FR3061439A1 - PARTICLES OF THE HEART-ECORCE TYPE - Google Patents
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Classifications
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- B01J2/006—Coating of the granules without description of the process or the device by which the granules are obtained
-
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- B01D1/18—Evaporating by spraying to obtain dry solids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
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Abstract
L'invention concerne un de particules multi-couches dont au moins une dimension des particules est inférieure à 1000 nm, leurs procédés de préparation en particulier par évaporation instantanée ou évaporation flash, et leurs applications par exemple dans les domaines des matériaux énergétiques, des composés pharmaceutiques, des composés phytopharmaceutiques, des matériaux de contraste médicaux, des matériaux fluorescents, des matériaux optiques, des matériaux optoélectroniques, des matériaux ferroélectriques, des matériaux à réponse non-linéaire ou des matériaux bio-électroniques .The invention relates to a multilayer particle whose at least one particle size is less than 1000 nm, processes for their preparation, in particular by flash evaporation or flash evaporation, and their applications for example in the fields of energetic materials, compounds pharmaceutical compounds, phytopharmaceutical compounds, medical contrast materials, fluorescent materials, optical materials, optoelectronic materials, ferroelectric materials, non-linear response materials or bio-electronic materials.
Description
(® Mandataire(s) : LAVOIX.(® Agent (s): LAVOIX.
FR 3 061 439 - A1 ® PARTICULES DU TYPE COEUR-ECORCE.FR 3 061 439 - A1 ® PARTICLES OF THE HEART-BARK TYPE.
(57) L'invention concerne un de particules multi-couches dont au moins une dimension des particules est inférieure à 1000 nm, leurs procédés de préparation en particulier par évaporation instantanée ou évaporation flash, et leurs applications par exemple dans les domaines des matériaux énergétiques, des composés pharmaceutiques, des composés phytopharmaceutiques, des matériaux de contraste médicaux, des matériaux fluorescents, des matériaux optiques, des matériaux optoélectroniques, des matériaux ferroélectriques, des matériaux à réponse non-linéaire ou des matériaux bio-électroniques .(57) The invention relates to one of multi-layer particles of which at least one particle size is less than 1000 nm, their methods of preparation in particular by instantaneous evaporation or flash evaporation, and their applications for example in the fields of energetic materials. , pharmaceutical compounds, phytopharmaceutical compounds, medical contrast materials, fluorescent materials, optical materials, optoelectronic materials, ferroelectric materials, non-linear response materials or bio-electronic materials.
Particules du type cœur-écorceHeart-bark-like particles
L’invention concerne des particules du type cœur-écorce comprenant une ou plusieurs couches recouvrant le cœur et appelées particules multi-couches et les procédés de préparation de ces particules par évaporation instantanée ou évaporation flash, par exemple pour la préparation de particules dans les domaines des matériaux énergétiques, des composés pharmaceutiques, des composés phytopharmaceutiques, des matériaux de contraste médicaux, des matériaux fluorescents, des matériaux optiques, des matériaux optoélectroniques, des matériaux ferroélectriques, des matériaux à réponse non-linéaire ou des matériaux bio-électroniques.The invention relates to particles of the core-shell type comprising one or more layers covering the core and called multi-layer particles and the methods for preparing these particles by instantaneous evaporation or flash evaporation, for example for the preparation of particles in the fields energetic materials, pharmaceutical compounds, phytopharmaceutical compounds, medical contrast materials, fluorescent materials, optical materials, optoelectronic materials, ferroelectric materials, non-linear response materials or bio-electronic materials.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
Des procédés de préparation de particules, en particulier de nanoparticules comprenant plusieurs couches, et en particulier un cœur et une écorce, sont connues dans l’art antérieur. Cependant les procédés de l’état de la technique sont essentiellement de type discontinus ou « batch ». En général, on utilise des techniques de type sol-gel. Cependant les techniques sol-gel ont des performances limitées en termes de quantité de produits élaborés et de qualité des produits obtenus notamment en ce qui concerne leur morphologie et leur pureté. Jusqu’ici les besoins industriels, notamment en nanoparticules multi-couches, sont satisfaits par des techniques d’élaboration discontinue de type sol-gel. Étant donné que ce type de technique ne permet pas de produire des quantités importantes de matière, l’emploi de ce type de structure cœur-écorce reste encore très peu répandu.Methods for preparing particles, in particular nanoparticles comprising several layers, and in particular a core and a shell, are known in the prior art. However, the prior art processes are essentially of the batch or "batch" type. In general, sol-gel type techniques are used. However, the sol-gel techniques have limited performance in terms of the quantity of products produced and the quality of the products obtained, in particular as regards their morphology and purity. Up to now, industrial needs, in particular in multi-layer nanoparticles, have been met by batch production techniques of the sol-gel type. Since this type of technique does not make it possible to produce significant quantities of material, the use of this type of core-shell structure is still very little widespread.
En particulier, notamment à titre d’exemple, les nanocomposites de type métal/produits organiques comme par exemple des composites nanoaluminium/explosifs, comme par exemple le RDX, ne peuvent pas être préparés par une méthode sol-gel étant donné que pour les produits organiques de ce type, les précurseurs n’existent pas. Le RDX ne peut pas être un produit directement de lors des synthèses de type sol-gel, sous une forme nanométriques stables. Il en est de même pour les composés organiques, comme par exemple ceux utilisés dans des compositions pharmaceutiques ou cosmétiques.In particular, in particular by way of example, nanocomposites of the metal / organic product type, such as, for example, nanoaluminum / explosive composites, such as, for example, RDX, cannot be prepared by a sol-gel method given that for the products organic of this type, the precursors do not exist. RDX cannot be a product directly from sol-gel type syntheses, in a stable nanometric form. It is the same for organic compounds, such as for example those used in pharmaceutical or cosmetic compositions.
L’invention a pour but de résoudre le problème technique consistant à fournir en particulier un procédé de préparation continue ou discontinue de particules, et en particulier de nanoparticules multi-couches.The purpose of the invention is to solve the technical problem of providing in particular a process for the continuous or discontinuous preparation of particles, and in particular of multi-layer nanoparticles.
En particulier la présente invention a pour but de résoudre le problème technique consistant à fournir des particules et leurs procédés de préparation présentant des propriétés pour des applications dans les domaines des explosifs et de la propulsion.In particular, the present invention aims to solve the technical problem of providing particles and their preparation methods having properties for applications in the fields of explosives and propulsion.
L’invention a encore pour but de résoudre le problème technique consistant à fournir des particules, en particulier des nanoparticules multi-couches qui ne sont pas accessibles par les techniques classiques de type sol-gel.The invention also aims to solve the technical problem of providing particles, in particular multi-layer nanoparticles which are not accessible by conventional techniques of the sol-gel type.
L’invention a notamment pour but de résoudre le problème technique consistant à faciliter ou rendre accessible la préparation de particules multi-couches pour lesquelles des précurseurs ne sont pas disponibles actuellement.The object of the invention is in particular to solve the technical problem of facilitating or making accessible the preparation of multi-layer particles for which precursors are not currently available.
DESCRIPTIONDESCRIPTION
L'invention concerne un procédé de préparation comprenant une atomisation, et en particulier par évaporation instantanée ou évaporation flash, qui permet d'apporter une solution à tout ou partie des problèmes des procédés de l'état de la technique.The invention relates to a preparation process comprising atomization, and in particular by instant evaporation or flash evaporation, which makes it possible to provide a solution to all or part of the problems of the processes of the state of the art.
L’invention concerne les particules multi-couches et leurs procédés de préparation, en particulier un procédé de préparation de particules multi-couches dont au moins une dimension des particules est inférieure à 1000 nm, ledit procédé comprenant l’atomisation simultanée d’au moins un premier composé et d’au moins un deuxième composé, dans des conditions dans lesquelles ledit au moins un premier composé forme le cœur des particules multi-couches dont au moins une dimension des particules est inférieure à 1000 nm et le deuxième composé forme au moins une couche desdites particules, ou inversement.The invention relates to multi-layer particles and their preparation methods, in particular a method for preparing multi-layer particles of which at least one particle size is less than 1000 nm, said method comprising the simultaneous atomization of at least a first compound and at least a second compound, under conditions in which said at least one first compound forms the core of the multi-layer particles of which at least one particle size is less than 1000 nm and the second compound forms at least a layer of said particles, or vice versa.
Par « inversement » on entend que le ledit au moins un deuxième composé forme le cœur des particules multi-couches et le premier composé forme au moins une couche desdites particules.By “conversely” is meant that the said at least one second compound forms the core of the multi-layer particles and the first compound forms at least one layer of the said particles.
On désigne par « premier composé» un composé différent du « deuxième composé ». Les composés désignés par « premier composés » peuvent être multiples. Il est fait référence à ce ou ces « premiers composés » essentiellement pour les distinguer du ou des « seconds composés ».The term “first compound” denotes a compound different from the “second compound”. The compounds designated by “first compounds” can be multiple. Reference is made to this or these “first compounds” essentially to distinguish them from the “second compounds”.
Par « particules multicouches », on entend une particule comprenant un cœur (appelé aussi « noyau ») et au moins une couche en surface du cœur. La surface du cœur est de préférence totalement recouverte d’une couche. Ainsi les particules l’invention concernent des particules comprenant un cœur et une couche superficielle recouvrant, de préférence totalement, la surface du cœur. La présente invention concerne également des particules, en particulier des nanoparticules, comprenant un cœur et plusieurs couches superficielles disposées de manière concentrique.The term “multilayer particles” means a particle comprising a core (also called a “core”) and at least one layer on the surface of the core. The surface of the heart is preferably completely covered with a layer. Thus, the particles of the invention relate to particles comprising a core and a surface layer covering, preferably completely, the surface of the core. The present invention also relates to particles, in particular nanoparticles, comprising a core and several surface layers arranged concentrically.
Selon une variante, le procédé de l’invention met en œuvre un fluide polyphasique comprenant des particules, de préférence sous forme de nanoparticules, dispersées dans une phase liquide de manière à former le cœur des particules, et de préférence des nanoparticules, de l’invention, lesdites particules comprenant au moins un premier composé organique, minéral ou organométallique, et un fluide polyphasique ou monophasique comprenant au moins un second composé organique, minéral ou organométallique, destiné à former au moins une couche superficielle des particules, ou inversement.According to a variant, the method of the invention uses a multiphase fluid comprising particles, preferably in the form of nanoparticles, dispersed in a liquid phase so as to form the core of the particles, and preferably nanoparticles, of the invention, said particles comprising at least a first organic, inorganic or organometallic compound, and a multiphase or monophasic fluid comprising at least a second organic, inorganic or organometallic compound, intended to form at least a surface layer of the particles, or vice versa.
Selon une variante, le procédé de l’invention met en œuvre un fluide polyphasique comprenant des particules, de préférence sous forme de nanoparticules, dispersées dans une phase liquide de manière à former le cœur des particules, et de préférence des nanoparticules, de l’invention, lesdites particules comprenant au moins un premier composé organique, minéral ou organométallique, ledit fluide polyphasique comprenant en outre au moins un second composé organique, minéral ou organométallique, dissous dans une phase liquide et destiné à former au moins une couche superficielle des particules, ou inversement.According to a variant, the method of the invention uses a multiphase fluid comprising particles, preferably in the form of nanoparticles, dispersed in a liquid phase so as to form the core of the particles, and preferably nanoparticles, of the invention, said particles comprising at least a first organic, inorganic or organometallic compound, said multiphase fluid further comprising at least a second organic, inorganic or organometallic compound, dissolved in a liquid phase and intended to form at least a surface layer of the particles, Or vice versa.
L’invention concerne également des particules de type hybride organique/inorganique ou organique/métallique.The invention also relates to particles of the organic / inorganic or organic / metallic hybrid type.
En particulier, l’invention concerne des particules comprenant un cœur (ou noyau) comprenant par exemple un ou plusieurs composés organiques ou inorganiques et dont la surface est, de préférence totalement, recouverte d’une ou d’une ou plusieurs couches comprenant un ou plusieurs composés métalliques.In particular, the invention relates to particles comprising a core (or nucleus) comprising, for example, one or more organic or inorganic compounds and the surface of which is, preferably completely, covered with one or more layers or comprising one or more several metallic compounds.
Selon une variante, la première composition comprenant le premier composé solide forme un fluide polyphasique.According to a variant, the first composition comprising the first solid compound forms a multiphase fluid.
Au sens de l’invention, on entend par « fluide » en particulier un liquide comprenant éventuellement une dispersion solide. Dans l’invention ce terme « fluide » ne couvre pas un gaz dans lequel seraient dispersées des particules solides.Within the meaning of the invention, the term "fluid" in particular a liquid optionally comprising a solid dispersion. In the invention, this term "fluid" does not cover a gas in which solid particles are dispersed.
Par la présente invention, on désigne par fluide polyphasique un fluide comprenant une ou plusieurs phases non miscibles telles que par exemple une phase liquide et une phase solide ou deux phases liquides non miscibles.By the present invention, the term “multiphase fluid” denotes a fluid comprising one or more immiscible phases such as for example a liquid phase and a solid phase or two immiscible liquid phases.
Selon une variante, le fluide polyphasique est constitué d’une phase liquide et d’au moins une phase solide de préférence dispersée sous la forme de particules et typiquement sous la forme de nano-particules.Alternatively, the multiphase fluid consists of a liquid phase and at least one solid phase preferably dispersed in the form of particles and typically in the form of nanoparticles.
Selon une variante, le fluide polyphasique est constitué d’une phase liquide et de plusieurs solides de préférence dispersés sous la forme de particules et typiquement sous la forme de nano-particules.According to a variant, the multiphase fluid consists of a liquid phase and of several solids preferably dispersed in the form of particles and typically in the form of nanoparticles.
Selon une variante, le fluide polyphasique est constitué de deux phases liquides.According to a variant, the multiphase fluid consists of two liquid phases.
Selon une variante, le fluide polyphasique est constitué de plusieurs phases liquides et de plusieurs phases solides, de préférence dispersées dans une ou plusieurs phases liquides sous la forme de particules, et typiquement sous la forme de-particules, lesdites phases solides pouvant être dispersées dans des phases liquides différentes.According to a variant, the multiphase fluid consists of several liquid phases and of several solid phases, preferably dispersed in one or more liquid phases in the form of particles, and typically in the form of particles, said solid phases being able to be dispersed in different liquid phases.
Par « phase liquide » on désigne une phase liquide comprenant un ou plusieurs composés liquides. Un composé est défini comme « composé liquide » notamment lorsqu’il est liquide à température et pression dans les conditions après obtention du fluide polyphasique. Selon une variante, le composé est liquide à température et pression ambiantes, c’est-à-dire à 25 °C et 101325 Pa.By “liquid phase” is meant a liquid phase comprising one or more liquid compounds. A compound is defined as "liquid compound" especially when it is liquid at temperature and pressure under the conditions after obtaining the multiphase fluid. According to a variant, the compound is liquid at ambient temperature and pressure, that is to say at 25 ° C. and 101325 Pa.
Parmi les composés liquides, on peut citer notamment les agents solvants ou dispersants des premier et/ou deuxième composés utilisés dans le cadre de la présente invention.Among the liquid compounds, mention may in particular be made of the solvent or dispersing agents of the first and / or second compounds used in the context of the present invention.
Selon une variante le coeur ou noyau de la particule va comprendre le ou les premiers composés et la ou les couches entourant le cœur vont comprendre le ou les deuxièmes composés.According to a variant, the core or nucleus of the particle will comprise the first compound (s) and the layer (s) surrounding the core will comprise the second compound (s).
Selon une variante, la particule comprend un cœur (noyau) comprenant ou consistant d’un ou plusieurs deuxièmes composés et une ou plusieurs couches entourant le cœur et comprenant ou consistant d’un ou plusieurs premiers composés.Alternatively, the particle comprises a core (nucleus) comprising or consisting of one or more second compounds and one or more layers surrounding the core and comprising or consisting of one or more first compounds.
Dans l’ensemble des variantes, modes de réalisation, préférés ou avantageux, chaque couche peut être constituée indépendamment des autres couches d’un ou plusieurs composés, le ou les composés d’une couche pouvant être différents de celui ou ceux d’une autre couche.In all of the variants, embodiments, preferred or advantageous, each layer can be constituted independently of the other layers of one or more compounds, the compound (s) of a layer possibly being different from that or those of another layer.
Selon une variante particulière, les particules de l’invention sont des particules comprenant avantageusement l’ensemble de leurs dimensions inférieures à 1000 nm.According to a particular variant, the particles of the invention are particles advantageously comprising all of their dimensions less than 1000 nm.
Selon une variante, les particules sont des nanoparticules, c’est-à-dire comprenant avantageusement au moins une et de préférence l’ensemble de leurs dimensions, inférieures à 100 nm.According to a variant, the particles are nanoparticles, that is to say advantageously comprising at least one and preferably all of their dimensions, less than 100 nm.
L’invention concerne en particulier des particules solides, et plus particulièrement des particules comprenant un cœur ou noyau dont la plus petite dimension et de préférence l’ensemble des dimensions va de 30 à 100 nm et une ou plusieurs couches d’une épaisseur de 2 à 15nm.The invention relates in particular to solid particles, and more particularly to particles comprising a core or nucleus whose smallest dimension and preferably all of the dimensions goes from 30 to 100 nm and one or more layers with a thickness of 2 at 15nm.
Selon une variante, le cœur comprend ou est constitué d’un ou plusieurs éléments métalliques.According to a variant, the heart comprises or consists of one or more metallic elements.
Selon une variante, le cœur comprend ou est constitué d’un ou plusieurs composés organiques.Alternatively, the heart comprises or consists of one or more organic compounds.
Ainsi, l’invention concerne des particules, et tout particulièrement des nanoparticules comprenant un cœur comprenant ou constitué d’un ou plusieurs éléments métalliques et une ou plusieurs couches comprenant ou constituées d’un ou plusieurs oxydes d’un ou plusieurs éléments métalliques.Thus, the invention relates to particles, and more particularly to nanoparticles comprising a core comprising or consisting of one or more metallic elements and one or more layers comprising or consisting of one or more oxides of one or more metallic elements.
Selon une variante particulière, les particules de l’invention, et en particulier les nanoparticules de l’invention comprennent un cœur constitué ou comprenant de l’aluminium.According to a particular variant, the particles of the invention, and in particular the nanoparticles of the invention comprise a core made of or comprising aluminum.
Une variante de l’invention consiste en des particules, et en particulier des nanoparticules, comprenant au moins une couche comprenant ou constituée d’oxyde de fer.A variant of the invention consists of particles, and in particular nanoparticles, comprising at least one layer comprising or consisting of iron oxide.
Une variante spécifique de l’invention concerne des particules, et en particulier des nanoparticules, comprenant un cœur composé ou comprenant de l’aluminium et une ou plusieurs couches constituées ou comprenant de l’oxyde de fer.A specific variant of the invention relates to particles, and in particular to nanoparticles, comprising a core composed of or comprising aluminum and one or more layers made up or comprising iron oxide.
L’invention concerne encore des particules, et tout particulièrement des nanoparticules comprenant un cœur comprenant ou constitué d’un ou plusieurs éléments métalliques, éventuellement sou forme d’oxyde ou en présence d’oxydes, et une ou plusieurs couches comprenant ou constituées d’un ou plusieurs composés organiques.The invention also relates to particles, and more particularly to nanoparticles comprising a core comprising or consisting of one or more metallic elements, optionally in the form of oxide or in the presence of oxides, and one or more layers comprising or consisting of one or more organic compounds.
L’invention concerne encore des particules, et tout particulièrement des nanoparticules comprenant un cœur comprenant ou constitué d’un ou plusieurs composés organiques et une ou plusieurs couches comprenant ou constituées d’un ou plusieurs éléments métalliques, éventuellement sou forme d’oxyde ou en présence d’oxydes,.The invention also relates to particles, and more particularly to nanoparticles comprising a core comprising or consisting of one or more organic compounds and one or more layers comprising or consisting of one or more metallic elements, optionally in the form of oxide or in presence of oxides ,.
Selon l’invention, une variante consiste en des particules, et en particulier des nanoparticules, comprenant au moins une couche comprenant ou constituée de RDX (cyclotriméthylènetrinitramine).According to the invention, a variant consists of particles, and in particular nanoparticles, comprising at least one layer comprising or consisting of RDX (cyclotrimethylenetrinitramine).
Une variante spécifique de l’invention concerne des particules, et en particulier des nanoparticules, comprenant un cœur constitué ou comprenant de l’aluminium et une ou plusieurs couches constituées ou comprenant du RDX.A specific variant of the invention relates to particles, and in particular to nanoparticles, comprising a core made up or comprising aluminum and one or more layers made up or comprising RDX.
Par exemple, de telles particules sont très intéressantes pour leurs propriétés dans le domaine des explosifs ou de la propulsion.For example, such particles are very interesting for their properties in the field of explosives or propulsion.
Pour de telles applications, on peut citer à titre d’exemple les composés suivants qui peuvent former une ou plusieurs couches des particules, et en particulier des nanoparticules, en association avec de l’aluminium, de préférence l’aluminium formant le cœur de la particule (nanoparticules): oxyde de Cr (VI), oxyde de cuivre (II), oxyde de fer (11,111), permanganate de potassium, oxyde de Bismuth (III), oxyde hydrate de tungstène (VI), un ou plusieurs fluoropolymère, comme par exemple le PTFE ou le viton®, et l’un quelconque de leurs mélanges (formant une ou plusieurs couches de la particule (nanoparticules)).For such applications, mention may be made, by way of example, of the following compounds which can form one or more layers of the particles, and in particular nanoparticles, in combination with aluminum, preferably aluminum forming the core of the particle (nanoparticles): Cr (VI) oxide, copper (II) oxide, iron oxide (11,111), potassium permanganate, Bismuth oxide (III), tungsten hydrate oxide (VI), one or more fluoropolymer, such as PTFE or Viton®, and any of their mixtures (forming one or more layers of the particle (nanoparticles)).
On peut également citer les associations Antimoine-Permanganate de potassium ou Titane-Bore.Mention may also be made of the antimony-potassium permanganate or titanium-boron associations.
Ainsi la présente invention peut comprendre un mélange d’explosifs et de métal ou un mélange d’explosifs et de thermites nanostructurées.Thus, the present invention can comprise a mixture of explosives and metal or a mixture of explosives and nanostructured thermites.
Les particules de l’invention peuvent comprendre à titre d’exemple des composés semiconducteurs, et/ou des co-cristaux ou composites, avantageusement dopés.The particles of the invention can comprise, for example, semiconductor compounds, and / or co-crystals or composites, advantageously doped.
Les composés de l’invention peuvent également comprendre des matériaux fluorescents, en particulier pour des applications médicales, thérapeutiques ou de diagnostic, comme par exemple en radiologie, sans aucune limitation.The compounds of the invention may also comprise fluorescent materials, in particular for medical, therapeutic or diagnostic applications, such as for example in radiology, without any limitation.
Les composés de l’invention peuvent également comprendre des composés actifs d’un point de vue pharmaceutique, notamment pour la préparation de médicaments ou des applications pharmaceutiques ou thérapeutiques. De telles particules permettent notamment d’améliorer la biocompatibilité.The compounds of the invention may also comprise compounds which are active from a pharmaceutical point of view, in particular for the preparation of medicaments or pharmaceutical or therapeutic applications. Such particles make it possible in particular to improve biocompatibility.
Les particules de l’invention peuvent également comprendre des matériaux de catalyse, comme par exemple des matériaux pour la catalyse hétérogène, notamment pour des applications dans la pétrochimie à titre d’exemple, sans être limitatif.The particles of the invention may also include catalysis materials, such as for example materials for heterogeneous catalysis, in particular for applications in petrochemical industry by way of example, without being limiting.
L’invention concerne en outre spécifiquement des particules susceptibles d’être obtenues par un procédé tel que décrit selon l’invention, lesdites particules comprenant un cœur et une écorce.The invention also relates specifically to particles capable of being obtained by a process as described according to the invention, said particles comprising a core and a shell.
L’invention concerne des particules présentant au moins une dimension inférieure à 1000 nm, de préférence la plus grande dimension est inférieure à 1000nm, et comprenant un cœur comprenant ou constitué d’aluminium et une écorce comprenant ou constituée d’au moins un oxyde d’au moins un élément métallique.The invention relates to particles having at least one dimension less than 1000 nm, preferably the largest dimension is less than 1000 nm, and comprising a core comprising or consisting of aluminum and a shell comprising or consisting of at least one oxide d '' at least one metallic element.
L’invention concerne des particules présentant au moins une dimension inférieure à 1000 nm, de préférence la plus grande dimension est inférieure à 1000nm, et comprenant un cœur comprenant ou constitué d’aluminium et une écorce comprenant ou constituée d’un composé explosif.The invention relates to particles having at least one dimension less than 1000 nm, preferably the largest dimension is less than 1000 nm, and comprising a core comprising or consisting of aluminum and a shell comprising or consisting of an explosive compound.
Selon une variante, de telles particules se présentent sous forme de nanoparticules dont toutes les dimensions sont inférieures à 1000 nm, et par exemple inférieures à 100nm.According to a variant, such particles are in the form of nanoparticles whose all dimensions are less than 1000 nm, and for example less than 100 nm.
L’invention concerne en particulier un procédé de fabrication de telles particules et en particulier un procédé de préparation comprenant une brumisation par spray évaporation flash, également connue sous le sigle SFE pour l’acronyme anglais « Spray Flash Evaporation ».The invention relates in particular to a process for manufacturing such particles and in particular a preparation process comprising a misting by flash evaporation spray, also known by the acronym SFE for the English acronym "Spray Flash Evaporation".
L’invention concerne plus spécifiquement un procédé comprenant :The invention relates more specifically to a process comprising:
(a) la dispersion du premier composé sous forme solide dans une phase liquide pour former une composition fluide et la dissolution du deuxième composé, dans une phase liquide identique ou différente de la composition fluide comprenant le premier composé ;(a) dispersing the first compound in solid form in a liquid phase to form a fluid composition and dissolving the second compound, in a liquid phase identical to or different from the fluid composition comprising the first compound;
(b) le chauffage de la composition fluide et de la phase liquide comprenant le deuxième composé s’il constitue une phase différente de la composition fluide, de préférence sous une pression allant de 3 à 300 bars, à une température supérieure au point d’ébullition du liquide ;(b) heating the fluid composition and the liquid phase comprising the second compound if it constitutes a phase different from the fluid composition, preferably under a pressure ranging from 3 to 300 bars, at a temperature above the point of boiling liquid;
(c) l’atomisation de la composition fluide comprenant le premier composé et de la phase liquide comprenant le deuxième composé s’il constitue une phase différente de la composition fluide, l’atomisation étant de préférence réalisée dans une chambre d’atomisation au moyen d’un dispositif de dispersion et sous un angle allant de 30 à 150° à une pression allant de 0,0001 à 2 bar ;(c) atomization of the fluid composition comprising the first compound and of the liquid phase comprising the second compound if it constitutes a phase different from the fluid composition, the atomization preferably being carried out in an atomization chamber by means a dispersing device and at an angle ranging from 30 to 150 ° at a pressure ranging from 0.0001 to 2 bar;
(d) l’obtention desdites particules multi-couches ;(d) obtaining said multi-layer particles;
(e) la séparation de la ou des phases liquides sous forme gazeuse.(e) separation of the liquid phase or phases in gaseous form.
La séparation des liquides des nanoparticules obtenues se produit avantageusement lors de l’atomisation.The separation of liquids from the nanoparticles obtained advantageously occurs during atomization.
Selon une variante, le procédé comprend :According to a variant, the method comprises:
(a) la dispersion du premier composé solide dans un premier liquide pour former une première composition fluide, ladite première composition étant disposée dans un premier réservoir, et la dissolution du deuxième composé dans un deuxième liquide différent du liquide de la première composition, ledit deuxième liquide comprenant le deuxième composé formant une deuxième composition fluide disposée dans un deuxième réservoir ;(a) dispersing the first solid compound in a first liquid to form a first fluid composition, said first composition being disposed in a first reservoir, and dissolving the second compound in a second liquid different from the liquid of the first composition, said second liquid comprising the second compound forming a second fluid composition disposed in a second reservoir;
(b) le chauffage de la première composition, de préférence sous une pression allant de 3 à 300 bar, à une température supérieure au point d’ébullition du liquide, et le chauffage de la deuxième composition, de préférence sous une pression allant de 3 à 300 bar, à une température supérieure au point d’ébullition du liquide ; et (c) l'atomisation simultanée des première et deuxième compositions chauffées de préférence sous pression, dans une chambre d’atomisation au moyen d’au moins un dispositif de dispersion et de préférence sous un angle allant de 30 à 150° à une pression allant de 0,0001 à 2 bar ;(b) heating the first composition, preferably under a pressure ranging from 3 to 300 bar, at a temperature above the boiling point of the liquid, and heating the second composition, preferably under a pressure ranging from 3 at 300 bar, at a temperature above the boiling point of the liquid; and (c) the simultaneous atomization of the first and second compositions, preferably heated under pressure, in an atomization chamber by means of at least one dispersing device and preferably at an angle ranging from 30 to 150 ° at a pressure ranging from 0.0001 to 2 bar;
(d) l’obtention desdites particules multi-couches ;(d) obtaining said multi-layer particles;
(e) la séparation de la ou des phases liquides sous forme gazeuse.(e) separation of the liquid phase or phases in gaseous form.
Selon une autre variante, le procédé comprend :According to another variant, the method comprises:
(a) la préparation d’au moins une composition fluide comprenant au moins un liquide, au moins un premier composé solide organique ou minéral, dispersé dans le liquide, au moins un deuxième composé organique ou minéral, dissous dans le liquide, ladite composition étant disposé dans un réservoir ;(a) the preparation of at least one fluid composition comprising at least one liquid, at least one first organic or inorganic solid compound, dispersed in the liquid, at least one second organic or inorganic compound, dissolved in the liquid, said composition being disposed in a tank;
(b) le chauffage de la composition, de préférence sous une pression allant de 3 à 300 bar, à une température supérieure au point d’ébullition du liquide ;(b) heating the composition, preferably under a pressure ranging from 3 to 300 bar, at a temperature above the boiling point of the liquid;
(c) l'atomisation de la composition dans une chambre d’atomisation au moyen d’au moins un dispositif de dispersion et de préférence sous un angle allant de 30 à 150° à une pression allant de 0,0001 à 2 bar ;(c) atomizing the composition in an atomization chamber by means of at least one dispersing device and preferably at an angle ranging from 30 to 150 ° at a pressure ranging from 0.0001 to 2 bar;
(d) l’obtention desdites particules multi-couches ;(d) obtaining said multi-layer particles;
(e) la séparation de la ou des phases liquides sous forme gazeuse.(e) separation of the liquid phase or phases in gaseous form.
Lorsque le procédé de l’invention comprend le chauffage des première et deuxième compositions, le chauffage des première et deuxième compositions peut être simultané ou indépendant.When the process of the invention comprises heating the first and second compositions, the heating of the first and second compositions can be simultaneous or independent.
Pour une variante spécifique, le procédé de l’invention comprend la dispersion d’au moins un composé solide organique minéral dans un liquide, la dissolution d’au moins un composé organique ou minéral dans un liquide, les liquides comprenant le composé dispersé ou le composé dissout pouvant être identiques ou différents, le chauffage simultané ou indépendant, sous pression, des liquides comprenant le composé dispersé et le composé dissout, l’atomisation des liquides comprenant le composé dispersé et le composé dissout, l’obtention de particules, et notamment de nanoparticules, et la séparation des liquides des nanoparticules obtenues.For a specific variant, the method of the invention comprises the dispersion of at least one solid organic mineral compound in a liquid, the dissolution of at least one organic or mineral compound in a liquid, the liquids comprising the dispersed compound or the dissolved compound can be identical or different, the simultaneous or independent heating, under pressure, of liquids comprising the dispersed compound and the dissolved compound, the atomization of liquids comprising the dispersed compound and the dissolved compound, obtaining particles, and in particular of nanoparticles, and the separation of liquids from the nanoparticles obtained.
Le procédé selon l'invention est avantageusement mis en œuvre de manière continue ou de manière semi-continue. De préférence, il est mis en œuvre de manière continue.The method according to the invention is advantageously implemented continuously or semi-continuously. Preferably, it is implemented continuously.
De manière avantageuse, le procédé selon l'invention comprend la préparation d'un ou plusieurs fluides polyphasiques comprenant :Advantageously, the method according to the invention comprises the preparation of one or more multiphase fluids comprising:
deux à dix composés ; ou deux composés ; ou deux composés en un ratio molaire choisi parmi 1/4, 1/3, 1/2, 1/1, 2/1, 3/1,4/1 ; ou trois composés ; ou trois composés en un ratio molaire X/Y/Z dans lequel X, Y et Z, identiques ou différents, représentent 1, 2, 3 ou 4 ;two to ten compounds; or two compounds; or two compounds in a molar ratio chosen from 1/4, 1/3, 1/2, 1/1, 2/1, 3 / 1.4 / 1; or three compounds; or three compounds in an X / Y / Z molar ratio in which X, Y and Z, identical or different, represent 1, 2, 3 or 4;
quatre composés ; ou quatre composés en un ratio molaire W/X/Y/Z dans lequel W, X, Y et Z, identiques ou différents, représentent 1, 2, 3 ou 4 ;four compounds; or four compounds in a W / X / Y / Z molar ratio in which W, X, Y and Z, identical or different, represent 1, 2, 3 or 4;
cinq composés ; ou cinq composés en un ratio molaire V/W/X/Y/Z dans lequel V, W, X, Y et Z, identiques ou différents, représentent 1, 2, 3 ou 4.five compounds; or five compounds in a V / W / X / Y / Z molar ratio in which V, W, X, Y and Z, identical or different, represent 1, 2, 3 or 4.
De manière préférée, le procédé selon l'invention comprend la préparation d'un ou plusieurs fluides polyphasiques comprenant deux, trois ou quatre composés.Preferably, the method according to the invention comprises the preparation of one or more multiphase fluids comprising two, three or four compounds.
De manière également préférée, le procédé selon l'invention comprend la préparation d’au moins deux phases, une première phase liquide comprenant au moins un composé liquide, appelé premier composé liquide, et au moins un composé solide, organique, minéral ou organométallique, appelé premier composé, et une deuxième phase liquide comprenant au moins un composé liquide, appelé deuxième composé liquide, et au moins un composé, organique, minéral ou organométallique, appelé deuxième composé, dissout dans la phase liquide. Ces phases liquides peuvent chacune indépendamment comprendre plusieurs de ces composés.Also preferably, the method according to the invention comprises the preparation of at least two phases, a first liquid phase comprising at least one liquid compound, called the first liquid compound, and at least one solid, organic, mineral or organometallic compound, called first compound, and a second liquid phase comprising at least one liquid compound, called second liquid compound, and at least one compound, organic, mineral or organometallic, called second compound, dissolved in the liquid phase. These liquid phases can each independently comprise several of these compounds.
Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux pour la préparation de particules, et en particulier des nanoparticules, multicouches de composés choisis parmi les composés énergétiques, les composés pharmaceutiques, les composés phytopharmaceutiques, les composés colorants, les pigments, les encres, les peintures, les métaux, les oxydes métalliques, les composés fluorescents, les composés semiconducteurs, les composés optiques, les composés optoélectroniques..The process according to the invention is particularly advantageous for the preparation of particles, and in particular nanoparticles, multilayers of compounds chosen from energetic compounds, pharmaceutical compounds, phytopharmaceutical compounds, coloring compounds, pigments, inks, paints , metals, metal oxides, fluorescent compounds, semiconductor compounds, optical compounds, optoelectronic compounds ..
Plus particulièrement, le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux pour la préparation de particules, et en particulier des nanoparticules, multicouches de composés parmi les composés énergétiques, les composés pharmaceutiques, les composés phytopharmaceutiques, les métaux, les oxydes métalliques, les composés fluorescents, les composés semi-conducteurs.More particularly, the process according to the invention is particularly advantageous for the preparation of particles, and in particular nanoparticles, multilayers of compounds among energetic compounds, pharmaceutical compounds, phytopharmaceutical compounds, metals, metal oxides, fluorescent compounds , semiconductor compounds.
Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux pour la préparation de particules, et en particulier des nanoparticules, multicouches de composés choisis parmi les composés métalliques, leurs oxydes, et l’un quelconque de leurs mélanges.The process according to the invention is particularly advantageous for the preparation of particles, and in particular nanoparticles, multilayers of compounds chosen from metal compounds, their oxides, and any one of their mixtures.
En particulier, le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux pour la préparation de particules, et en particulier des nanoparticules, comprenant un cœur et une couche superficielle de composés choisis parmi les composés métalliques, leurs oxydes, et l’un quelconque de leurs mélanges.In particular, the method according to the invention is particularly advantageous for the preparation of particles, and in particular nanoparticles, comprising a core and a surface layer of compounds chosen from metal compounds, their oxides, and any one of their mixtures .
De préférence, le procédé selon l'invention est mis en œuvre pour la préparation de particules, et en particulier des nanoparticules, multicouches de composés choisis parmi les composés énergétiques, les composés pharmaceutiques, les composés phytopharmaceutiques.Preferably, the method according to the invention is implemented for the preparation of particles, and in particular nanoparticles, multilayers of compounds chosen from energetic compounds, pharmaceutical compounds, phytopharmaceutical compounds.
De manière également avantageuse, le procédé selon l'invention permet de préparer des particules, et en particulier des nanoparticules, multicouches dont la taille est micrométrique ou qui possèdent au moins une dimension inférieure à 500 pm, de préférence qui possèdent au moins une dimension inférieure à 100 pm.Also advantageously, the method according to the invention makes it possible to prepare particles, and in particular nanoparticles, multilayers whose size is micrometric or which have at least one dimension less than 500 μm, preferably which have at least one dimension at 100 pm.
De manière également avantageuse, le procédé selon l'invention permet de préparer des particules, et en particulier des nanoparticules, multicouches dont la taille est submicrométrique ou qui possèdent au moins une dimension comprise entre 100 et 1 000 nm.Also advantageously, the method according to the invention makes it possible to prepare particles, and in particular nanoparticles, multilayers whose size is submicrometric or which have at least one dimension of between 100 and 1000 nm.
Par « taille » de particules on désigne le diamètre ou la plus petite dimension pour des particules non sensiblement sphériques, et avantageusement l’ensemble des dimensions des particules. La taille des particules peut être mesurée par microscopie électronique à balayage et par transmission.By “size” of particles is meant the diameter or the smallest dimension for particles that are not substantially spherical, and advantageously all of the dimensions of the particles. Particle size can be measured by scanning electron microscopy and by transmission.
De manière préférée, le procédé selon l'invention permet de préparer des particules, et en particulier des nanoparticules, multicouches dont la taille est nanométrique ou qui possèdent au moins une dimension inférieure à 100 nm.Preferably, the method according to the invention makes it possible to prepare particles, and in particular nanoparticles, multilayers whose size is nanometric or which have at least one dimension less than 100 nm.
De manière plus préférée, les particules, et en particulier les nanoparticules, multicouches préparées selon l'invention ont une taille allant de 2 à 100 nm ; ou allant de 5 à 90 nm ; ou allant de 10 à 80 nm ; ou allant de 50 à 300 nm ; ou allant de 50 à 200 nm ; ou allant de 50 à 120 nm ; ou allant de 10 à 100 nm ; ou allant de 60 à 100 nm.More preferably, the particles, and in particular the nanoparticles, multilayers prepared according to the invention have a size ranging from 2 to 100 nm; or ranging from 5 to 90 nm; or ranging from 10 to 80 nm; or ranging from 50 to 300 nm; or ranging from 50 to 200 nm; or ranging from 50 to 120 nm; or ranging from 10 to 100 nm; or ranging from 60 to 100 nm.
Selon une variante, les composés solides formant le cœur des particules ont, indépendamment, une taille (diamètre ou plus petite dimension), identique ou différente, allant de 2 à 1 000 nm, de préférence allant de 1 à 50 nm, plus préférentiellement allant de 1 à 30 nm. Il s’agit ici de la taille des composés formant le cœur des particules de l’invention.According to a variant, the solid compounds forming the core of the particles have, independently, a size (diameter or smaller dimension), identical or different, ranging from 2 to 1000 nm, preferably ranging from 1 to 50 nm, more preferably ranging from 1 to 30 nm. This is the size of the compounds forming the core of the particles of the invention.
Selon une variante, une couche des particules a, indépendamment, une épaisseur, identique ou différente, allant de 2 à 1 000 nm, de préférence allant de 1 à 50 nm, plus préférentiellement allant de 1 à 30 nm.According to a variant, a layer of the particles has, independently, a thickness, identical or different, ranging from 2 to 1000 nm, preferably ranging from 1 to 50 nm, more preferably ranging from 1 to 30 nm.
Selon une variante le procédé comprend la préparation de particules comprenant plusieurs couches entourant le cœur des particules. On peut par exemple préparer de telles particules par itération du procédé selon l’invention en réutilisant les particules formées par le procédé, c’est-à-dire que les particules formées par le procédé de l’invention comprenant un cœur et une ou plusieurs couches superficielles subissent une nouvelle fois le procédé de l’invention pour déposer en surface au moins une nouvelle couche superficielle. Ainsi les particules dispersées dans l’étape a) peuvent être ellesmêmes des particules comprenant un cœur et une ou plusieurs couches superficielles. Selon cette variante à chaque mise en œuvre du procédé de l’invention, une ou plusieurs couches superficielles additionnelles sont déposées sur les particules.According to a variant, the method comprises the preparation of particles comprising several layers surrounding the core of the particles. One can for example prepare such particles by iteration of the process according to the invention by reusing the particles formed by the process, that is to say that the particles formed by the process of the invention comprising a core and one or more surface layers again undergo the process of the invention to deposit at least one new surface layer on the surface. Thus the particles dispersed in step a) can themselves be particles comprising a core and one or more surface layers. According to this variant at each implementation of the method of the invention, one or more additional surface layers are deposited on the particles.
Selon une variante le procédé comprend la préparation de particules comprenant plusieurs couches entourant le cœur des particules en mettant en œuvre des composés présentant des solubilités différentes dans les liquides dans lesquels ils sont dissous. Par exemple, lorsque les solubilités sont suffisamment différentes, le composé le moins soluble est déposé en premier sur la surface des particules puis le composé le plus soluble est déposé en surface de la couche du composé (le moins soluble) déjà déposé en surface des particules.According to a variant, the method comprises the preparation of particles comprising several layers surrounding the core of the particles by using compounds having different solubilities in the liquids in which they are dissolved. For example, when the solubilities are sufficiently different, the least soluble compound is deposited first on the surface of the particles and then the most soluble compound is deposited on the surface of the layer of the compound (the least soluble) already deposited on the surface of the particles. .
Selon une variante, le procédé comprend la dispersion composé destiné à former le cœur des particules dans un premier liquide comprenant un composé destiné à former la première couche de surface et la dissolution dans un seconde liquide d’un composé destiné à former la seconde couche de surface. De préférence, la solubilité dans le second liquide du composé destiné à former la seconde couche de surface est plus élevée que la solubilité dans le premier liquide le composé destiné à former la première couche de surface.According to a variant, the method comprises the compound dispersion intended to form the core of the particles in a first liquid comprising a compound intended to form the first surface layer and the dissolution in a second liquid of a compound intended to form the second layer area. Preferably, the solubility in the second liquid of the compound intended to form the second surface layer is higher than the solubility in the first liquid the compound intended to form the first surface layer.
Le choix du ou des liquides peut notamment être adapté en fonction du composé à disperser ou du composé à dissoudre.The choice of liquid (s) can in particular be adapted according to the compound to be dispersed or the compound to be dissolved.
De manière préférée, le ou les liquides mis en œuvre ont un point d’ébullition inférieur à 80 °C ou inférieur à 60 °C. Comme solvant, on peut citer les alcanes, par exemple le pentane (PE= 36 °C) ou l’hexane (PE= 68 °C) ; les alcools, par exemple le méthanol (PE= 65 °C) ou l’éthanol (PE= 78-79 °C) ; les thiols, par exemple l’éthane-thiol (PE= 35 °C) ; les aldéhydes, par exemple l’éthanal (PE= 20 °C) ou l’aldéhyde propionique (PE= 48 °C) ; les cétones, par exemple l’acétone (PE= 56 °C) ; les éthers, par exemple le méthyl-tert-butyl éther (PE= 55 °C) ou le tetrahydrofurane (PE= 66 °C) ; les esters d’acides, notamment les esters d’acide formique, par exemple le formiate de méthyle (PE= 32 °C), les esters d’acide acétique, par exemple l’acétate de méthyle (PE= 5758 °C) ; les amines, par exemple la triméthylamine (PE= 2-3 °C).Preferably, the liquid or liquids used have a boiling point below 80 ° C or below 60 ° C. As solvent, there may be mentioned alkanes, for example pentane (PE = 36 ° C) or hexane (PE = 68 ° C); alcohols, for example methanol (PE = 65 ° C) or ethanol (PE = 78-79 ° C); thiols, for example ethane-thiol (PE = 35 ° C); aldehydes, for example ethanal (PE = 20 ° C) or propionic aldehyde (PE = 48 ° C); ketones, for example acetone (PE = 56 ° C); ethers, for example methyl tert-butyl ether (PE = 55 ° C) or tetrahydrofuran (PE = 66 ° C); acid esters, in particular esters of formic acid, for example methyl formate (PE = 32 ° C), esters of acetic acid, for example methyl acetate (PE = 5758 ° C); amines, for example trimethylamine (PE = 2-3 ° C).
Avantageusement, la composition comprenant le composé solide dispersé comprend également au moins un agent dispersant.Advantageously, the composition comprising the dispersed solid compound also comprises at least one dispersing agent.
De manière préférée, le procédé selon l’invention comprend une étape finale de récupération des particules, et en particulier des nanoparticules, multicouches.Preferably, the method according to the invention comprises a final step of recovering multilayer particles, and in particular nanoparticles.
Avantageusement, la récupération des particules, et en particulier les nanoparticules, multicouches est réalisée au moyen d’un ou plusieurs dispositifs choisis parmi un séparateur électrostatique, un cyclone, un cyclone comprenant un dispositif électrostatique.Advantageously, the recovery of the multilayer particles, and in particular the nanoparticles, is carried out by means of one or more devices chosen from an electrostatic separator, a cyclone, a cyclone comprising an electrostatic device.
Les conditions de mise en œuvre du procédé selon l'invention peuvent varier assez largement, notamment en fonction des composés formant les particules, et en particulier les nanoparticules, multicouches ou bien en fonction des liquides utilisés.The conditions for implementing the method according to the invention can vary quite widely, in particular as a function of the compounds forming the particles, and in particular the nanoparticles, which are multilayered or else as a function of the liquids used.
De manière avantageuse, le chauffage des compositions est effectué sous une pression allant de 5 à 150 bar ou allant de 10 à 60 bar. Lors de la mise en œuvre de plusieurs solutions, le chauffage respectif de chaque solution peut être effectué sous une pression allant de 5 à 150 bar ou allant de 10 à 60 bar qui peut être identique ou différente pour chaque composition.Advantageously, the heating of the compositions is carried out under a pressure ranging from 5 to 150 bar or ranging from 10 to 60 bar. When implementing several solutions, the respective heating of each solution can be carried out under a pressure ranging from 5 to 150 bar or ranging from 10 to 60 bar which can be the same or different for each composition.
De manière également avantageuse, le chauffage des compositions est effectué sous pression d’un gaz inerte choisi parmi l’azote, l’argon, l’hélium, le néon, le xénon.Also advantageously, the heating of the compositions is carried out under pressure of an inert gas chosen from nitrogen, argon, helium, neon, xenon.
Lors de l’atomisation des compositions, la pression est avantageusement comprise entre 0,001 et 2 bar.During the atomization of the compositions, the pressure is advantageously between 0.001 and 2 bar.
Le dispositif de dispersion mis en œuvre lors de l’atomisation des compositions est avantageusement choisi parmi une buse à cône creux, une buse à cône plein, une buse à jet plat, une buse à jet rectiligne, un atomiseur pneumatique et leurs associations. Une buse à cône creux est particulièrement avantageuse.The dispersing device used during the atomization of the compositions is advantageously chosen from a hollow cone nozzle, a solid cone nozzle, a flat jet nozzle, a rectilinear jet nozzle, a pneumatic atomizer and their combinations. A hollow cone nozzle is particularly advantageous.
De manière générale, l'atomisation peut être effectuée sous un angle pouvant varier très largement. L'angle d'atomisation peut ainsi être proche de 180 °, par exemple de 170 ° ou encore de 150 ° ou de 120 °. On peut également citer une gamme d'angle d'atomisation allant de 60 à 80 °.In general, atomization can be carried out at an angle which can vary widely. The atomization angle can thus be close to 180 °, for example 170 ° or even 150 ° or 120 °. We can also cite a range of atomization angles from 60 to 80 °.
Ces conditions s'appliquent également lors de l'atomisation d'au moins deux compositions.These conditions also apply when atomizing at least two compositions.
L'invention concerne également un dispositif permettant la mise en œuvre du procédé lorsqu'il met en œuvre au moins deux compositions. Ainsi, l’invention fournit un dispositif de préparation de particules, et de préférence de nanoparticules, d’au moins deux composés formant des particules, et de préférence des nanoparticules, comprenant :The invention also relates to a device allowing the implementation of the method when it implements at least two compositions. Thus, the invention provides a device for preparing particles, and preferably nanoparticles, of at least two compounds forming particles, and preferably nanoparticles, comprising:
au moins deux réacteurs comprenant chacunat least two reactors each comprising
- une alimentation d'un ou plusieurs fluides comprenant le premier et le second composés et du ou des liquides ;a supply of one or more fluids comprising the first and second compounds and of the liquid or liquids;
- au moins un dispositif de mise sous pression pouvant aller de 3 à 300 bar ;- at least one pressurizing device which can range from 3 to 300 bar;
- au moins un dispositif de chauffage ;- at least one heating device;
une chambre d’atomisation comprenant :an atomization chamber comprising:
- au moins un dispositif de dispersion d’au moins un fluide, polyphasique, sous un angle allant de 30 à 150° et à une pression allant de 0,0001 à 2 bar ;- at least one device for dispersing at least one fluid, multiphase, at an angle ranging from 30 to 150 ° and at a pressure ranging from 0.0001 to 2 bar;
- au moins un dispositif de séparation de liquides ;- at least one device for separating liquids;
un ou plusieurs dispositifs de récupération des nanoparticules de composés choisis parmi un séparateur électrostatique, un cyclone, un cyclone comprenant un dispositif électrostatique.one or more devices for recovering nanoparticles from compounds chosen from an electrostatic separator, a cyclone, a cyclone comprising an electrostatic device.
Un mode de mise en œuvre d’un dispositif selon l’invention est représenté par la figure 1. Le dispositif est composé de quatre parties principales : un ensemble de deux réservoirs (1 et T) pour le stockage sous forte pression des fluides contenant la ou les substances à atomiser, une chambre d’atomisation comprenant deux buses chauffées (3) intégrées, deux cyclones axiaux (5) montés en parallèle et permettant une production semi-continue, une pompe à vide (6).An embodiment of a device according to the invention is shown in FIG. 1. The device is composed of four main parts: a set of two reservoirs (1 and T) for the storage under high pressure of the fluids containing the or the substances to be atomized, an atomization chamber comprising two integrated heated nozzles (3), two axial cyclones (5) mounted in parallel and allowing semi-continuous production, a vacuum pump (6).
Dans les réservoirs (1 et T) de 5 L contenant le fluide avec les premier et deuxième composés, on applique une surpression d’azote comprimé. Dans un premier temps, cette surpression permet de déplacer l’oxygène et empêche l’évaporation du fluide. Le débit volumique dans ce système est induit par la surpression d’azote comprimé.In the 5 L tanks (1 and T) containing the fluid with the first and second compounds, an overpressure of compressed nitrogen is applied. At first, this overpressure displaces oxygen and prevents the evaporation of the fluid. The volume flow in this system is induced by the overpressure of compressed nitrogen.
Des filtres (2 et 2’) par exemple de 15 pm refoulent toutes les impuretés solides, ayant une dimension ne permettant pas le passage des filtres, dans le fluide initial. Les filtres permettent le passage du premier composé solide, en général sous la forme de nanoparticules.Filters (2 and 2 ’), for example of 15 μm, push all the solid impurities, having a dimension which does not allow the passage of the filters, into the initial fluid. The filters allow the passage of the first solid compound, generally in the form of nanoparticles.
Deux buses à cône creux (3), chacune équipée d'un système de chauffage électrique, sont installées côte à côte dans la chambre d’atomisation. On contrôle les paramètres de pression, de température et de distribution de la taille des particules. Le type de branchement permet un changement rapide des buses. La température du chauffage électrique est choisie par l’utilisateur et régulée automatiquement. Les buses sont orientées l’une par rapport à l’autre de manière à ce que leurs jets s’interpénétrent.Two hollow cone nozzles (3), each fitted with an electric heating system, are installed side by side in the atomization chamber. The parameters of pressure, temperature and distribution of the particle size are controlled. The type of connection allows quick change of the nozzles. The temperature of the electric heater is chosen by the user and automatically regulated. The nozzles are oriented relative to each other so that their jets interpenetrate.
Un réservoir ou bac de liquide (4) est rempli avec le même liquide que le réservoir (1) et sert à rincer la conduite et la buse après utilisation. De même, le réservoir ou bac de liquide (4’) est rempli avec le même liquide que le réservoir (1 ’).A tank or liquid tank (4) is filled with the same liquid as the tank (1) and is used to rinse the line and the nozzle after use. Likewise, the tank or liquid container (4 ’) is filled with the same liquid as the tank (1’).
Les cyclones axiaux (5) sont installés en parallèle. Pendant l’opération, seul un cyclone est en service ; le deuxième cyclone est en veille. Grâce à la force centrifuge, les particules solides se déposent à l’intérieur du cyclone, les composants gazeux quittent le cyclone par un tuyau plongeur. Pour vider le cyclone, on ouvre d’abord le circuit conduisant vers le second cyclone, pour ensuite fermer le premier circuit conduisant vers le premier cyclone.The axial cyclones (5) are installed in parallel. During the operation, only one cyclone is in service; the second cyclone is on standby. Thanks to centrifugal force, the solid particles settle inside the cyclone, the gaseous components leave the cyclone by a plunger pipe. To empty the cyclone, the circuit leading to the second cyclone is first opened, and then the first circuit leading to the first cyclone is closed.
La pompe à vide (6) assure un écoulement permanent dans l’installation et permet d’extraire les vapeurs de liquides du système.The vacuum pump (6) ensures a permanent flow in the installation and allows the extraction of liquid vapors from the system.
La présente invention permet de produire par exemple des structures de particules multi-couches de manière continue et reproductible, et est dans un sens plus performante que les procédés de type discontinus (Batch) telles que les procédés sol-gel. Notamment, la présente invention est beaucoup plus performante en termes de quantité des produits élaborés et de qualité des produits obtenus, notamment en regard de la morphologie, de la pureté, etc.The present invention makes it possible to produce, for example, multilayer particle structures in a continuous and reproducible manner, and is in a sense more efficient than batch type processes (batch) such as sol-gel processes. In particular, the present invention is much more efficient in terms of the quantity of products produced and the quality of the products obtained, in particular with regard to morphology, purity, etc.
Le procédé selon la présente invention est plus performant que les techniques continues ou discontinues classiques dans les différents domaines d’applications visés qui sont notamment :The method according to the present invention is more efficient than the conventional continuous or discontinuous techniques in the various fields of targeted applications which are in particular:
Pour les nanothermites cœur-écorce, l’invention permet de préparer de telles nanothermites très réactives et peu sensibles, produites en continu et en grande quantité. La formation d’un dépôt d’oxyde périphérique qui entoure par exemple l’aluminium, réduit très fortement les sensibilités à la friction et à l’électricité statique par rapport aux matériaux produits selon d’autres techniques comme par exemple le mélange physique des deux composants. De plus, les techniques d’enrobage de type batch de l’aluminium par les oxydes, impliquent toujours des quantités non négligeables de matière qui représentent aussi un danger en cas de combustion accidentelle de la thermique, spécialement dans les cas de procédés nécessitant une thermolyse pour synthétiser l’oxyde autour de l’aluminium. La technique selon la présente invention présente l’avantage de ne traiter qu’une quantité de matière minime à chaque instant, contrairement à la technique discontinue qui implique la totalité de l’échantillon.For core-shell nanothermites, the invention makes it possible to prepare such highly reactive and insensitive nanothermites, produced continuously and in large quantities. The formation of a peripheral oxide deposit that surrounds, for example, aluminum, greatly reduces the sensitivities to friction and static electricity compared to materials produced by other techniques such as, for example, the physical mixing of the two. components. In addition, the batch coating techniques of aluminum with oxides always involve non-negligible quantities of material which also represent a danger in the event of accidental combustion of the thermal, especially in the cases of processes requiring thermolysis. to synthesize the oxide around the aluminum. The technique according to the present invention has the advantage of only treating a minimal quantity of material at any time, unlike the discontinuous technique which involves the entire sample.
Les particules comprenant des nanothermites et des explosifs (nanométriques) produites en continu selon l’invention permettent une mise en détonation des explosifs sont secondaires et peuvent être utilisées comme produits de substitution aux explosifs primaires sensibles, contenant des éléments chimiques interdits par les réglementations environnementales en vigueur de type REACH par exemple.The particles comprising nanothermites and explosives (nanometric) produced continuously according to the invention allow detonation of the explosives are secondary and can be used as substitutes for sensitive primary explosives, containing chemical elements prohibited by environmental regulations. REACH-like force for example.
L’invention est encore particulièrement adaptée dans le domaine de l’élaboration de semi-conducteurs à bande interdite adaptée et ajustée pour augmenter le rendement des systèmes photocatalytiques ou de photoconversion. A titre d’exemple, la présente invention permet la réalisation de structures composites sous forme de particules cœurécorce contenant un cœur d’oxyde de fer ou un autre oxyde et au moins une écorce ou couche périphérique ou superficielle à base de dioxyde de titane.The invention is also particularly suitable in the field of the production of forbidden band semiconductors adapted and adjusted to increase the efficiency of photocatalytic or photoconversion systems. By way of example, the present invention allows the production of composite structures in the form of core-shell particles containing a core of iron oxide or another oxide and at least one shell or peripheral or surface layer based on titanium dioxide.
Dans le domaine médical, l’invention permet d’augmenter le pouvoir traçant pour le diagnostic, en particulier en radiologie et en imagerie médicale en général.In the medical field, the invention makes it possible to increase the tracing power for diagnosis, in particular in radiology and medical imaging in general.
Dans le domaine pharmaceutique, invention permet l’élaboration de matériaux possédant une biocompatibilité améliorée, et par exemple l’enrobage de substances toxiques ou dont la toxicité est à diminuer par au moins une écorce ou couche superficielle biocompatible. Ainsi la présente invention est particulièrement avantageuse en chimiothérapie afin de limiter la toxicité des composés utilisés.In the pharmaceutical field, the invention allows the development of materials having improved biocompatibility, and for example the coating of toxic substances or whose toxicity is to be reduced by at least one bark or biocompatible surface layer. Thus the present invention is particularly advantageous in chemotherapy in order to limit the toxicity of the compounds used.
Avantageusement, l’invention permet également de fournir un recyclage des liquides utilisés.Advantageously, the invention also makes it possible to provide recycling of the liquids used.
Sur les figures :In the figures:
La figure 1 représente un schéma du dispositif pour l’élaboration des particules de l’invention.FIG. 1 represents a diagram of the device for the preparation of the particles of the invention.
La figure 2 représente des particules cœur-écorce dans laquelle le cœur est constitué par du nanoaluminium et l’écorce par de l’oxyde de fer (Fe2O3) observées par MET à haute résolution.FIG. 2 represents core-shell particles in which the core is constituted by nanoaluminium and the shell by iron oxide (Fe 2 O 3 ) observed by TEM at high resolution.
La figure 3 représente un diffractogramme aux rayons X (XRD - X-ray diffraction) de nanoparticules comprenant un cœur de nanoaluminium et une écorce de RDX avec en abscisse 2teta (2Θ) et en ordonnée l’intensité XRD.FIG. 3 represents an X-ray diffractogram (XRD - X-ray diffraction) of nanoparticles comprising a nanoaluminum core and an RDX bark on the abscissa 2teta (2Θ) and on the ordinate the intensity XRD.
La figure 4 représente schématiquement une structure de nanoparticules selon la figure 3.FIG. 4 schematically represents a structure of nanoparticles according to FIG. 3.
Les différents aspects de l'invention sont illustrés par les exemples qui suivent.The various aspects of the invention are illustrated by the examples which follow.
Exemple 1 : préparation de nanoparticulesEXAMPLE 1 Preparation of Nanoparticles
Des nanoparticules selon l'invention ont été préparées à partir de nanoaluminium (cœur ou noyau) et d'oxyde de fer (couche ou écorce). Ces nanoparticules sont présentées en figure 2.Nanoparticles according to the invention were prepared from nanoaluminium (core or nucleus) and iron oxide (layer or shell). These nanoparticles are presented in Figure 2.
Les nanoparticules de nanoaluminium sont dispersées dans un liquide contenant également de l’oxyde de fer dissout. Le fluide est maintenu sous agitation.The nanoparticles of nanoaluminium are dispersed in a liquid also containing dissolved iron oxide. The fluid is kept under stirring.
Les nanoparticules ont été préparées de manière continue au moyen du dispositif décrit dans la demande de brevet internationale WO-2013/117671 selon un procédé d'évaporation instantanée d’un fluide comprenant les composés à atomiser qui est surchauffé et comprimé. Au cours du procédé, le fluide subit une très forte chute de la pression au moment d'être atomisée au moyen d'une buse à cône creux.The nanoparticles were prepared continuously using the device described in international patent application WO-2013/117671 according to a process for instant evaporation of a fluid comprising the compounds to be atomized which is overheated and compressed. During the process, the fluid undergoes a very strong drop in pressure when being atomized by means of a hollow cone nozzle.
Les composés à atomiser sont dissous ou dispersés dans un liquide dont le point d'ébullition est inférieur à 60 °C. Les composés et les liquides ainsi que les paramètres de réaction mis en œuvre sont présentés dans le tableau 1.The compounds to be atomized are dissolved or dispersed in a liquid with a boiling point below 60 ° C. The compounds and the liquids as well as the reaction parameters used are presented in Table 1.
Tableau 1 : Aluminium/Oxyde de FerTable 1: Aluminum / Iron Oxide
Le fluide est comprimé (40 à 60 bar) puis atomisé dans une chambre d'atomisation au moyen d'une buse à cône creux chauffée.The fluid is compressed (40 to 60 bar) and then atomized in an atomization chamber by means of a heated hollow cone nozzle.
La pression dans la chambre d'atomisation (5 mbar) est obtenue au moyen d'une pompe à vide (35 m3/h).The pressure in the atomization chamber (5 mbar) is obtained by means of a vacuum pump (35 m 3 / h).
Exemple 2 : préparation de nanoparticulesEXAMPLE 2 Preparation of Nanoparticles
Des nanoparticules selon l'invention ont été préparées selon l’exemple 1 à partir d'aluminium (cœur ou noyau) et de RDX (couche ou écorce). Ces nanoparticules sont présentées en figure 3.Nanoparticles according to the invention were prepared according to Example 1 from aluminum (core or core) and RDX (layer or shell). These nanoparticles are presented in Figure 3.
Les paramètres du procédé sont résumés dans le tableau 2 ci-dessous :The process parameters are summarized in Table 2 below:
Tableau 2 : Aluminium/RDXTable 2: Aluminum / RDX
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