorption et/ou de diffusion de la lumière, plus particulièrement des rayonnements ultra-violets.
Ces buts sont atteints avec la présente invention qui a notamment pour objet un procédé de préparation de particules d’oxyde de zinc enrobées, en particulier de type oxyde de Zn-M, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes:
a. préparer une composition (A) en ajoutant un ou plusieurs précurseurs de zinc dans un solvant combustible ou dans un mélange de solvants combustibles; puis
b. dans un dispositif de pyrolyse par projection de flamme, former une flamme en injectant la composition (A) et un gaz contenant de l’oxygène jusqu’à l’obtention d’agrégats d’oxyde de zinc; et
c. injecter dans la flamme une composition (B) comprenant un ou plusieurs précurseurs d’élément M jusqu’à l’obtention à la surface desdits agrégats d’oxyde de zinc d’une couche d’enrobage (in)organique, de préférence inorganique, contenant au moins un élément M et au moins un atome d’oxygène; ledit élément M étant choisi parmi les éléments de la colonne 4, les éléments de la colonne 13 et les éléments de la colonne 14 du tableau périodique des éléments.
a. préparer une composition (A) en ajoutant un ou plusieurs précurseurs de zinc dans un solvant combustible ou dans un mélange de solvants combustibles; puis
b. dans un dispositif de pyrolyse par projection de flamme, former une flamme en injectant la composition (A) et un gaz contenant de l’oxygène jusqu’à l’obtention d’agrégats d’oxyde de zinc; et
c. injecter dans la flamme une composition (B) comprenant un ou plusieurs précurseurs d’élément M jusqu’à l’obtention à la surface desdits agrégats d’oxyde de zinc d’une couche d’enrobage (in)organique, de préférence inorganique, contenant au moins un élément M et au moins un atome d’oxygène; ledit élément M étant choisi parmi les éléments de la colonne 4, les éléments de la colonne 13 et les éléments de la colonne 14 du tableau périodique des éléments.
Il a été constaté que le procédé selon l’invention permet d’obtenir des particules d’oxyde de zinc enrobées d’une couche de matériau inorganique à base de l’élément M, particulièrement stables dans le temps, et présentant une bonne résistance à l’eau.
Par ailleurs, contrairement aux procédés d’enrobage classiques, le procédé selon l’invention a pour avantage, malgré la présence du revêtement, de garder de bonnes performances intrinsèques du cœur. En effet, du fait de la nature particulière de la couche de revêtement, il est possible pour un poids donné de particule, de réduire la proportion d’oxyde de zinc, sans pour autant réduire et/ou affecter négativement les propriétés dudit oxyde de zinc.
Ainsi, le procédé de l’invention permet de réaliser des particules d’oxyde de zinc stables, tout en évitant les désagréments dus à l’augmentation de la quantité de particules qui serait classiquement nécessaire pour maintenir les bonnes propriétés optiques de l’oxyde de zinc.
Ces particules d’oxyde de zinc, en particulier de type oxyde de Zn-M, comprennent un noyau 1 et une ou plusieurs couches supérieures d’enrobage 2 recouvrant ledit noyau 1, et se caractérisent en ce que:
- le noyau 1 est constitué d’oxyde de zinc, de préférence à l’état cristallin;
- la ou les couches supérieures d’enrobage 2 recouvrent au moins 90% de la surface du noyau 1, de préférence recouvrent la totalité de la surface du noyau 1, et comprennent un ou plusieurs composés (in)organiques, de préférence inorganiques, contenant un ou plusieurs éléments M et un ou plusieurs atomes d’oxygène;
- le ou lesdits éléments M sont choisis parmi les éléments de la colonne 4 les éléments de la colonne 13 et les éléments de la colonne 14 du tableau périodique des éléments;
et étant entendu que
- lorsque le ou lesdits éléments M sont du silicium alors le rapport atomique molaire (Zinc/Silicium)particuleest strictement inférieur à 2, et
- lorsque le ou lesdits éléments M sont différents du silicium alors le rapport atomique molaire (Zinc/M)particuleest compris dans la gamme allant de 0,1 à 10.
Plus particulièrement, les particules d’oxyde de zinc enrobées selon l’invention ne s’altèrent que très peu dans le temps en présence d’eau, et ceci même lorsqu’elles sont formulées dans une composition aqueuse.
Il a également été constaté que les particules d’oxyde de zinc préparées selon l’invention présentent de bonnes propriétés optiques en termes d’absorption et/ou de diffusion de la lumière. Plus particulièrement, elles présentent une forte absorption UV et une faible diffusion visible ou une forte diffusion visible, permettant alors des utilisations telles que la protection solaire et/ou la modification de l’aspect visuel, tout en profitant de la résistance en présence d’eau.
En outre, les compositions comprenant des particules d’oxyde de zinc enrobées selon l’invention ont montré un bon pouvoir filtrant, notamment vis-à-vis des rayonnements UV-A longs et courts.
Par ailleurs, les compositions comprenant les particules d’oxyde de zinc enrobées de l’invention présentent une transparence spécialement importante, laquelle peut s’avérer avantageuse lorsque la composition est appliquée puis laissée à sécher sur le revêtement, et en particulier sur la peau.
En outre, les particules d’oxyde de zinc enrobées selon l’invention ne nécessitant pas de revêtement hydrophobe, il est possible de les utiliser dans un large spectre de formulation (par exemple, dans des formulations entièrement aqueuses et/ou des formulations sans tensioactifs). Quand les formulations ainsi obtenues se retrouvent dans l’eau (évacuation de lavabo, plan d’eau ou mer), le risque de dépôt inapproprié (sur les bords du lavabo, sur les parois des canalisations ou sur les rochers) est par ailleurs diminué.
Brève description des figures
Les dessins annexés sont schématiques. Les dessins ne sont pas nécessairement à l'échelle, ils visent avant tout à illustrer les principes de l'invention. Sur ces dessins, de la Figure 1 à la Figure 2, des éléments (ou parties d'élément) identiques sont repérés par les mêmes signes de référence.
D'autres objets, caractéristiques, aspects et avantages de l'invention apparaîtront encore plus clairement à la lecture de la description et de l’exemple qui suit.
Dans la présente description, et à moins d’une indication contraire :
- l’expression «au moins un» est équivalente à l’expression "un ou plusieurs" et peut y être substituée ;
- l’expression «compris entre» est équivalente à l’expression "allant de" et peut y être substituée, et sous-entend que les bornes sont incluses;
- l’expression «matières kératiniques» désigne en particulier la peau ainsi que les fibres kératiniques humaines telles que les cheveux;
- le noyau (1) est également appelé «cœur» ou «core»;
- les couches supérieures d’enrobage (2) sont également appelées «couches externes», «enveloppe», «revêtement» ou «shell»;
- l’expression «composés (in)organiques» est équivalente à «composés organiques ou inorganiques»;
- par « alkyle » on entend un « radical alkyle », c’est-à-dire un radical hydrocarboné linéaire ou ramifié, en C1à C10, de particulièrement en C1à C8; plus particulièrement en C1à C6, et préférentiellement en C1à C4, tel que méthyl, éthyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, ter-butyl ;
- par radical « aryle » on entend un groupement carboné mono ou polycyclique, condensé ou non, comprenant de 6 à 22 atomes de carbone, et dont au moins un cycle est aromatique ; préférentiellement le radical aryle est un phényle, biphényle, naphtyle, indényle, anthracényle, ou tétrahydronaphtyle, de préférence un phényle ;
- par radical « arylate » on entend un groupement aryle qui comprend un ou plusieurs groupes carboxylate -C(O)O-, tel que naphtalate ou naphténate ;
- par « zinc complexé » on entend que le zinc forme un « complexe métallique » ou des « coordination compounds » dans lesquels l’ion métallique, correspondant à l’atome central, i.e. le zinc, est lié chimiquement à un ou plusieurs donneurs d’électron (ligands);
- par « ligand » on entend un composé ou groupe chimique organique coordinant, i.e. qui comprend au moins un atome de carbone et qui est capable de coordination avec un métal notamment l’atome de Zn, de préférence Zn(II) et qui une fois coordiné ou complexé conduit à des composés métalliques répondant à des principes de sphère de coordination à nombre d’électrons déterminés (complexes internes ou chelates) – voir Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, « Metal complex dyes », 2005, p. 1-42 - Plus particulièrement le ou les ligands sont des groupes organiques qui comportent au moins un groupe électrodonneur par effet inductif et/ou mésomère, plus particulièrement portant au moins un groupe électrodonneur amino, phosphino, hydroxy, thiol, ou le ligand est un carbène persistant particulièrement de type « Arduengo » (Imidazol-2-ylidenes) ou comporte au moins un groupe carbonyle. On peut plus particulièrement citer comme ligand i) ceux qui contiennent au moins un atome de phosphore –P< i.e. phosphine telles que les triphényl phosphine ; ii) les ligand bidendate de formule R-C(X)-CR’R’’-C(X)-R’’’ avec R et R’’’’, identiques ou différents, représentant un groupe (C1-C6)alkyle, linéaire ou ramifié et R’ et R’’, identiques ou différentes représentent un atome d’hydrogène ou un groupe (C1-C6)alkyle, linéaire ou ramifié, préférentiellement R’ et R’’ représentent un atome d’hydrogène, X représente un atome d’oxygène, de soufre, ou un groupe N(R) avec R représentant un atome d’hydrogène ou groupe (C1-C6)alkyle, linéaire ou ramifié, tel que l’acétylacétone ou les β-dicétones ; iii) les ligands (poly)hydroxyacide carboxylique de formule [HO-C(O)]n-A-C(O)-OH et leurs formes déprotonées avec A représentant un groupe monovalent lorsque n a la valeur zéro ou un groupe polyvalent lorsque n est supérieur ou égal à 1, saturé ou insaturé, cyclique ou non cyclique et aromatique ou non aromatique à base d'hydrocarbure comprenant de 1 à 20 atomes de carbone qui est éventuellement interrompu par un ou plusieurs hétéroatomes et/ou éventuellement substitué, notamment par un ou plusieurs groupements hydroxyles; de préférence, A représente un groupe (C1-C6)alkyle monovalent ou un groupe (C1-C6)alkylène polyvalent éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes hydroxy; et n représentant un entier compris entre 0 et 10 inclus; de préférence, n est compris entre 0 et 5, tel qu'entre 0, 1 ou 2; tel que les acides lactique, glycolique, tartiques, citrique, maléique, et les arylate tels que les naphtalates iv) les ligands polyols en C2à C10comprenant de 2 à 5 groupes hydroxy notamment l’éthylène glycol, glycérol, encore plus particulièrement le ou les ligands sont porteurs d’un groupe carboxy, carboxylate, amino, particulièrement le ligand est choisi parmi les groupements acétate, (C1-C6)alkoxylate, (di)(C1-C6)alkylamino, et arylate tel que naphtalate ou naphténate;
Par « combustible » on entend un composé liquide qui, avec du dioxygène et de l'énergie, se consume dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion. En particulier les combustibles liquides sont choisis parmi les solvants protiques, en particulier les alcools tels que le méthanol, l’éthanol, l’isopropanol, le n-butanol; les solvants aprotiques en particulier choisis parmi les esters tels que les esters méthyliques et ceux issus d’acétate tels que l’acétate de 2-éthylhexyle, les acides tels que l’acide 2-éthylhexanoïque (EHA), les éthers acycliques tels que l’éther éthylique, le méthyltert-butyl éther (MTBE), le méthyl tert-amyl éther (TAME), le méthyl tert-hexyl éther (THEME), l’éthyl tert-butyl éther (ETBE), l’éther tert-amyl éther (TAEE), le diisopropyl éther (DIPE), les éthers cycliques tels que le tétrahydrofurane (THF), les hydrocarbures aromatiques ou arènes tels que xylène, les hydrocarbures non aromatiques; et leurs mélanges. Les combustibles peuvent éventuellement être choisis parmi les hydrocarbures liquéfiés tels que l’acétylène, le méthane, le propane ou le butane; et leurs mélanges.
Le procédé de préparation des particules d’oxyde de zinc enrobées
Le procédé de préparation selon l’invention comprend une étape (a) de préparation d’une composition (A) contenant un ou plusieurs précurseurs de zinc et un ou plusieurs solvants combustibles.
Les précurseurs de zinc et les solvants combustibles utilisables selon l’invention peuvent être choisies parmi les précurseurs de zinc et les solvants combustibles classiquement utilisés en pyrolyse par projection de flamme.
De préférence, le précurseur de zinc compris dans la composition (A) comprend un ou plusieurs atomes de zinc complexés ou non à un ou plusieurs ligands contenant au moins un atome de carbone.
Plus préférentiellement, le(s)dit(s) ligand(s) sont choisi(s) parmi les groupements acétate, (C1-C6)alkoxylate, (di)(C1-C6)alkylamino, et arylate tel que naphtalate ou naphténate.
De préférence, le ou les solvants combustibles sont choisis parmi les solvants combustibles protiques, les solvants combustibles aprotiques et leurs mélanges; plus préférentiellement parmi les alcools, les esters, les acides, les éthers acycliques, les éthers cycliques, les hydrocarbures aromatiques ou arènes, les hydrocarbures non aromatiques et leurs mélanges; et mieux encore parmi l’acétate de 2-éthylhexyle, l’acide 2-éthylhexanoïque (EHA), l’éther éthylique, le méthyltert-butyl éther (MTBE), le méthyl tert-amyl éther (TAME), le méthyl tert-hexyl éther (THEME), l’éthyl tert-butyl éther (ETBE), l’éther tert-amyl éther (TAEE), le diisopropyl éther (DIPE), le tétrahydrofurane (THF), le xylène et leurs mélanges.
Plus préférentiellement, le ou les solvants combustibles sont choisis parmi les solvants combustibles aprotiques comprenant au moins trois atomes de carbone et leurs mélanges; plus préférentiellement encore parmi le xylène, le tétrahydrofurane, l’acétate de 2-éthylhexyl, l’acide 2-éthylhexanoïque (EHA), et leurs mélanges.
Avantageusement, la teneur en précurseur de zinc dans la composition (A) est comprise entre 1 et 60% en poids, de préférence entre 15 et 30% en poids, par rapport au poids total de la composition (A).
Le procédé de préparation selon l’invention comprend en outre une étape (b) d’injection de la composition (A) et d’un gaz contenant de l’oxygène dans un dispositif de pyrolyse par projection de flamme (FSP) pour former une flamme.
Lors de cette étape (b), la composition (A) et le gaz comprenant de l’oxygène sont avantageusement injectés dans le dispositif de pyrolyse par projection de flamme, par deux injections distinctes l’une de l’autre. En d’autres termes, la composition (A) et le gaz comprenant de l’oxygène sont injectés de façon séparée, c’est-à-dire que la composition A et le gaz comprenant de l’oxygène ne sont pas injectés au moyen d’une buse unique.
Plus particulièrement, la composition (A) est transportée par un tube, tandis que le gaz comprenant de l’oxygène (également appelé « dispersion Oxygen»)est transporté par un autre tube. Les arrivées des deux tubes sont agencées de façon à ce que le gaz comprenant de l’oxygène réalise une dépression et par un effet venturi amène la composition (A) a être aspirée et transformée en gouttelettes.
L’étape (b) peut éventuellement comprendre en outre une injection additionnelle d’un mélange «prémix» comprenant de l’oxygène et un ou plusieurs gaz combustibles. Ce mélange «prémix» est également appelé «supporting flame oxygen» et permet la réalisation d’une flamme de support (appelée «support flame») destinée à enflammer et maintenir la flamme issue de la composition A et du gaz comprenant de l’oxygène (i.e. « dispersion Oxygen»).
De préférence, lors de l’étape (b), la composition (A), le gaz comprenant de l’oxygène, et éventuellement le mélange «prémix» lorsqu’il est présent, sont injectés dans un tube réactionnel, également appel «enclosing tube». De préférence, ce tube réactionnel est en métal ou en quartz. Avantageusement, le tube réactionnel présente une hauteur supérieure ou égale à 30 cm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 40 cm, et mieux encore supérieure ou égale à 50 cm. Avantageusement, la longueur dudit tube réactionnel est comprise entre 30 cm et 300 cm, de préférence entre 40 cm et 200 cm, plus préférentiellement entre 45 cm et 100 cm, et mieux encore cette longueur est égale à 50 cm.
Le rapport pondéral de la masse en solvant(s) présent(s) dans la composition (A) d’une part sur la masse de gaz contenant de l’oxygène d’autre part, est défini comme suit:
On calcule premièrement la quantité de gaz contenant de l’oxygène (également appelé composé comburant) pour que l’ensemble formé par la composition (A), c’est-à-dire le ou les solvants combustibles et le ou les précurseurs de zinc, d’une part, et le gaz contenant de l’oxygène, d’autre part, puissent réagir ensemble dans une réaction de combustion dans un rapport stœchiométrique (donc sans excès ni défaut de composé comburant).
Partant de cette quantité de gaz contenant de l’oxygène calculée, également appelée «comburant calculé», on effectue un nouveau calcul pour en tirer la quantité de gaz contenant de l’oxygène à injecter, également appelée «comburant à injecter», selon la formule: Comburant à injecter = Comburant calculé / φ
Avec φ compris de préférence entre 0,30 et 0,9 et plus préférentiellement entre 0,4 et 0.65.
Cette méthode est notamment définie par Turns, S. R. dansAn Introduction to Combustion: Concepts and Applications, 3rd ed.; McGraw-Hill: New York, 2012.
On calcule premièrement la quantité de gaz contenant de l’oxygène (également appelé composé comburant) pour que l’ensemble formé par la composition (A), c’est-à-dire le ou les solvants combustibles et le ou les précurseurs de zinc, d’une part, et le gaz contenant de l’oxygène, d’autre part, puissent réagir ensemble dans une réaction de combustion dans un rapport stœchiométrique (donc sans excès ni défaut de composé comburant).
Partant de cette quantité de gaz contenant de l’oxygène calculée, également appelée «comburant calculé», on effectue un nouveau calcul pour en tirer la quantité de gaz contenant de l’oxygène à injecter, également appelée «comburant à injecter», selon la formule: Comburant à injecter = Comburant calculé / φ
Avec φ compris de préférence entre 0,30 et 0,9 et plus préférentiellement entre 0,4 et 0.65.
Cette méthode est notamment définie par Turns, S. R. dansAn Introduction to Combustion: Concepts and Applications, 3rd ed.; McGraw-Hill: New York, 2012.
Le procédé de préparation selon l’invention comprend en outre une étape (c) d’injection dans la flamme formée lors de l’étape (b) d’une composition (B) comprenant un ou plusieurs précurseurs d’élément M; ledit élément M étant choisi parmi les éléments de la colonne 4, les éléments de la colonne 13 et les éléments de la colonne 14 du tableau périodique des éléments.
En d’autres termes, le procédé de l’invention est continu et la flamme formée à l’étape (b) est maintenue.
Lors de l’étape (c) du procédé de préparation de l’invention, les compositions (A) et (B) sont injectées de façon séparée et simultané. En d’autres termes, la composition (A) est transportée par un tube, tandis que la composition (B) est transportée par un autre tube. L’écart entre l’arrivée des deux tubes est de préférence d’au moins 30 cm, et plus préférentiellement d’au moins 40 cm.
De préférence, la flamme formée lors de l’étape (b) est à une température supérieure ou égale à 2000°C, à au moins un endroit de la flamme.
À l’endroit de l’injection de la composition (B) dans la flamme formée à l’étape (b) et maintenue à l’étape (c), c’est-à-dire lors de l’étape (c), la température est de préférence comprise entre 200 et 600°C, et plus préférentiellement entre 300 et 400°C.
Avantageusement, lors de l’étape (c), la composition (B) est injectéeviaun anneau de pulvérisation («spraying ring» en langue anglaise), placé au-dessus dudit tube réactionnel tel que décrit ci-avant, où a lieu notamment l’injection de la composition (A).
De préférence, le précurseur d’élément M comprend au moins deux atomes de M et plusieurs liaisons covalentes M–Carbone. Plus préférentiellement, le précurseur d’élément M comprend au moins trois atomes de M et plusieurs liaisons covalentes M–Carbone.
Le ou les éléments M utilisables selon l’invention sont choisis parmi les éléments de la colonne 4 (colonne du titane), les éléments de la colonne 13 (colonne du bore) et les éléments de la colonne 14 (colonne du carbone) du tableau périodique des éléments.
Autrement dit, les éléments M sont de préférence choisis parmi le titane le zirconium, le bore, l’aluminium, le gallium, l’indium, le thallium, le carbone, le silicium, le germanium, l’étain et le plomb, plus préférentiellement parmi le titane, le zirconium, l’aluminium, le carbone, le silicium et l’étain, mieux encore parmi le silicium, l’aluminium et le titane. Avantageusement, les éléments M sont choisis parmi le silicium et l’aluminium, encore mieux, l’élément M est le silicium.
Autrement dit, les éléments M sont de préférence choisis parmi le titane le zirconium, le bore, l’aluminium, le gallium, l’indium, le thallium, le carbone, le silicium, le germanium, l’étain et le plomb, plus préférentiellement parmi le titane, le zirconium, l’aluminium, le carbone, le silicium et l’étain, mieux encore parmi le silicium, l’aluminium et le titane. Avantageusement, les éléments M sont choisis parmi le silicium et l’aluminium, encore mieux, l’élément M est le silicium.
Plus préférentiellement encore, le précurseur d’élément M est choisi parmi l’hexadiméthyldisiloxane, le tétraéthoxysilane, le 1,2-Bis(triéthoxysilyl)éthane, le 1,2-Bis(triméthoxysilyl)éthane, le méthoxytrimethylsilane et leurs mélanges.
Selon un premier mode de réalisation particulier de l’invention, l’élément M est de préférence un élément de la colonne 4, et mieux encore l’élément M est le titane.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention, l’élément M est de préférence un élément de la colonne 13, et mieux encore l’élément M est l’aluminium.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier de l’invention, l’élément M est un élément de la colonne 14, et mieux encore l’élément M est le silicium.
Lors du procédé selon l’invention, un rapport atomique molaire (Zinc/M)injectépeut être calculé. Ce rapport correspond à la quantité en moles d’atomes de zinc injectée lors de l’étape (b) d’une part, sur la quantité en moles d’élément M injectée lors de l’étape (c) d’autre part.
En particulier, lorsque l’élément M est du silicium, le rapport atomique molaire (Zinc/Silicium)injectéest de préférence strictement inférieur à 2,5, plus préférentiellement inférieur ou égal à 2, mieux encore inférieur ou égal à 1,5, et encore plus préférentiellement compris dans la gamme allant de 0,1 à 1,5, et encore mieux de 0,5 à 1.
Lorsque l’élément M est différent du silicium, le rapport atomique molaire (Zinc/M)injectéest de préférence compris dans la gamme allant de 0,1 à 10, plus préférentiellement de 0,2 à 5.
De préférence, de l’azote est mis à buller dans la composition (B) de l’invention, préalablement à son injection lors de l’étape (c). Le débit d’injection de la composition (B) peut ensuite être contrôlé par détermination de la pression connue par l’homme du métier comme par exemple la méthode définie par Scott, D.W.; Messerly, J.F.; Todd, S.S.; Guthrie, G.B.; Hossenlopp, I.A.; Moore, R.T.; Osborn, A.G.; Berg, W.T.; McCullough, J.P.,Hexamethyldisiloxane: chemical thermodynamic properties and internal rotation about the siloxane linkage, J. Phys. Chem., 1961, 65, 1320-6.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition (B) telle que précédemment décrite est, préalablement à son injection lors de l’étape (c), portée à une température comprise dans la gamme allant de 25 à 70°C, plus préférentiellement de 30 à 60°C.
De préférence, la teneur en précurseur d’élément M dans la composition (B) injectée lors de l’étape (c) du procédé selon l’invention est comprise entre 1 et 60% en poids, plus préférentiellement entre 5 et 30% en poids, par rapport au poids total de la composition (B).
Avantageusement, la composition (B) peut comprendre en outre un ou plusieurs solvants. De préférence, le ou les solvants présents dans la composition (B) sont choisis parmi les solvants protiques polaires différents de l’eau; et plus préférentiellement parmi les (C1-C8)alkanols. Plus préférentiellement encore la composition (B) comprend de l’éthanol.
De préférence, le ou les solvants présents dans la composition (B) sont choisis parmi les solvants combustibles à la température de flamme de l’étape (c), de préférence combustibles à une température comprise entre 200 et 600°C; et plus préférentiellement entre 300 et 400°C. Mieux encore, le ou les solvants présents dans la composition (B) ont une température d’ébullition supérieure ou égale à la température ambiante (25°C), et plus préférentiellement comprise entre 50 et 120°C.
Le procédé de préparation selon l’invention peut éventuellement comprendre en outre :
- une étape de traitement (d1) comprenant l’introduction des particules d’oxyde de zinc obtenues après l’étape (c) dans un bain alcalin de pH 7 à 11, et préférentiellement de 7,5 à 9, et/ou
- une étape de calcination (d2) des particules d’oxyde de zinc obtenues après l’étape (c) ou à l’issue de l’étape de traitement (d1).
- une étape de traitement (d1) comprenant l’introduction des particules d’oxyde de zinc obtenues après l’étape (c) dans un bain alcalin de pH 7 à 11, et préférentiellement de 7,5 à 9, et/ou
- une étape de calcination (d2) des particules d’oxyde de zinc obtenues après l’étape (c) ou à l’issue de l’étape de traitement (d1).
Lorsque l’étape de traitement (d1) est présente:
(i) le traitement dure de préférence entre 10 et 600 minutes, plus préférentiellement entre 40 et 300 minutes; et/ou
(ii) le pH du bain alcalin varie de préférence entre 7 et 11, plus préférentiellement entre 7,5 et 9; et/ou
(iii) la température est de préférence la température ambiante, i.e. 25°C; et/ou
(iii) la teneur en particules obtenues après l’étape (c) dans le bain alcalin est comprise de préférence entre 0,5 à 100g de particules par litre de bain alcalin, plus préférentiellement entre 1 et 10g de particules par litre de bain alcalin.
(i) le traitement dure de préférence entre 10 et 600 minutes, plus préférentiellement entre 40 et 300 minutes; et/ou
(ii) le pH du bain alcalin varie de préférence entre 7 et 11, plus préférentiellement entre 7,5 et 9; et/ou
(iii) la température est de préférence la température ambiante, i.e. 25°C; et/ou
(iii) la teneur en particules obtenues après l’étape (c) dans le bain alcalin est comprise de préférence entre 0,5 à 100g de particules par litre de bain alcalin, plus préférentiellement entre 1 et 10g de particules par litre de bain alcalin.
Lorsque l’étape de calcination (d2) est présente :
(i) la calcination dure de préférence entre 60 et 400 minutes, plus préférentiellement entre 60 et 180 minutes; et/ou
(ii) la température va de préférence de 100 à 600°C, plus préférentiellement de 100 à 300°C, plus préférentiellement encore de 130 à 250°C.
(i) la calcination dure de préférence entre 60 et 400 minutes, plus préférentiellement entre 60 et 180 minutes; et/ou
(ii) la température va de préférence de 100 à 600°C, plus préférentiellement de 100 à 300°C, plus préférentiellement encore de 130 à 250°C.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, les particules obtenues par le procédé de préparation selon l’invention sont dopées. Selon ce mode de réalisation, la composition (A) comprend en outre un ou plusieurs précurseurs d’élément D, différent de l’élément M, avec D choisi parmi le fluor, l’yttrium, le vanadium, le scandium, le zirconium, l’hafnium, le fer, le cuivre et le tungstène.
Les particules d’oxyde de zinc
L’invention a également pour objet une particule d’oxyde de zinc, en particulier de type oxyde de Zn-M, comprenant un noyau 1 et une ou plusieurs couches supérieures d’enrobage 2 recouvrant ledit noyau 1, caractérisée en ce que:
(i) le noyau 1 est constitué d’oxyde de zinc, préférentiellement à l’état cristallin;
(ii) la ou les couches supérieures d’enrobage 2 recouvrent au moins 90% de la surface du noyau 1, de préférence recouvrent la totalité de la surface du noyau 1, et comprennent un ou plusieurs composés (in)organiques, de préférence inorganiques, contenant un ou plusieurs éléments M et un ou plusieurs atomes d’oxygène;
(iii) le ou lesdits éléments M sont choisis parmi les éléments de la colonne 4, les éléments de la colonne 13 et les éléments de la colonne 14 du tableau périodique des éléments; et
étant entendu que
- lorsque le ou lesdits éléments M sont du silicium alors le rapport atomique molaire (Zinc/Silicium)particuleest strictement inférieur à 2, de préférence est compris dans la gamme allant de 0,1 à 1,5, plus préférentiellement de 0,5 à 1, et
- lorsque le ou lesdits éléments M sont différents du silicium alors le rapport atomique molaire (Zinc/M)particuleest compris dans la gamme allant de 0,1 à 10, de préférence est compris dans la gamme allant de 0,1 à 5.
(i) le noyau 1 est constitué d’oxyde de zinc, préférentiellement à l’état cristallin;
(ii) la ou les couches supérieures d’enrobage 2 recouvrent au moins 90% de la surface du noyau 1, de préférence recouvrent la totalité de la surface du noyau 1, et comprennent un ou plusieurs composés (in)organiques, de préférence inorganiques, contenant un ou plusieurs éléments M et un ou plusieurs atomes d’oxygène;
(iii) le ou lesdits éléments M sont choisis parmi les éléments de la colonne 4, les éléments de la colonne 13 et les éléments de la colonne 14 du tableau périodique des éléments; et
étant entendu que
- lorsque le ou lesdits éléments M sont du silicium alors le rapport atomique molaire (Zinc/Silicium)particuleest strictement inférieur à 2, de préférence est compris dans la gamme allant de 0,1 à 1,5, plus préférentiellement de 0,5 à 1, et
- lorsque le ou lesdits éléments M sont différents du silicium alors le rapport atomique molaire (Zinc/M)particuleest compris dans la gamme allant de 0,1 à 10, de préférence est compris dans la gamme allant de 0,1 à 5.
La particule selon l’invention comprend un noyau 1 constitué d’oxyde de zinc de préférence à l’état cristallin. L’état cristallin du noyau 1 ainsi que sa constitution peuvent être, par exemple, déterminés par une méthode classique de diffraction par rayons X.
Avantageusement, le noyau 1 de la particule selon l’invention est constitué d’un ou plusieurs agrégats de particules primaires d’oxyde de zinc cristallisés. En d’autres termes, le noyau 1 est constitué de plusieurs microcristaux d’oxyde de zinc.
De préférence, la particule d’oxyde de zinc est obtenue à partir du procédé de préparation de l’invention tel que défini précédemment.
La particule d’oxyde de zinc selon la figure 1 comprend un noyau 1 de diamètre Dm, constitué d’oxyde de zinc à l’état cristallin et comprenant un ou plusieurs agrégats de particules primaires d’oxyde de zinc.
La particule d’oxyde de zinc selon la figure 1 comprend également une couche supérieure d’enrobage 2 recouvrant totalement la surface du noyau 1 et d’épaisseur dm.
La particule d’oxyde de zinc selon la figure 2 correspond à une particule d’oxyde de zinc selon la figure 1 comprenant en outre une couche additionnelle d’enrobage 3, différente de la couche d’enrobage 2. Ladite couche additionnelle d’enrobage 3 recouvre au moins 90% de la surface de la couche supérieure 2, et de préférence, elle recouvre totalement la couche supérieure d’enrobage 2.
Le diamètre moyen en nombre Dmdu noyau 1 peut, par exemple, être déterminé par microscopie électronique en transmission (en abrégé TEM). De préférence, le diamètre moyen en nombre Dmdu noyau 1 de la particule selon l’invention est compris dans la gamme allant de 3 à 1000 nm; plus préférentiellement de 6 à 50 nm, et encore plus préférentiellement entre 10 et 30 nm.
La particule d’oxyde de zinc selon l’invention comprend une ou plusieurs couches supérieures d’enrobage recouvrant au moins 90% de la surface du noyau.
Le taux de recouvrement du noyau par la ou les couches supérieures d’enrobage peuvent par exemple être déterminé au moyen d’une analyse visuelle de type TEM-BF ou STEM-HAADF, couplée à une analyse STEM-EDX.
Chacune des analyses est effectuée sur un nombre statistique de particules, en particulier sur au moins 20 particules. Les particules sont déposées sur une grille métallique d’un métal différent du Zinc, et de tout autre métal faisant partie des particules, que ce soit dans le noyau ou dans le ou les couches supérieures d’enrobage. Par exemple, la grille est en cuivre (sauf dans le cas où on désire utiliser le cuivre dans la fabrication des particules).
L’analyse visuelle des images TEM-BF et STEM-HAADF permet, en se basant sur le contraste, de déduire si le revêtement entoure entièrement ou non le cœur de la particule. On peut en analysant chacune des 20 (ou plus) images, en déduire un taux de recouvrement du cœur, puis, en faisant la moyenne, déterminer un taux moyen de recouvrement.
L’analyse STEM-EDX permet de vérifier que le revêtement contient bien majoritairement ou exclusivement le métal M. Pour cela, il faut pratiquer des pointés (sur au moins 20 particules), sur les bords des particules. Ces pointés font alors apparaitre le métal M.
L’analyse STEM-EDX permet aussi de vérifier que le cœur contient bien le métal zinc. Pour cela, il faut pratiquer des pointés (sur au moins 20 particules), sur les centres des particules. Ces pointés font alors apparaitre le métal zinc et le métal M.
De préférence, la ou les couches supérieures d’enrobage 2 recouvrent totalement la surface du noyau 1.
L’épaisseur moyenne en nombre dmde la ou des couches supérieures d’enrobage 2 peut également être déterminé par microscopie électronique en transmission. De préférence, l’épaisseur moyenne en nombre dmest comprise dans la gamme allant de 1 à 30 nm; plus préférentiellement de 1 à 15 nm et encore plus préférentiellement de 1 à 6 nm.
Avantageusement, la ou les couches supérieures d’enrobage 2 sont amorphes.
De préférence, la ou les couches supérieures d’enrobage 2 sont constituées d’un ou plusieurs oxydes de l’élément M. Comme précédemment décrit, l’élément M est choisi parmi les éléments de la colonne 4 (colonne du titane), les éléments de la colonne 13 (colonne du bore) et les éléments de la colonne 14 (colonne du carbone) du tableau périodique des éléments.
Autrement dit, les éléments M sont de préférence choisis parmi le titane le zirconium, le bore, l’aluminium, le gallium, l’indium, le thallium, le carbone, le silicium, le germanium, l’étain et le plomb, plus préférentiellement parmi le titane, le zirconium, l’aluminium, le carbone, le silicium et l’étain, mieux encore parmi le silicium, l’aluminium et le titane. Avantageusement, les éléments M sont choisis parmi le silicium et l’aluminium, encore mieux, l’élément M est le silicium.
Selon un premier mode de réalisation particulier de l’invention, l’élément M est de préférence un élément de la colonne 4, et mieux encore l’élément M est le titane.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention, l’élément M est de préférence un élément de la colonne 13, et mieux encore l’élément M est l’aluminium.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier de l’invention, l’élément M est un élément de la colonne 14, et mieux encore l’élément M est le silicium.
De façon tout particulièrement préférée, la ou les couches supérieures d’enrobage (2) sont constituées d’oxyde de silicium SiO2, d’oxyde d’aluminium Al2O3, et/ou d’oxyde de titane TiO2, et plus préférentiellement d’oxyde de silicium SiO2.
La particule d’oxyde de zinc selon l’invention comprend du zinc et de l’élément M selon un rapport atomique molaire (Zinc/M)particulepour la particule selon l’invention.
Ce rapport correspond à la quantité en moles d’atomes de zinc présentes dans la particule selon l’invention d’une part, sur la quantité en moles d’élément M présentes dans la particule selon l’invention d’autre part.
Ce rapport peut être déterminé par spectrométrie selon l’une des deux méthodes suivantes. Selon une première méthode, de la poudre est étalée et une étude de fluorométrie X est réalisée avec un spectromètre X pour en déduire le ratio métallique. Selon une autre méthode, les particules de l’invention sont préalablement mises en solution dans un acide. Puis on réalise une analyse élémentaire sur le matériau obtenu par ICP-MS (spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif) pour en déduire le ratio métallique;
En particulier, lorsque l’élément M est du silicium, le rapport atomique molaire (Zinc/Silicium)particuleest de préférence inférieur ou égale à 1,5, plus préférentiellement ledit rapport est compris dans la gamme allant de 0,1 à 1,5, et plus préférentiellement encore de 0,5 à 1.
Lorsque l’élément M est différent du silicium, le rapport atomique molaire (Zinc/M)particuleest de préférence compris dans la gamme allant de 0,1 à 5.
De préférence, la somme de la teneur en oxyde de zinc et de la teneur en oxyde de l’élément M est au moins égale à 99% en poids, par rapport au poids total du noyau 1 et de la ou des couches supérieures d’enrobage 2.
Le diamètre moyen en nombre de la particule selon l’invention peut également être déterminé par microscopie électronique en transmission. De préférence, le diamètre moyen en nombre de la particule selon l’invention est compris dans la gamme allant de 3 à 1000 nm; plus préférentiellement de 10 à 100 nm, et de préférence de 15 à 70 nm.
De préférence, la surface spécifique BET de la particule selon l’invention est comprise entre 1 m2/g et 200 m2/g; plus préférentiellement entre 30 et 100 m2/g.
La particule d’oxyde de zinc peut éventuellement comprendre en outre une couche additionnelle d’enrobage 3 recouvrant la ou les couches supérieures d’enrobage 2 et comprenant de préférence un ou plusieurs composés organiques hydrophobes.
Le ou les composés organiques hydrophobes sont plus préférentiellement choisis parmi les silicones, en particulier les silicones comprenant au moins une chaine grasse; les dérivés carbonés comprenant au moins 6 atomes de carbone, en particulier les esters d’acides gras; et leurs mélanges.
La couche additionnelle d’enrobage 3 peut être réalisée par voie liquide ou par voie solide.
Par voie liquide, on fait réagir les fonctions hydroxyles de la surface des particules avec des fonctions réactives du composé qui formera le revêtement (typiquement des fonctions silanols d’une silicone ou les fonctions acides d’un corps gras carboné).
Par voie solide, on met en contact les particules avec une composé liquide ou pateux comportant le corps hydrophobe. Puis, après contact, on sèche le mélange et on pulvérise le mélange par exemple par broyage.
Par voie liquide, on fait réagir les fonctions hydroxyles de la surface des particules avec des fonctions réactives du composé qui formera le revêtement (typiquement des fonctions silanols d’une silicone ou les fonctions acides d’un corps gras carboné).
Par voie solide, on met en contact les particules avec une composé liquide ou pateux comportant le corps hydrophobe. Puis, après contact, on sèche le mélange et on pulvérise le mélange par exemple par broyage.
Un autre objet de l’invention concerne une composition, de préférence cosmétique, comprenant une ou plusieurs particules d’oxyde de zinc telles que décrites ci-avant, et de préférence obtenues par le procédé selon l’invention.
La composition selon l’invention est avantageusement une composition aqueuse.
La ou les particules d’oxyde de zinc enrobées de l’invention peuvent également être sous forme sèche (poudre, flocons, plaques), en dispersion ou en suspension liquide ou en aérosol. La ou les particules d’oxyde de zinc enrobées de l’invention peuvent être utilisées tel quel ou mélangé avec d’autres ingrédients.
La composition de l’invention peut être sous diverses formes galéniques. Ainsi, la composition de l’invention peut être sous la forme d'une composition en poudre (pulvérulente) ou d'une composition liquide, ou sous la forme d’un lait, d’une crème, d’une pâte ou d'une composition pour aérosol.
La composition selon l’invention est en particulier une composition cosmétique,i.e.le ou les matériaux multicouches de l’invention se trouvent dans un milieu cosmétique. On entend par « milieu cosmétique » un milieu approprié pour l’application sur des matières kératiniques, notamment des matières kératiniques humaines telles que la peau, ledit milieu cosmétique étant généralement constitué par de l'eau ou par un mélange d'eau et d’un ou plusieurs solvants organiques ou par un mélange de solvants organiques. De préférence, la composition comprend de l’eau, dans une teneur comprise notamment entre 5% et 95 % en poids par rapport au poids total de la composition.
Par « solvant organique », on entend une substance organique capable de dissoudre une autre substance sans la modifier chimiquement. A titre de solvant organique utilisable dans la composition de l’invention, on peut par exemple citer les alcanols inférieurs en C2à C6, tels que l'éthanol et l'isopropanol ; les polyols et éthers de polyols comme le 2-butoxyéthanol, le propylèneglycol, le monométhyléther de propylèneglycol, le monoéthyléther et le monométhyléther du diéthylèneglycol, ainsi que les alcools aromatiques comme l'alcool benzylique ou le phénoxyéthanol, et leurs mélanges.
Lorsqu’ils sont présents, le ou les solvants organiques sont présents dans des proportions de préférence comprises entre 0,1 et 40% en poids, plus préférentiellement entre 1 et 30% en poids et encore plus particulièrement comprises entre 5 et 25% en poids, par rapport au poids total de la composition.
Les compositions de l’invention peuvent renfermer une phase grasse et être sous forme d’émulsions directes ou inverses.
La teneur de la ou des particules d’oxyde de zinc, présentes dans la composition de l’invention, va de préférence de 0,1 à 40% en poids, plus préférentiellement de 0,5 à 20% en poids, mieux encore de 1 à 10% en poids, et encore plus préférentiellement de 1,5 à 5% en poids, par rapport au poids total de la composition.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition selon l’invention peut également se présenter sous forme d’une composition anhydre, comme par exemple sous forme d’une huile. On entend par « composition anhydre » une composition contenant moins de 2% en poids d'eau, de préférence moins de 1% en poids d’eau, et plus préférentiellement encore moins de 0,5 % en poids d'eau par rapport au poids total de la composition, et voire exempte d'eau. Dans ce type de compositions, l'eau éventuellement présente n’est pas ajoutée lors de la préparation de la composition mais correspondant à l'eau résiduelle apportée par les ingrédients mélangés.
La composition selon l’invention peut être préparée selon les techniques bien connues de l'homme de l'art. Elle peut se présenter en particulier sous forme d'émulsion, simple ou complexe (huile-dans-eau ou H/E en abrégé, eau-dans-huile ou E/H, huile-dans-eau-dans-huile ou H/E/H, eau-dans-huile-dans-eau ou E/H/E) telle qu'une crème, un lait ou d’un gel crème, ou encore sous forme de poudre ou sous la forme d’une composition aérosol.
L’invention a également pour objet la composition selon l’invention, de préférence cosmétique, pour son utilisation pour protéger la peau, de préférence la peau humaine, contre les rayonnements visibles (i.e. de longueurs d’ondes entre 400nm et 800nm) et/ou ultra-violets (i.e. de longueurs d’ondes entre 100nm et 400nm), UV-A (i.e. de longueurs d’ondes entre 320nm et 400nm) et/ou UV-B (i.e. de longueurs d’ondes entre 280nm et 320nm). Les compositions selon l’invention permettent de filtrer le rayonnement solaire de manière efficace, avec un large spectre notamment pour les rayonnements UV-A (incluant les UV-A longs), tout en étant particulièrement stables dans le temps sous exposition UV.
La composition selon la présente invention peut éventuellement comprendre un ou plusieurs filtres UV additionnels, différents de la particule d’oxyde de zinc selon l’invention, choisis parmi les filtres UV organiques hydrophiles, lipophiles ou insolubles et/ou un ou plusieurs pigments minéraux. De manière préférentielle, il sera constitué d’au moins un filtre UV organique hydrophile, lipophile ou insoluble.
L’invention a également comme objet l’utilisation des particules d’oxyde de zinc telles que décrites ci-avant, et de préférence obtenues par le procédé selon l’invention:
- pour la formulation de compositions cosmétiques ou pharmaceutiques, en particulier destinées à protéger la peau, en particulier la peau humaine, contre les rayonnements visibles et/ou ultra-violets ou à modifier l’aspect de la peau, en particulier la peau humaine,
- pour la formulation de peintures, vernis et/ou lasures, ou
- pour la fabrication de revêtement de produits ou dispositifs électroniques, notamment pour obtenir des composants électroniques résistants en milieu humide.
- pour la formulation de compositions cosmétiques ou pharmaceutiques, en particulier destinées à protéger la peau, en particulier la peau humaine, contre les rayonnements visibles et/ou ultra-violets ou à modifier l’aspect de la peau, en particulier la peau humaine,
- pour la formulation de peintures, vernis et/ou lasures, ou
- pour la fabrication de revêtement de produits ou dispositifs électroniques, notamment pour obtenir des composants électroniques résistants en milieu humide.
La ou les particules d’oxyde de zinc enrobées de l’invention sont de préférence un agent de protection contre les UVA et UV-B. Elles peuvent notamment améliore la filtration globale des UV tout en maintenant une bonne transmission globale dans le domaine du visible et une excellente transparence dans le domaine du visible (400 -780 nm).
Procédé d'application
Un autre objet de l’invention est un procédé de traitement des matières kératiniques notamment humaines telles que la peau, par application sur lesdites matières d’une composition telle que définie précédemment, de préférence par de 1 à 5 applications successives, en laissant sécher entre les couches, la ou les applications étant pulvérisée ou non.
Les compositions de l’invention peuvent être utilisées en mono-application ou en multi-application. Lorsque les compositions de l’invention sont destinées à une multi-application, la teneur en particules d’oxyde d’élément M de l’invention est en général plus faible que dans les compositions destinées à une multi-application.
Par mono-application au sens de la présente invention, on entend une unique application de la composition, cette application pouvant être répétée plusieurs fois par jour, chaque application étant séparée de la suivante d’une ou plusieurs heures, ou une application une fois chaque jour, en fonction du besoin.
Par multi-application au sens de la présente invention, on entend une application de la composition répétée plusieurs fois, en général de 2 à 5 fois, chaque application étant séparée de la suivante de quelques secondes à quelques minutes. Chaque multi-application peut être répétée plusieurs fois par jour, séparée de la suivante d’une ou plusieurs heures, ou chaque jour, en fonction du besoin.
Il peut s’agir également de modes d’application liés, tels qu’une mono-application saturée i.e. la mono-application d’une composition cosmétique à forte concentration de particules d’oxyde de zinc enrobées d’oxyde de silicium selon l’invention ou alors à la multi-applications de composition cosmétique (moins concentrée) comprenant une ou plusieurs particules d’oxyde de zinc enrobées d’oxyde de silicium selon l’invention. Dans le cas de multi-applications, plusieurs applications successives de compositions cosmétiques comprenant au moins un matériau multicouche de l’invention sont répétées avec ou sans délai entre les applications.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la multi-application est réalisée sur les matières kératiniques avec une étape de séchage entre les applications successives des compositions cosmétiques comprenant la ou les particules d’oxyde de zinc enrobées d’oxyde de silicium selon l’invention. L’étape de séchage entre les applications successives des compositions cosmétiques comprenant au moins un matériau multicouche selon l’invention peut se faire faire à l’air libre ou artificiellement avec par exemple un système de séchage à air chaux tel qu’un sèche-cheveux.
Un autre objet de l’invention est l’utilisation d’une ou plusieurs particules d’oxyde de zinc enrobées d’oxyde de silicium selon l’invention telles que définies précédemment comme filtre UVA et UVB pour protéger les matières kératiniques, notamment les matières kératiniques humaines telles que la peau.
Les exemples suivants servent à illustrer l’invention sans toutefois présenter un caractère limitatif.
Exemples
Exemple 1:
1.1 Dans un premier temps, une composition (A) de naphthenate de zinc (500mM) dans du xylène a été préparée.
Des particules d’oxyde de zinc non-enrobées P1 ont ensuite été préparées à partir d’un procédé de préparation classique Prep 1 de FSP avec la composition (A) préalablement préparée (hors-invention).
Puis, des particules d’oxyde de zinc enrobées de dioxyde de silicium P2 ont ensuite été préparées à partir du procédé de préparation Prep 2 selon l’invention avec la même composition (A) et une composition (B) comprenant de l’hexadiméthyldisiloxane et de l’éthanol dans une proportion 3: 1 (invention).
1.1 Dans un premier temps, une composition (A) de naphthenate de zinc (500mM) dans du xylène a été préparée.
Des particules d’oxyde de zinc non-enrobées P1 ont ensuite été préparées à partir d’un procédé de préparation classique Prep 1 de FSP avec la composition (A) préalablement préparée (hors-invention).
Puis, des particules d’oxyde de zinc enrobées de dioxyde de silicium P2 ont ensuite été préparées à partir du procédé de préparation Prep 2 selon l’invention avec la même composition (A) et une composition (B) comprenant de l’hexadiméthyldisiloxane et de l’éthanol dans une proportion 3: 1 (invention).
Les paramètres du procédé Prep 1 sont les suivants:
- ratio (composition (A) / O2) = 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
- ratio (composition (A) / O2) = 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
Les paramètres du procédé Prep 2 sont les suivants:
- ratio (composition (A) / O2) = 5/7 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
Dans ce procédé Prep 2, on utilise un tube de quartz de 40 cm de hauteur. Par ailleurs, de l’azote est préalablement mis à buller dans la composition (B). Au moment où la composition (B) est injectée, on règle le courant de l’azote chauffé à 25°C afin de permettre l’évaporation de l’hexadiméthyldisiloxane (HMDSO) et de façon à ce que le ratio (Zn/Si)injecté= 1
- ratio (composition (A) / O2) = 5/7 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
Dans ce procédé Prep 2, on utilise un tube de quartz de 40 cm de hauteur. Par ailleurs, de l’azote est préalablement mis à buller dans la composition (B). Au moment où la composition (B) est injectée, on règle le courant de l’azote chauffé à 25°C afin de permettre l’évaporation de l’hexadiméthyldisiloxane (HMDSO) et de façon à ce que le ratio (Zn/Si)injecté= 1
1.2 Une fois les particules préparées. Il a été observé que les particules d’oxyde de zinc obtenues étaient cristallines.
Par ailleurs, les particules obtenues selon le procédé Prep 2 selon l’invention sont enrobées de dioxyde de silicium et présentent un rapport atomique (Zn/Si)particulede 1.
La surface spécifique BET des particules selon le procédé Prep 2 est de 74 m2/g.
Les particules selon le procédé Prep 2 ont un diamètre moyen en nombre égal à 40 nm.
Par ailleurs, les particules obtenues selon le procédé Prep 2 selon l’invention sont enrobées de dioxyde de silicium et présentent un rapport atomique (Zn/Si)particulede 1.
La surface spécifique BET des particules selon le procédé Prep 2 est de 74 m2/g.
Les particules selon le procédé Prep 2 ont un diamètre moyen en nombre égal à 40 nm.
1.3 Evaluation de la résistance à l’eau:
Une première suspension aqueuse S1 a été préparée à partir des particules P1 et de l’eau en une teneur de 200mg de P1/L d’eau.
De la même manière, une seconde suspension aqueuse S2 a été préparée à partir des particules P2 et de l’eau en une teneur de 200mg de P2/L d’eau.
Une première suspension aqueuse S1 a été préparée à partir des particules P1 et de l’eau en une teneur de 200mg de P1/L d’eau.
De la même manière, une seconde suspension aqueuse S2 a été préparée à partir des particules P2 et de l’eau en une teneur de 200mg de P2/L d’eau.
Ensuite, chaque suspension S1 et S2 ont été placées dans un bain à ultrasons pendant 10min à une puissance de 20W.
Puis, une fraction de la suspension S1 et une fraction de la suspension S2 ont été mis à pH = 5 au moyen d’une solution d’acide nitrique.
La teneur en Zn2+présents dans les suspensions en fonction du temps, et par rapport à la quantité de zinc introduit, est alors mesurée au moyen d’une méthode classique de voltammétrie à décapage anodique («anodic stripping voltammetry» en langue anglaise) pour chaque suspension.
Les résultats ont été regroupés dans le tableau ci-dessous:
| Suspensions | Teneur en Zn2+(en % ions relargués dans le litre d’eau) | ||||
| à t0 | à t0+1h | à t0+2h | à t0+3h | à t0+4h | |
| S1 à pH 8 (comparatif) | 0 | 92 | 95 | 98 | 98 |
| S1 à pH 5 (comparatif) | 0 | 95 | >99 | >99,5 | >99,5 |
| S2 à pH 8 (invention) | 0 | 0,5 | 0,8 | 1,2 | 1,5 |
| S2 à pH 5 (invention) | 0 | 1,2 | 2,2 | 4,6 | 6,2 |
t0correspond à la première mesure réalisée moins de 10min après la fin du bain aux ultrasons.
Il est à noter que les particules d’oxyde de zinc enrobées P2 obtenues selon le procédé de préparation Prep 2 selon l’invention présentent une bien meilleure résistance à l’eau que les particules d’oxyde de zinc non-enrobées P1 obtenues selon le procédé de préparation Prep 1 comparatif. Les particules non enrobées P1 sont quasiment éliminées en moins de 1 heure et ne peuvent donc pas être utilisées dans une composition comportant de l’eau ou si le revêtement est mis en contact avec de l’eau.
Exemple 2:
Une suspension aqueuse S3 a été préparée à partir des particules d’oxyde de zinc commercialisées sous la référence Z-COTE HP1 (Oxide and Triethoxycaprylylsilane) de la société BASF et de l’eau en une teneur de 200mg de ZnO commercial/L d’eau. En d’autres termes, les particules Z-COTE HP1 sont revêtues d’une couche de triéthoxycaprylylsilane, leur conférant ainsi une propriété hydrophobe et une protection contre l’eau. La surface spécifique BET de ces particules est de 15,8 m2/g.
Ensuite, la suspension S3 a été placée dans un bain à ultrasons pendant 10min à une puissance de 20W.
La teneur en Zn2+présents dans la suspension S2 (à pH = 8) telle que préparée dans l’exemple 1 ci-avant et dans la suspension S3 (à pH = 8), en fonction du temps, et par rapport à la quantité de zinc introduit, est alors mesurée au moyen d’une méthode classique de voltammétrie à décapage anodique («anodic stripping voltammetry» en langue anglaise) pour chaque suspension.
Les résultats ont été regroupés dans le tableau ci-dessous:
| Suspensions | Teneur en Zn2+(concentration des ions relargués dans le litre d’eau (en ppb)) | |||
| à t0 | à t0+2h | à t0+24h | à t0+48h | |
| S2 à pH 8 (invention) | 0 | 90 | 105 | 135 |
| S3 à pH 8 (comparatif) | 0 | 790 | 1550 | 2450 |
t0correspond à la première mesure réalisée moins de 10min après la fin du bain aux ultrasons.
Il est à noter que les particules d’oxyde de zinc enrobées P2 obtenues selon le procédé de préparation Prep 2 selon l’invention présentent une bien meilleure résistance à l’eau que les particules d’oxyde de zinc commerciales, et ce malgré une surface spécifique BET spécialement élevée (74 m2/g pour les particules issues de Prep 2 contre 15,8 m2/g pour le composé commercial).
2.4. Evaluation des propriétés optiques
Des solutions aqueuses S’1 et S’2 ont été préparées à partir des particules P1 et P2 préparées dans l’exemple 1 et une solution aqueuse S’3 a été préparée à partir des particules d’oxyde de zinc commercialisées sous la référence Z-COTE HP1. Dans chacune des solutions, la teneur en particules représente 0,3% en poids, tandis que le reste est un mélange (50/50) eau/propylène glycol.
Des solutions aqueuses S’1 et S’2 ont été préparées à partir des particules P1 et P2 préparées dans l’exemple 1 et une solution aqueuse S’3 a été préparée à partir des particules d’oxyde de zinc commercialisées sous la référence Z-COTE HP1. Dans chacune des solutions, la teneur en particules représente 0,3% en poids, tandis que le reste est un mélange (50/50) eau/propylène glycol.
La transmittance est obtenue en exposant à un flux lumineux l’échantillon puis à réaliser le rapport entre l’intensité transmise et l’intensité incidente.
T =I/I0
T =I/I0
Les résultats ont été regroupés dans le tableau ci-dessous:
| Suspensions | Transmittance | |||
| à 350nm | à 315nm | à 430nm | à 510nm | |
| S’1 (comparative) | 0,21 | 0,20 | 0,86 | 0,92 |
| S’2 (invention) | 0,20 | 0,195 | 0,86 | 0,92 |
| S’3 (comparative) | 0,20 | 0,19 | 0,60 | 0,68 |
Les résultats ci-dessus montrent que les transmittances des particules de zinc non enrobées (P1), des particules selon l’invention (P2) et des particules commerciales sont proches dans la zone des UVA, et ce malgré une concentration en zinc deux fois plus petite pour les particules de l’invention (ZnO/SiO2, P2) que pour les particules comparatives d’oxyde de zinc non enrobées (ZnO, P1)
Par ailleurs, les particules d’oxyde de zinc selon l’invention (P2) et les particules non enrobées (P1) présentent une transmittance dans le visible de haut niveau, et bien meilleure que celle du produit commercial.
Ainsi, les particules d’oxydes de zinc de l’invention permettent d’obtenir une meilleure résistance à l’eau, une meilleure transparence dans le visible tout en conservant de bonnes propriétés optiques.
Exemple 3:
Des particules d’oxyde de zinc enrobées d’alumine P3 ont été préparées à partir du procédé de préparation Prep 2 selon l’invention avec la composition (A) et une composition (C) comprenant le précurseur d’aluminium (tri-sec-butoxyde d'aluminium, C12H27AlO3) et du xylène dans une proportion 3: 1 .
Des particules d’oxyde de zinc enrobées d’alumine P3 ont été préparées à partir du procédé de préparation Prep 2 selon l’invention avec la composition (A) et une composition (C) comprenant le précurseur d’aluminium (tri-sec-butoxyde d'aluminium, C12H27AlO3) et du xylène dans une proportion 3: 1 .
Les paramètres du procédé Prep 2 sont les suivants:
- ratio (composition (A) / O2) = 5/7 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
- ratio (composition (A) / O2) = 5/7 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
Dans ce procédé Prep 2, on utilise un tube de quartz de 40 cm de hauteur. Par ailleurs, de l’azote est préalablement mis à buller dans la composition (C). Au moment où la composition (B) est injectée, on règle le courant de l’azote chauffé à 40°C afin de permettre l’évaporation du tri-sec-butoxyde d’aluminium, de façon à ce que le ratio (Zn/Al)injecté= 1
Une fois les particules préparées. Il a été observé que les particules d’oxyde de zinc obtenues étaient cristallines.
Par ailleurs, les particules obtenues selon le procédé Prep 2 selon l’invention sont enrobées d’Al2O3et présentent un rapport atomique (Zn/Al)particulede 1.
Le BET des particules selon le procédé Prep 2 est de 60 m2/g
Les particules ont une taille: 36 nm
Exemple 4:
Des particules d’oxyde de zinc enrobées de dioxyde d’étain P4 ont été préparées à partir du procédé de préparation Prep 2 selon l’invention avec la même composition (A) et une composition (D) comprenant le précurseur d’étain (Éthylhexanoate d'étain, C16H30O4Sn) dans du xylène dans une proportion 3: 1.
Les paramètres du procédé Prep 2 sont les suivants:
- ratio (composition (A) / O2) = 5/7 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
Dans ce procédé Prep 2, on utilise un tube de quartz de 40 cm de hauteur. Par ailleurs, de l’azote est préalablement mis à buller dans la composition (D). Au moment où la composition (D) est injectée, on règle le courant de l’azote chauffé à 50°C afin de permettre l’évaporation de l’éthylhexanoate d'étain, de façon à ce que le ratio (Zn/Sn)injecté= 1
- ratio (composition (A) / O2) = 5/7 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
Dans ce procédé Prep 2, on utilise un tube de quartz de 40 cm de hauteur. Par ailleurs, de l’azote est préalablement mis à buller dans la composition (D). Au moment où la composition (D) est injectée, on règle le courant de l’azote chauffé à 50°C afin de permettre l’évaporation de l’éthylhexanoate d'étain, de façon à ce que le ratio (Zn/Sn)injecté= 1
Une fois les particules préparées. Il a été observé que les particules d’oxyde de zinc obtenues étaient cristallines.
Par ailleurs, les particules obtenues selon le procédé Prep 2 selon l’invention sont enrobées de dioxyde d’étain et présentent un rapport atomique (Zn/Sn)particulede 1.
Le BET des particules selon le procédé Prep 2 est de 72 m2/g.
Exemple 5:
Des particules d’oxyde de zinc enrobées de dioxyde de titane P5 ont été préparées à partir du procédé de préparation Prep 2 selon l’invention avec la même composition (A) et une composition (E) comprenant le précurseur de titane (Isopropoxyde de titane, C12H28O4Ti) et du xylène dans une proportion 3: 1
Les paramètres du procédé Prep 2 sont les suivants:
- ratio (composition (A) / O2) = 5/7 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
Dans ce procédé Prep 2, on utilise un tube de quartz de 40 cm de hauteur. Par ailleurs, de l’azote est préalablement mis à buller dans la composition (E). Au moment où la composition (E) est injectée, on règle le courant de l’azote chauffé à 50°C afin de permettre l’évaporation de l’isopropoxyde de titane, de façon à ce que le ratio (Zn/Ti)injecté= 1
- ratio (composition (A) / O2) = 5/7 5 mL/min de liquide et 7 L/min de gaz (O2). On utilise pour régler le débit d’oxygène un φ =0,48.
Dans ce procédé Prep 2, on utilise un tube de quartz de 40 cm de hauteur. Par ailleurs, de l’azote est préalablement mis à buller dans la composition (E). Au moment où la composition (E) est injectée, on règle le courant de l’azote chauffé à 50°C afin de permettre l’évaporation de l’isopropoxyde de titane, de façon à ce que le ratio (Zn/Ti)injecté= 1
Une fois les particules préparées. Il a été observé que les particules d’oxyde de zinc obtenues étaient cristallines.
Par ailleurs, les particules obtenues selon le procédé Prep 2 selon l’invention sont enrobées de dioxyde de titane et présente un rapport atomique (Zn/Ti)particulede 1.
Le BET des particules selon le procédé Prep 2 est de 40 m2/g
Claims (22)
- Procédé de préparation de particules d’oxyde de zinc enrobées, en particulier de type oxyde de Zn-M, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes:
- préparer une composition (A) en ajoutant un ou plusieurs précurseurs de zinc dans un solvant combustible ou dans un mélange de solvants combustibles; puis
- dans un dispositif de pyrolyse par projection de flamme, former une flamme en injectant la composition (A) et un gaz contenant de l’oxygène jusqu’à l’obtention d’agrégats d’oxyde de zinc; et
- injecter dans la flamme une composition (B) comprenant un ou plusieurs précurseurs d’élément M jusqu’à l’obtention à la surface desdits agrégats d’oxyde de zinc d’une couche d’enrobage (in)organique, de préférence inorganique, contenant au moins un élément M et au moins un atome d’oxygène; ledit élément M étant choisi parmi les éléments de la colonne 4, les éléments de la colonne 13 et les éléments de la colonne 14 du tableau périodique des éléments.
- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le précurseur de zinc comprend un ou plusieurs atomes de zinc complexés ou non à un ou plusieurs ligands contenant au moins un atome de carbone; de préférence le(s)dit(s) ligand(s) sont choisi(s) parmi les groupements acétate, (C1-C6)alkoxylate, (di)(C1-C6)alkylamino, et arylate tel que naphtalate ou naphténate.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les solvants combustibles sont choisis parmi les solvants combustibles protiques, les solvants combustibles aprotiques et leurs mélanges; de préférence parmi les alcools, les esters, les acides, les éthers acycliques, les éthers cycliques, les hydrocarbures aromatiques ou arènes, les hydrocarbures non aromatiques et leurs mélanges; plus préférentiellement, le ou les solvants combustibles sont choisis parmi les solvants combustibles aprotiques comprenant au moins trois atomes de carbone et leurs mélanges; et mieux encore parmi le xylène, le tétrahydrofurane, l’acétate de 2-éthylhexyl, l’acide 2-éthylhexanoïque (EHA), et leurs mélanges.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en précurseur de zinc dans la composition (A) est comprise entre 1 et 60% en poids, de préférence entre 15 et 30% en poids, par rapport au poids total de la composition (A).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la flamme formée à l’étape (b) et maintenue à l’étape (c) est, à l’arrivée du tube transportant la composition (B), à une température comprise entre 200 et 600°C; de préférence entre 300 et 400°C.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les éléments M sont choisis parmi le titane le zirconium, le bore, l’aluminium, le gallium, l’indium, le thallium, le carbone, le silicium, le germanium, l’étain et le plomb, de préférence parmi le titane, le zirconium, l’aluminium, le carbone, le silicium et l’étain, plus préférentiellement parmi le silicium, l’aluminium et le titane, mieux encore parmi le silicium et l’aluminium, encore plus préférentiellement, l’élément M est le silicium.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le précurseur d’élément M comprend au moins deux atomes de M et plusieurs liaisons covalentes M–Carbone; de préférence le précurseur d’élément M comprend au moins trois atomes de M et plusieurs liaisons covalentes M–Carbone; plus préférentiellement le précurseur d’élément M est choisi parmi l’hexadiméthyldisiloxane, le tétraéthoxysilane, le 1,2-Bis(triéthoxysilyl)éthane, le 1,2-Bis(triméthoxysilyl)éthane, le méthoxytrimethylsilane et leurs mélanges.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément M est du silicium et le rapport atomique molaire (Zinc/Silicium)injectéest strictement inférieur à 2,5, de préférence inférieur ou égal à 2, plus préférentiellement inférieur ou égal à 1,5, mieux encore est compris dans la gamme allant de 0,1 à 1,5, et encore plus préférentiellement de 0,5 à 1.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’élément M est différent du silicium et le rapport atomique molaire (Zinc/M)injectéest compris dans la gamme allant de 0,1 à 10, de préférence de 0,2 à 5.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition (B) comprend un ou plusieurs solvants; de préférence le ou les solvants sont choisis parmi les solvants protiques polaires différents de l’eau; plus préférentiellement parmi les (C1-C8)alkanols; et mieux encore le solvant est l’éthanol.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en précurseur d’élément M dans la composition (B) est comprise entre 1 et 60% en poids, de préférence entre 5 et 30% en poids, par rapport au poids total de la composition (B).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de traitement (d1) comprenant l’introduction des particules d’oxyde de zinc obtenues après l’étape (c) dans un bain alcalin de pH 7 à 11, et/ou une étape de calcination (d2) des particules d’oxyde de zinc obtenues après l’étape (c) ou à l’issue de l’étape de traitement (d1).
- Particule d’oxyde de zinc, en particulier de type oxyde de Zn-M, comprenant un noyau (1) et une couche supérieure d’enrobage (2) recouvrant ledit noyau (1), caractérisée en ce que:
- le noyau (1) est constitué d’oxyde de zinc, de préférence à l’état cristallin;
- la couche supérieure d’enrobage (2) recouvre au moins 90% de la surface du noyau (1), de préférence recouvre la totalité de la surface du noyau (1), et comprend un ou plusieurs composés (in)organiques, de préférence inorganiques, contenant un ou plusieurs éléments M et un ou plusieurs atomes d’oxygène;
- le ou lesdits éléments M sont choisis parmi les éléments de la colonne 4, les éléments de la colonne 13 et les éléments de la colonne 14 du tableau périodique des éléments; et
étant entendu que
- lorsque le ou lesdits éléments M sont du silicium alors le rapport atomique molaire (Zinc/Silicium)particuleest strictement inférieur à 2, de préférence est compris dans la gamme allant de 0,1 à 1,5, plus préférentiellement de 0,5 à 1; et
- lorsque le ou lesdits éléments M sont différents du silicium alors le rapport atomique molaire (Zinc/M)particuleest compris dans la gamme allant de 0,1 à 10, de préférence est compris dans la gamme allant de 0,1 à 5.
- Particule selon la revendication 13, caractérisée en ce que la couche supérieure d’enrobage (2) est constituée d’un ou plusieurs oxydes de l’élément M; de préférence la couche supérieure d’enrobage (2) est constituée d’oxyde de silicium SiO2, d’oxyde d’aluminium Al2O3, et/ou d’oxyde de titane TiO2; et plus préférentiellement d’oxyde de silicium SiO2.
- Particule selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la somme de la teneur en oxyde de zinc et de la teneur en oxyde de l’élément M est au moins égale à 99% en poids, par rapport au poids total du noyau (1) et de la couche supérieure d’enrobage (2).
- Particule selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que le diamètre moyen en nombre Dmdu noyau (1), déterminé par microscopie électronique en transmission (TEM), est compris dans la gamme allant de 3 à 1000 nm, de préférence de 6 à 50 nm, et plus préférentiellement de 10 à 30 nm.
- Particule selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisée en ce que l’épaisseur moyenne en nombre dmde la couche supérieure d’enrobage (2), mesurée par microscopie électronique en transmission (TEM), est comprise dans la gamme allant de 1 à 30 nm, de préférence de 1 à 15 nm, et plus préférentiellement de 1 à 6 nm.
- Particule selon l’une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisée en ce que le diamètre moyen en nombre de la particule, déterminé par microscopie électronique en transmission (TEM), est compris dans la gamme allant de 3 à 1000 nm, de préférence de 10 à 100 nm, et plus préférentiellement de 15 à 70 nm.
- Particule selon l’une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre une couche additionnelle d’enrobage (3) recouvrant la couche supérieure d’enrobage (2); et ladite couche additionnelle comprenant de préférence un ou plusieurs composés organiques hydrophobes, plus préférentiellement choisis parmi les silicones, les dérivés carbonés comprenant au moins 6 atomes de carbone, et leurs mélanges.
- Composition comprenant une ou plusieurs particules d’oxyde de zinc telles qu’obtenues par le procédé défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 12, et/ou telles que définies dans l’une quelconques des revendications 13 à 19.
- Composition telle que définie dans la revendication précédente pour son utilisation pour protéger la peau, de préférence la peau humaine, contre les rayonnements visibles et/ou ultra-violets, UV-A et/ou UV-B.
- Utilisation des particules d’oxyde de zinc telles qu’obtenues par le procédé défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 12, et/ou telles que définies dans l’une quelconques des revendications 13 à 19:
- pour la formulation de compositions cosmétiques ou pharmaceutiques, en particulier destinées à protéger la peau contre les rayonnements visibles et/ou ultra-violets ou à modifier l’aspect de la peau,
- pour la formulation de peintures, vernis et/ou lasures, ou
- pour la fabrication de revêtement de produits ou dispositifs électroniques, notamment pour obtenir des composants électroniques résistants en milieu humide.
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