JP2023508197A - 火炎噴霧熱分解により、酸化ケイ素で被覆された粒子を調製するための方法 - Google Patents
火炎噴霧熱分解により、酸化ケイ素で被覆された粒子を調製するための方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
a)1つ以上の元素M前駆体を1つ以上の可燃性溶媒に添加することにより、組成物(A)を調製する工程と、その後、
b)火炎噴霧熱分解装置において、元素M酸化物の凝集体が得られるまで、組成物(A)及び酸素含有ガスを注入することにより、火炎を形成する工程と、
c)酸化ケイ素を含有する無機コーティング層が前記元素Mの凝集体の表面上に得られるまで、1つ以上のケイ素前駆体と、水以外の1つ以上の極性プロトン性溶媒とを含む組成物(B)を火炎に注入する工程と
を含み、
- 前記元素Mは、元素の周期表の第1列からのアルカリ金属、第2列からのアルカリ土類金属、第3列~第16列からの元素及びランタニド族からの元素から選択されること、及び
- ケイ素前駆体は、少なくとも2つのケイ素原子と、いくつかのSi-炭素共有結合とを含むこと
が理解される、方法である。
(i)コア(1)が、好ましくは結晶状態の1つ以上の元素M酸化物からなること、
(ii)前記上側コーティング層(2)が、コア(1)の表面の少なくとも90%を覆い、好ましくはコア(1)の表面の全体を覆い、且つ1つ以上の酸化ケイ素を含むこと、
(iii)前記元素Mが、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、鉄、ジルコニウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選択されること、
(iv)(M/ケイ素)粒子モル原子比が、0.1~10、好ましくは0.2~2、より優先的には0.5~1.5の範囲内であること
を特徴とする。
- 「少なくとも1つ」という表現は、「1つ又は複数」という表現と均等であり、それに置き換えられ得、
- 「~」という表現は、「~の範囲」という表現と均等であり、それに置き換えられ得、且つ限界点が含まれることを示唆し、
- 「ケラチン物質」という表現は、特に皮膚及び毛髪などのヒトのケラチン繊維を表し、
- コア(1)は、「中心」とも呼ばれ、
- 上側コーティング層(2)は、「外層」、「シェル」又は「コーティング」とも呼ばれ、
- 「有機(無機)化合物」という表現は、「有機又は無機化合物」と均等であり、
- 「アルキル」は、「アルキル基」、すなわちC1~C10、特にC1~C8、より具体的にはC1~C6、優先的にはC1~C4の直鎖又は分岐の炭化水素系基、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル又はtert-ブチルを意味し、
- 「アリール」基は、6~22個の炭素原子を含む単環式又は縮合若しくは非縮合多環式の炭素に基づく基であって、その少なくとも1つの環が芳香族である基を意味すると理解され、優先的には、アリール基は、フェニル、ビフェニル、ナフチル、インデニル、アントラセニル又はテトラヒドロナフチル、好ましくはフェニルであり、
- 「アリーレート」基は、ナフタレート又はナフテネートなど、1つ以上の-C(O)O-カルボキシレート基を含むアリール基を意味すると理解され、
- 「錯化亜鉛」は、亜鉛が「金属錯体」又は「配位化合物」を形成し、中心原子に対応する金属イオン、すなわち亜鉛が1つ以上の電子供与体(配位子)に化学的に結合していることを意味すると理解され、
- 「配位子」は、配位する有機化学基又は化合物を意味すると理解され、すなわち、これは、少なくとも1つの炭素原子を含み、金属、特にZn原子、好ましくはZn(II)に配位することができ、配位又は錯化すると、所定の数の電子を有する配位球の原理に対応する金属化合物(固有の錯体又はキレート)になる - Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,“Metal complex dyes“,2005,p.1-42を参照されたい。より具体的には、配位子は、誘起効果及び/若しくはメソメリー効果により電子供与性である少なくとも1つの基を含む有機基であり、より具体的には少なくとも1つのアミノ、ホスフィノ、ヒドロキシ若しくはチオールである電子供与基を有するか、又は配位子は、特に「アルジェンゴ」型(イミダゾール-2-イリデン)の持続性カルベンであるか若しくは少なくとも1つのカルボニル基を含む。配位子としては、より具体的には、以下のものを挙げることができる:i)少なくとも1つのリン原子を含有するもの-P<、すなわちトリフェニルホスフィンなどのホスフィン、ii)アセチルアセトン又はβ-ジケトンなど、式R-C(X)-CR’R’’-C(X)-R’’’(式中、R及びR’’’は、互いに同じであるか又は異なり、直鎖又は分岐(C1~C6)アルキル基を表し、R’及びR’’は、互いに同じであるか又は異なり、水素原子であるか又は直鎖若しくは分岐(C1~C6)アルキル基を表し、優先的には、R’及びR’’は、水素原子を表し、Xは、酸素原子、硫黄原子又はN(R)基(式中、Rは、水素原子又は直鎖若しくは分岐C1~C6)アルキル基を表す)を表す)の二座の配位子、iii)乳酸、グリコール酸、酒石酸、クエン酸及びマレイン酸並びにアリーレート、例えばナフタレートなど、式[HO-C(O)]n-A-C(O)-OHの(ポリ)ヒドロキシカルボン酸配位子及びその脱プロトン化形態(式中、Aは、nの値がゼロの場合に一価の基を表すか、又はnが1以上である場合に多価の基を表し、これは、任意選択的に、1つ以上のヘテロ原子が挟まれており、且つ/若しくは任意選択的に置換されている、特に1つ以上のヒドロキシル基で置換されている1~20個の炭素原子を含む炭化水素に基づく飽和若しくは不飽和の、環状若しくは非環状の芳香族若しくは非芳香族であり、好ましくは、Aは、1つ以上のヒドロキシル基で任意選択的に置換されている一価(C1~C6)アルキル基又は多価(C1~C6)アルキレン基を表し、nは、0~10の整数(両端値を含む)を表し、好ましくは、nは、0~5、例えば0、1又は2からのものである)、及びiv)2~5つのヒドロキシル基を含むC2~C10ポリオール配位子、特にエチレングリコール、グリセロール、より具体的にはさらにカルボキシ、カルボキシレート又はアミノ基を有する配位子、特にアセテート、(C1~C6)アルコキシレート、(ジ)(C1~C6)アルキルアミノ及びアリーレート、例えばナフタレート又はナフテネート基から選択される配位子、
「燃料」という用語は、二酸素とエネルギーを用いて、熱を生じる化学反応:燃焼で燃焼する液体化合物を意味すると理解される。特に、液体燃料は、プロトン性溶媒、特にメタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノールなどのアルコール、メチルエステル及びアセテートから誘導されるもの(2-エチルヘキシルアセテートなど)などのエステル、酸(2-エチルヘキサン酸(EHA)など)、非環状エーテル(エチルエーテル、メチルtert-ブチルエーテル(MTBE)、メチルtert-アミルエーテル(TAME)、メチルtert-ヘキシルエーテル(THEME)、エチルtert-ブチルエーテル(ETBE)、エーテルtert-アミルエーテル(TAEE)、ジイソプロピルエーテル(DIPE)など)、環状エーテル(テトラヒドロフラン(THF)など)、芳香族炭化水素又はアレーン(キシレンなど)、非芳香族炭化水素から特に選択される非プロトン性溶媒並びにこれらの混合物から選択される。燃料は、任意選択的に、アセチレン、メタン、プロパン又はブタンなどの液化炭化水素及びこれらの混合物から選択することができる。
本発明による調製方法は、1つ以上の元素M前駆体と、1つ以上の可燃性溶媒とを含有する組成物(A)を調製する工程(a)を含む。前記元素Mは、元素の周期表の第1列からのアルカリ金属、第2列からのアルカリ土類金属、第3列~第16列からの元素及びランタニド族からの元素から選択される。
- 工程(c)の終了時に得られた元素M酸化物の粒子の、pH7~11、優先的にはpH7.5~9のアルカリ浴への導入を含む処理工程(d1)、及び/又は
- 工程(c)の終了時又は処理工程(d1)の終了時に得られた元素M酸化物の粒子を仮焼する工程(d2)
をさらに含む。
(i)処理は、好ましくは、10~600分、より優先的には40~300分間継続され、及び/又は
(ii)アルカリ浴のpHは、好ましくは、7~11、より優先的には7.5~9で変化し、及び/又は
(iii)温度は、好ましくは、室温、すなわち25℃であり、及び/又は
(iv)アルカリ浴中の工程(c)の終了時に得られる元素M酸化物の粒子の含有率は、好ましくは、アルカリ浴1リットルあたり0.5~100gの粒子、より優先的にはアルカリ浴1リットルあたり1~10gの粒子である。
(i)仮焼は、好ましくは、60~400分、より優先的には60~180間継続され、及び/又は
(ii)温度範囲は、好ましくは、100℃~600℃、より優先的には100℃~300℃、さらに優先的には130℃~250℃である。
本発明の別の主題は、コア(1)と、前記コア(1)を覆う1つ以上の上側コーティング層(2)とを含む元素M酸化物の粒子において、
(i)コア(1)は、好ましくは結晶状態の1つ以上の元素M酸化物からなること、
(ii)前記上側コーティング層(2)は、1つ以上の酸化ケイ素SiO2を含み、且つコア(1)の表面の少なくとも90%を覆い、好ましくはコア(1)の表面の全体を覆うこと、
(iii)前記元素Mは、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、鉄、ジルコニウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選択されること、及び
(iv)(M/ケイ素)粒子モル原子比は、0.1~10、好ましくは0.2~2、より優先的には0.5~1.5の範囲内であること
ことを特徴とする粒子である。
- 特に皮膚、特にヒト皮膚を可視線及び/若しくは紫外線に対して保護するか、又は皮膚、特にヒト皮膚の外見を修飾することを意図された化粧用組成物又は医薬組成物を配合すること、
- 塗料、ワニス及び/又は染色剤を配合すること、又は
- 特に耐湿性電子部品を得るために、電子デバイス又は製品のコーティングを製造すること
のための使用である。
本発明の別の主題は、好ましくは、1~5回の連続適用により、上記で定義された組成物を材料に適用し、層間を乾燥させることによる、ケラチン物質、特に皮膚などのヒトケラチン物質を処理するための方法であり、適用は、噴霧又は他の様式である。
1.1.最初に、キシレン中のナフテン酸亜鉛(500mM)の組成物(A)を調製した。次に、組成物(A)と、ヘキサジメチルジシロキサン及びエタノールを3:1の比率で含む組成物(B)との注入を含む、本発明によるFSP方法を使用して、二酸化ケイ素で被覆された酸化亜鉛粒子P1を調製した。
- 比率(組成物(A)/O2)=5/7、すなわち5mL/分の液体及び7L/分の気体(O2)。酸素流量を調整するために、φ=0.48を使用する。
水1Lあたり100mgのP1の含有率で粒子P1及び水から水性懸濁液S1を調製した。次いで、このようにして得た懸濁液S1を20Wの出力で10分間超音波浴に入れた。
2.1.二酸化ケイ素で被覆された酸化亜鉛粒子P2を実施例1に記載の方法に従って調製した。次いで、このようにして得られた粒子P2を2つのグループP2a及びP2bに分割した。粒子P2aには、以下のプロトコルに従って後処理を行ったが、粒子P2bには後処理を行わなかった。
方法によって得た粒子を回収した後、2つの処理を行う:
- 工程(c)の終了時に得られた元素M酸化物の粒子を、pH7.5、温度25℃、アルカリ浴1リットルあたり5gの粒子の比率のアルカリ浴(水酸化ナトリウムと水との混合物)中に120分間導入することを含む処理工程(d1)、及び
- 工程(d1)の終了時に得られた元素M酸化物の粒子を200℃で120分間仮焼する工程(d2)。
2つの水性懸濁液S2a及びS2bは、pH8.2の水1リットルあたり100mgの粒子の含有率で粒子P2a及びP2bと水とから調製した。
キシレン中のナフタン酸マグネシウム(C22H14O4Mg)(500mM)の組成物(C)を調製した。
- 比率(組成物(C)/O2)=5mL/分の液体及び7L/分の気体(O2)。酸素流量を調整するために、φ=0.48を使用する。
- 比率(組成物(C)/O2)=5/7、すなわち5mL/分の液体及び7L/分の気体(O2)。酸素流量を調整するために、φ=0.48を使用する。
方法によって得た粒子を回収した後、2つの処理を行う:
- 工程(c)の終了時に得られた元素M酸化物の粒子を、pH8.5、温度25℃、アルカリ浴1リットルあたり5gの粒子の比率のアルカリ浴(水酸化ナトリウムと水との混合物)中に120分間導入することを含む処理工程(d3)、及び
- 工程(d3)の終了時に得られた元素M酸化物の粒子を200℃で120分間仮焼する工程(d4)。
- 0.1gのP4サンプルを、塩酸(pH=5)で酸性化した2.5Lの水浴に入れる(すなわちMgO当量として1mM)、
- 0.2gの各P5a及びP5bサンプルを、塩酸(pH=5)で酸性化した2.5Lの水浴に入れる(すなわちMgO当量として1mM)。
キシレン中のナフテン酸チタン(500mM)の組成物(D)を調製した。
- 比率(組成物(D)/O2)=5/7、すなわち5mL/分の液体及び7L/分の気体(O2)。酸素流量を調整するために、φ=0.48を使用する。
5.1.二酸化ケイ素で被覆された酸化亜鉛粒子P1(本発明)を実施例1に記載の方法に従って調製した。
- 比率(組成物(A)/O2)=5/7、すなわち5mL/分の液体及び7L/分の気体(O2)。酸素流量を調整するために、φ=0.48を使用する。
水性懸濁液S1、S7及びS8を水1リットルあたり100mgの粒子の含有率で粒子P1、P7及びP8と水とから調製した。次いで、このようにして得た懸濁液S1、S7及びS8を20Wの出力で10分間超音波浴に入れた。
Claims (21)
- 元素M酸化物の被覆粒子を調製するための方法において、少なくとも以下の工程:
a)1つ以上の元素M前駆体を1つ以上の可燃性溶媒に添加することにより、組成物(A)を調製する工程と、その後、
b)火炎噴霧熱分解装置において、元素M酸化物の凝集体が得られるまで、前記組成物(A)及び酸素含有ガスを注入することにより、火炎を形成する工程と、
c)酸化ケイ素を含有する無機コーティング層が前記元素Mの凝集体の表面上に得られるまで、1つ以上のケイ素前駆体と、水以外の1つ以上の極性プロトン性溶媒とを含む組成物(B)を前記火炎に注入する工程と
を含むことを特徴とし、
- 前記元素Mは、元素の周期表の第1列からのアルカリ金属、第2列からのアルカリ土類金属、第3列~第16列からの元素及びランタニド族からの元素から選択されること、及び
- 前記ケイ素前駆体は、少なくとも2つのケイ素原子と、いくつかのSi-炭素共有結合とを含むこと
が理解される、方法。 - 前記元素Mは、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、鉄、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから、好ましくはマグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、鉄、チタン、アルミニウム、スズ、ランタン、セリウム及びイットリウムから選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記元素M前駆体は、少なくとも1つの炭素原子を含有する1つ以上の配位子と任意選択的に錯化された元素Mの1つ以上の原子を含み、好ましくは、前記配位子は、以下の基:アセテート、(C1~C6)アルコキシレート、(ジ)(C1~C6)アルキルアミノ及びアリーレート、例えばナフタレート又はナフテネートから選択されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記元素M酸化物は、式MxOyを有し、ここで、x及びyは、1≦y/x≦2であるようなものであることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物(A)中の元素M前駆体の含有率は、前記組成物(A)の合計質量に対して1質量%~60質量%、好ましくは15質量%~30質量%であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(b)で形成され、且つ工程(c)で維持される前記火炎は、前記組成物(B)を輸送する管の出口において、200℃~600℃、好ましくは300℃~400℃の温度であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物(B)中の前記ケイ素前駆体は、少なくとも3つのケイ素原子と、いくつかのSi-炭素共有結合とを含み、好ましくは、前記ケイ素前駆体は、ヘキサジメチルジシロキサン、1,2-ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,2-ビス(トリメトキシシリル)エタン及びこれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- (M/ケイ素)注入モル原子比は、0.1~10、好ましくは0.2~2、より優先的には0.5~1.5の範囲内であることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物(B)中の水以外の前記極性プロトン性溶媒は、(C1~C8)アルカノールから選択され、好ましくは、前記溶媒は、エタノールであることを特徴とする、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物(B)中のケイ素前駆体の含有率は、前記組成物(B)の合計質量に対して1質量%~60質量%、好ましくは5質量%~30質量%であることを特徴とする、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(c)の終了時に得られた前記元素M酸化物の粒子の、pH7~11のアルカリ浴への導入を含む処理工程(d1)及び/又は工程(c)の終了時若しくは前記処理工程(d1)の終了時に得られた前記元素M酸化物の粒子を仮焼する工程(d2)をさらに含むことを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- コア(1)と、前記コア(1)を覆う1つ以上の上側コーティング層(2)とを含む元素M酸化物の粒子において、
(i)前記コア(1)は、好ましくは結晶状態の1つ以上の元素M酸化物からなること、
(ii)前記上側コーティング層(2)は、1つ以上の酸化ケイ素を含み、且つ前記コア(1)の表面の少なくとも90%を覆い、好ましくは前記コア(1)の表面の全体を覆うこと、
(iii)前記元素Mは、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、鉄、ジルコニウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スズ、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選択されること、及び
(iv)(M/ケイ素)粒子モル原子比は、0.1~10、好ましくは0.2~2、より優先的には0.5~1.5の範囲内であること
を特徴とする粒子。 - 請求項1~11のいずれか一項に記載の方法によって得られることを特徴とする、請求項12に記載の粒子。
- 前記コア(1)を構成する前記元素M酸化物は、安定であり、好ましくは、前記元素M酸化物は、酸化亜鉛ZnO、酸化マグネシウムMgO、酸化カルシウムCaO、酸化銅CuO、酸化鉄Fe2O3、酸化アルミニウムAl2O3、酸化セリウムCeO2、酸化ランタンLa2O3及び酸化イットリウムY2O3から、より優先的には酸化亜鉛ZnO、酸化マグネシウムMgO、酸化カルシウムCaO、酸化銅CuO及び酸化鉄Fe2O3から選択されることを特徴とする、請求項12又は13に記載の粒子。
- 元素M酸化物の含有率と、酸化ケイ素の含有率との和は、前記コア(1)と、前記上側コーティング層(2)との合計質量に対して少なくとも99質量%に等しいことを特徴とする、請求項12~14のいずれか一項に記載の粒子。
- 透過電子顕微鏡法(TEM)によって決定される前記コア(1)の数平均直径Dmは、3~1000nm、好ましくは6~50nm、より優先的には10~30nmの範囲内であることを特徴とする、請求項12~15のいずれか一項に記載の粒子。
- 透過電子顕微鏡法(TEM)によって測定される前記上側コーティング層(2)の数平均厚さdmは、1~30nm、好ましくは1~15nm、より優先的には1~6nmの範囲内であることを特徴とする、請求項12~16のいずれか一項に記載の粒子。
- 透過電子顕微鏡法(TEM)によって決定される前記粒子の数平均直径は、3~1000nm、好ましくは10~100nm、より優先的には15~70nmの範囲内であることを特徴とする、請求項12~17のいずれか一項に記載の粒子。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載の方法によって得られ、且つ/又は請求項12~18のいずれか一項に記載の元素M酸化物の1つ以上の粒子を含む組成物。
- 皮膚、好ましくはヒト皮膚を可視線並びに/又はUV-A及び/若しくはUV-B紫外線に対して保護するために使用するための、請求項19に記載の組成物。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載の方法によって得られ、且つ/又は請求項12~18のいずれか一項に記載の元素M酸化物の粒子の使用であって、
- 特に皮膚、特にヒト皮膚を可視線及び/若しくは紫外線に対して保護するか、又は皮膚、特にヒト皮膚の外見を修飾することを意図された化粧用組成物又は医薬組成物を配合すること、
- 塗料、ワニス及び/又は染色剤を配合すること、又は
- とりわけ耐湿性電子部品を得るために、電子デバイス又は製品のコーティングを製造すること
のための使用。
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