第六章粉体学基础.ppt

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1、第六章粉体学基第六章粉体学基础学习要求学习要求掌握掌握|粉体的密度|空隙率熟悉熟悉|粒径、粒度分布概念|粒子形态分类、粒子比表面积、空隙率的计算|粉体的流动性及其表示方法了解了解|粉体、粉体学概念；|粉体的充填性；|粉体的吸湿性、润湿性概述概述 1粉体的基本性质粉体的基本性质 2粉体的性质粉体的性质 3黏附性与黏着性黏附性与黏着性 4章节安排章节安排5粉体的压缩性质粉体的压缩性质 第一节第一节概述概述 3、粒子是指粉体中不能再分离的运动单位。但习惯上，将粒子是指粉体中不能再分离的运动单位。但习惯上，将100m的粒子叫的粒子叫“粉粉”，100m的粒子叫的粒子叫“粒粒”。因此，通常说。因此，通常说

2、的的“粉末粉末”、“粉粒粉粒”或或“粒子粒子”都属于粉体学的研究范畴。都属于粉体学的研究范畴。粒子不一定都是单一结晶体，而是处于多个粒子聚结在一起的状粒子不一定都是单一结晶体，而是处于多个粒子聚结在一起的状态。为了区别单一的粒子和聚结的粒子，将单一结晶粒子称为一级粒态。为了区别单一的粒子和聚结的粒子，将单一结晶粒子称为一级粒子（子（primary particle），将一级粒子的聚结体称为二级粒子），将一级粒子的聚结体称为二级粒子（second particle）。）。因此，在粉体的处理过程中，以下两种聚结体都属于二级粒子：因此，在粉体的处理过程中，以下两种聚结体都属于二级粒子：（1）由范德华

3、力、静电力等弱结合力的作用而发生的不规则絮凝）由范德华力、静电力等弱结合力的作用而发生的不规则絮凝物（物（random floc）；）；（2）由粘合剂的强结合力的作用聚集在一起的聚结物）由粘合剂的强结合力的作用聚集在一起的聚结物（agglomerate）。）。1、粉体是无数个固体粒子集合体的总称。、粉体是无数个固体粒子集合体的总称。2、粉体学（、粉体学（micromeritics）是研究粉体的基本性质及其应用的科学）是研究粉体的基本性质及其应用的科学 具有与液体相类似的流动性；具有与液体相类似的流动性；具有与气体相类似的压缩性；具有与气体相类似的压缩性；具有固体的抗变形能力。具有固体的抗变形能

4、力。粉体学是药剂学的基础理论，对制剂的处方设粉体学是药剂学的基础理论，对制剂的处方设计、制剂的制备、质量控制、包装等都有重要计、制剂的制备、质量控制、包装等都有重要指导意义。指导意义。4、粉粉体体的的物物态态特特征征：第二节第二节 粉体粒子的性质粉体粒子的性质一、粒子径与粒度分布二、粒子形状三、粒子的比表面积对于一个不规则粒子，其粒子径的测定方法不对于一个不规则粒子，其粒子径的测定方法不同，其物理意义不同，测定值也不同。同，其物理意义不同，测定值也不同。粉粉体体的的粒粒子子大大小小也也称称粒粒度度，含含有有粒粒子子大大小小和和粒粒子分布双重含义，是粉体的基础性质。子分布双重含义，是粉体的基础性

5、质。一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布1.几何学粒子径几何学粒子径根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用显微镜法、库尔特计数法等测定。(1)三轴径：在粒子的平面投影图上测定长径三轴径：在粒子的平面投影图上测定长径l与短径与短径b，在投影，在投影平面的垂直方向测定粒子的厚度平面的垂直方向测定粒子的厚度h。反映粒子的实际尺寸。反映粒子的实际尺寸。(2)定向径（投影径）：定向径（投影径）：Feret径径(或或Green径径)：定方向接线径，即一定方向的平行线：定方向接线径，即一定方向的平行线将粒子的投影面外接时平行线间的距离。将粒子的投影面外接时平行线间的距离。Martin径：定方向等分径，即一定方

6、向的线将粒子投影面积等径：定方向等分径，即一定方向的线将粒子投影面积等份分割时的长度。份分割时的长度。Krummbein径：定方向最大径，即在一定方向上分割粒子投径：定方向最大径，即在一定方向上分割粒子投影面的最大长度。影面的最大长度。（一一）粒粒子子径径一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布几何学粒子径几何学粒子径筛分径筛分径沉降速度相当径沉降速度相当径（3）圆相当径：）圆相当径：面积相当径：等投影面积圆相当径，即与粒子的投影面积相同面积相当径：等投影面积圆相当径，即与粒子的投影面积相同 圆的直径，常用圆的直径，常用DH。周长相当径：等投影周长圆相当径，即与粒子的投影圆相同周长相当径：等投影

7、周长圆相当径，即与粒子的投影圆相同 圆的直径，常用圆的直径，常用DL。（4）球相当径）球相当径 体积相当径（体积相当径（equivalent volume diameter)：与粒子的体积：与粒子的体积相同的球体直径，常用相同的球体直径，常用DV。表面积相当径（表面积相当径（equivalent surface diameter)：与粒子的表：与粒子的表面积相同的球体直径面积相同的球体直径,常用常用DS。比表面积相当径（比表面积相当径（equivalent specific durface diameter)：与：与粒子的比表面积相同的球体直径粒子的比表面积相同的球体直径,常用常用DSV。（一

8、一）粒粒子子径径 1.几几何何学学粒粒子子径径一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布（一一）粒粒子子径径 2.沉沉降降速速度度相相当当径径一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布在液相中与粒子的沉降速度相同的球形粒子的直径。在液相中与粒子的沉降速度相同的球形粒子的直径。据据Stocks方程计算所得，因此有叫方程计算所得，因此有叫Stocks 径，记作径，记作 DStk.DStk=18/g(p-1)h/t 1/2式中，式中，p，1分别表示被测粒子与液相的密度；分别表示被测粒子与液相的密度；液相的粘度；液相的粘度；h等速沉降距离；等速沉降距离；t沉降时间。沉降时间。又称细孔通过相当径。当粒子通过粗筛

9、网且被截留在细又称细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，筛网时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，记作记作DA。算术平均径算术平均径：DA=(a+b)/2几何平均径：几何平均径：DA=(ab)1/2式中，式中，a粒子通过的粗筛网直径；粒子通过的粗筛网直径；b粒子被截留的细筛网直径。粒子被截留的细筛网直径。（一一）粒粒子子径径 3.筛筛分分径径一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布 粒度分布（粒度分布（particles size distribution)表示不表示不同粒径的粒子群在粉体中所分布的情况，反映粒子大同粒径的粒子群在粉

10、体中所分布的情况，反映粒子大小的均匀程度。小的均匀程度。（二）粒度分布一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布 1.频率分布与累积分布频率分布与累积分布 频率分布（频率分布（frequncy size distribution）表示与各）表示与各个粒径相对应得粒子在全粒子群中所占的百分数（微分个粒径相对应得粒子在全粒子群中所占的百分数（微分型）型）累积分布（累积分布（cumulative size distribution)表示小于表示小于（pass）或大于（）或大于（on）某粒径的粒子在全粒子群中所）某粒径的粒子在全粒子群中所占的百分数（积分型）。占的百分数（积分型）。一一、粒粒子子径径与与粒

11、粒度度分分布布（二）粒度分布 百分数的基准可用个数基准（百分数的基准可用个数基准（count basis）、质量基准）、质量基准（mass basis）、面积基准（）、面积基准（surface basis）、体积基准）、体积基准（volumn basis）、长度基准（）、长度基准（length basis）等表示。）等表示。表示粒度分布时必须注明测定基准，不同的测定基准，所获得表示粒度分布时必须注明测定基准，不同的测定基准，所获得的粒度分布曲线也不一样。的粒度分布曲线也不一样。不同基准的粒度分布理论上可以互相换算。不同基准的粒度分布理论上可以互相换算。实际应用较多的是实际应用较多的是质量和个数

12、质量和个数基准分布基准分布。一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布（二）粒度分布是指由不同粒径组成的粒子群的平均粒径。中位径是最是指由不同粒径组成的粒子群的平均粒径。中位径是最常用的平均径，也叫中值径，在累积分布中累积值正好常用的平均径，也叫中值径，在累积分布中累积值正好为为50%所对应的粒子径，常用所对应的粒子径，常用D50表示。表示。（三三）平平均均粒粒子子径径一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布粒径的测定方法与适用范围粒径的测定方法与适用范围测定方法 粒子径(m)光学显微镜 0.5电子显微镜 0.001筛分法 40 沉降法 0.5200气体透过法 1100 氮气吸附法 0.031库尔特

13、计数法 1600一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布（四）粒子径的测定方法（四）粒子径的测定方法 是将粒子放在显微镜下，根据投影像测得粒是将粒子放在显微镜下，根据投影像测得粒径的方法，主要测定几何粒径。径的方法，主要测定几何粒径。光学显微镜可以测定微米级的粒径，电子显光学显微镜可以测定微米级的粒径，电子显微镜可以测定纳米级的粒径。测定时应避免粒子微镜可以测定纳米级的粒径。测定时应避免粒子间的重叠，以免产生测定的误差。间的重叠，以免产生测定的误差。主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。（四四）粒粒子子径径的的测测定定方方法法1.显显微微镜镜法法（micro

14、scopic method）一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布（四四）粒粒子子径径的的测测定定方方法法2.库库尔尔特特计计数数法法（coulter counter method）一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布 将粒子群混悬在电解质溶液中，隔壁将粒子群混悬在电解质溶液中，隔壁上有一细孔，孔两侧各有电极，电极间上有一细孔，孔两侧各有电极，电极间有一定电压，当粒子通过细孔时，细孔有一定电压，当粒子通过细孔时，细孔的截面积的截面积S，电阻电阻R。利用这种电阻。利用这种电阻值与粒子体积大小成正比的关系，值与粒子体积大小成正比的关系，将将电信号换算成粒径，以测定粒径与其分电信号换算成粒径，以测

15、定粒径与其分布。布。测得的是等体积球相当径，粒径分测得的是等体积球相当径，粒径分布以个数或体积为基准。布以个数或体积为基准。混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等可以用本法测定。等可以用本法测定。是液相中混悬的粒子在重力场是液相中混悬的粒子在重力场中恒速沉降时，根据中恒速沉降时，根据Stocks方程求方程求出粒径的方法。出粒径的方法。Stocks方程适用于方程适用于100m以下以下的粒径的测定，常用的粒径的测定，常用Andreasen吸管吸管法。如右图，这种装置固定一定沉降法。如右图，这种装置固定一定沉降高度，将一定量的混悬液在一定时间高度，将一定量的混悬液在一定时间间

16、隔内取出，测得的粒子径与粒度分间隔内取出，测得的粒子径与粒度分布为重量基准。布为重量基准。Stocks径的测定方法还有离心径的测定方法还有离心法、比浊法、沉淀天平法、光扫描快法、比浊法、沉淀天平法、光扫描快速粒度测定法等。速粒度测定法等。一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布（四四）粒粒子子径径的的测测定定方方法法3.沉沉降降法法（sedimentation method）4.比表面积法（比表面积法（specific surface area method）是利用粉体的比表面积随粒径的减少而迅速增加的原理，通是利用粉体的比表面积随粒径的减少而迅速增加的原理，通过粉体层中比表面积的信息与粒径的关

17、系求得平均粒径的方过粉体层中比表面积的信息与粒径的关系求得平均粒径的方法。可用吸附法和透过法测定。法。可用吸附法和透过法测定。可测定可测定100m的粒子，但不能测定粒度分布的粒子，但不能测定粒度分布。一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布（四四）粒粒子子径径的的测测定定方方法法5.筛分法（筛分法（sieving method）是应用最广的测量方法。常用的测定范围在是应用最广的测量方法。常用的测定范围在45m以上。以上。方法：将筛子由粗到细按筛号顺序上下排列，将一定量方法：将筛子由粗到细按筛号顺序上下排列，将一定量粉体样品置于最上层中，振动一定时间，称量各个筛号上的粉体样品置于最上层中，振动一定

18、时间，称量各个筛号上的粉体重量，求得各筛号上的不同粒径重量百分数，获得以重粉体重量，求得各筛号上的不同粒径重量百分数，获得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒径。量为基准的筛分粒径分布及平均粒径。筛号与筛号尺寸：筛号常用筛号与筛号尺寸：筛号常用“目目”表示。表示。“目目”系指在筛面的系指在筛面的25.4mm（1英寸）长度上开有的孔数。英寸）长度上开有的孔数。如开有如开有30 个孔，称个孔，称30目筛，孔径大小是目筛，孔径大小是24.5mm/30再减去筛再减去筛绳的直径。所用筛绳的直径不同，筛孔大小也不同。因此必须注明绳的直径。所用筛绳的直径不同，筛孔大小也不同。因此必须注明筛孔尺寸。筛孔尺寸。各

19、国的标准筛号及筛孔尺寸有所不同，中国药典在各国的标准筛号及筛孔尺寸有所不同，中国药典在R40/3系列系列规定了药筛的九个筛号。规定了药筛的九个筛号。一一、粒粒子子径径与与粒粒度度分分布布（四四）粒粒子子径径的的测测定定方方法法 系指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图系指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。像。定量描述粒子几何形状的方法：定量描述粒子几何形状的方法：形状指数形状指数（shape index）和）和形状系数形状系数（shape factor）。）。将粒子的各种无因次组合称为形状指数，将立体将粒子的各种无因次组合称为形状指数，将立体几何各变量的关系定义为形状系数。几何各变量的关

20、系定义为形状系数。二二、粒粒子子性性状状（一）形状指数（一）形状指数1.球形度（球形度（degree of sphericility）也叫真球度，表示粒子接也叫真球度，表示粒子接近球体的程度。近球体的程度。某粒子的球形度越接近于某粒子的球形度越接近于1，该粒子越接近于球。，该粒子越接近于球。=粒子投影面相当径粒子投影面相当径/粒子投影最小外接圆直径粒子投影最小外接圆直径2.圆形度（圆形度（degree of circularity）：表示粒子的投影面接近于圆的程）：表示粒子的投影面接近于圆的程度。度。c=DH/L式中，式中，DHHeywood 径径(DH=(4A/)1/2)；L粒子的投影周长。

21、粒子的投影周长。二二、粒粒子子性性状状将平均粒径为将平均粒径为D，体积为，体积为Vp，表面积为，表面积为S的粒子的各种形的粒子的各种形态系数包括：态系数包括：1.体积形态系数体积形态系数 v=Vp/D3 在式中在式中:D平均粒径平均粒径;Vp 体积；体积；S 表面积。表面积。显然，立方体的形状系数为显然，立方体的形状系数为1,球体的形状系数为球体的形状系数为/6。二二、粒粒子子性性状状（二二）形形状状系系数数2.表面积形态系数表面积形态系数 s=S/D2 显然显然,球体的表面积形状系数为球体的表面积形状系数为；立方体的表面积形状；立方体的表面积形状系数为系数为6。3.比表面积形态系数比表面积形

22、态系数 用表面积形状系数与体积形状系数之比表示。用表面积形状系数与体积形状系数之比表示。=s/v 粒子的比表面积形状系数越接近于粒子的比表面积形状系数越接近于6，该粒子越接近于球，该粒子越接近于球体或立方体，不对称粒子的比表面积形态系数大于体或立方体，不对称粒子的比表面积形态系数大于6，常，常见粒子的比表面积形状系数在见粒子的比表面积形状系数在68范围内。范围内。二二、粒粒子子性性状状（二二）形形状状系系数数 粒子的比表面积粒子的比表面积(specific surface area)的表示方法根的表示方法根据计算基准不同可分为体积比表面积据计算基准不同可分为体积比表面积SV和重量比表面重量比表

23、面积积SW。1、Sw=6/dvs，重量比表面积，重量比表面积2、Sv=6/dvs，体积比表面积体积比表面积 为粒子真密度，为粒子真密度，dvs体积面积平均数径。体积面积平均数径。比表面积是表征粉体中粒子粗细的一种量度，也是表比表面积是表征粉体中粒子粗细的一种量度，也是表示固体吸附能力的重要参数。可用于计算无孔粒子和示固体吸附能力的重要参数。可用于计算无孔粒子和高度分散粉末的平均粒径。不仅对粉体性质，而且对高度分散粉末的平均粒径。不仅对粉体性质，而且对制剂性质和药理性质都有重要意义。制剂性质和药理性质都有重要意义。三三、粒粒子子的的比比表表面面积积（一一）比比表表面面积积的的表表示示方方法法直接

24、测定粉体比表面积的常用方法有：直接测定粉体比表面积的常用方法有：1.气体吸附法气体吸附法 本法的基本原理在于：气体（或液体）可以吸附在粒本法的基本原理在于：气体（或液体）可以吸附在粒子表面上，比表面积愈大的粒子所吸附气体（或液体）子表面上，比表面积愈大的粒子所吸附气体（或液体）的愈多。可用一定温度下，的愈多。可用一定温度下，1g粉体所吸附的气体体积粉体所吸附的气体体积V 对气体压力对气体压力p 做图，即可制得吸附等温线。做图，即可制得吸附等温线。在一定实验温度下在一定实验温度下,测定一系列测定一系列p对对V的数值，用的数值，用p/V（p0-p）对）对p/p0绘图，可得直线，由直线的斜率绘图，可

25、得直线，由直线的斜率与截距即可求得与截距即可求得Vm。三三、粒粒子子的的比比表表面面积积（二二）比比表表面面积积的的测测定定方方法法2.气体透过法v气体通过粉体层时，由于气体透过粉体层的空隙而流动，所以气体的流动速度与阻力受粉体层的表面积大小（或粒子大小）的影响。v气体透过法只能测粒子外部比表面积，粒子内部空隙的比表面积不能测，因此不适合用于多孔形粒子的比表面积的测定。v还有溶液吸附、浸润热、消光、热传导、阳极氧化原理等方法。三三、粒粒子子的的比比表表面面积积（二二）比比表表面面积积的的测测定定方方法法第三节第三节 粉体的性质粉体的性质v粉体的密度系指单位体积粉体的质量。v由于粉体的颗粒内部和

26、颗粒间存在空隙，粉体的体积具有不同的含义。v粉体的密度根据所指的体积不同分为：真密度、颗粒密度、松密度三种。一一、密密度度和和空空隙隙率率（一）粉体密度1.真密度（true density)t是指粉体质量（W）除以不包括颗粒内外空隙的体积（真体积Vt）求得的密度。t=w/Vt2.颗粒密度（granule density)g是指粉体质量除以包括开口细孔与封闭细孔在内的颗粒体积Vg所求得密度。g=w/Vg一一、密密度度和和空空隙隙率率（一）粉体密度v3.松密度（bulk density)bv是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V求得的密度，亦称堆密度。v填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得的密度

27、称振实密度（tap density）bt。v若颗粒致密，无细孔和空洞，则若颗粒致密，无细孔和空洞，则t=g v 一般：一般：t g bt b（一）粉体密度一一、密密度度和和空空隙隙率率1.真密度与颗粒粒度的测定：常用的方法是用液体或气体将粉体置换的方法。（1）液浸法：采用加热或减压脱气法测定粉体所排开的液体体积，即为粉体的真体积。测真密度时，将颗粒研细，消除开口与闭口细孔，使用易润湿粒子表面的液体；测颗粒密度时，使用与颗粒物质接触角大，难于浸入开口细孔的液体。一一、密密度度和和空空隙隙率率（二二）粉粉体体密密度度的的测测定定方方法法用比重瓶（pycnometer）（如图）测量真密度步骤如下：称

28、空比重瓶质量m0，然后加入约瓶容量1/3的试样，称其合重mS；加部分浸液约至瓶体积的2/3处，减压脱气约30min，真空度为2kPa；继续加满浸液加盖、擦干，称出（瓶+试样+液）重maL；称比重瓶单加满浸液的质量mL，可按左式计算颗粒真密度t：1.真密度与颗粒粒度的测定（二二）粉粉体体密密度度的的测测定定方方法法一一、密密度度和和空空隙隙率率（2）压力比较法 一般用氦气或空气来进行测定，其原理如下。本方法是根据Boyle定理建立起来的方法，与浸液法相比，本法可避免样品的破坏（如润湿或溶解），常用于药品、食品等复杂有机物的测定。除上述方法外，还有气体透过法、重液分离法、密度梯度法以及沉降法等。（

29、二二）粉粉体体密密度度的的测测定定方方法法一一、密密度度和和空空隙隙率率（2）压力比较法压力比较法的原理：A、B为体积相等、装有气密活塞的两个密闭室。B室不装试样时，若加压 P0P1，则两室活塞从移至时，两室压力相同；当B室装入试样粉体后，重复同一操作，当B室活塞移至时，两室压力P1相等，则 与之间体积差即为试样的体积。一一、密密度度和和空空隙隙率率（二二）粉粉体体密密度度的的测测定定方方法法2.松密度与振实密度的测定松密度与振实密度的测定v将粉体装入容器中所测得的体积包括粉体真体积、粒子内空隙、粒子间空隙等。v测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装填方式等均影响粉体体积。v不施加外力时所测

30、得的密度为最松松密度，施加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的密度是最紧松密度。v最终振荡体积不变时测得的振实密度即为最紧松密度。一一、密密度度和和空空隙隙率率（二二）粉粉体体密密度度的的测测定定方方法法v空隙率（porosity）是粉体中空隙所占有的比率。由于颗粒内、颗粒间都有空隙，相应地将空隙率分为总空隙率、颗粒内空隙率、颗粒间空隙率等。v颗粒的总体积（V）是粉体的真体积（Vt）、颗粒内空隙体积（V内）、颗粒间空隙体积（V间）之和，即V=Vt+V内+V间。因此有：总空隙率总=（V内+V间）/V=（V-Vt）/V 颗粒内空隙率内=V内/（Vt+V内）颗粒间空隙率间=V间/V（三三）空空隙隙

31、率率v空隙率也可以通过相应的密度计算而求得，如下表示。v空隙率的测定方法还有压汞法、气体吸附法等，可参阅有关文献及说明书。空隙率的测定方法还有压汞法、气体吸附法等，可参阅有关文献及说明书。（三三）空空隙隙率率总总=（V-Vt）/V =(W/b-W/t)/W/b 粉体的流动性（粉体的流动性（flowability）与粒子的形状、大小、表面状）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关，加上颗粒之间的内摩擦力和粘附态、密度、空隙率等有关，加上颗粒之间的内摩擦力和粘附力等的复杂关系，粉体的流动性无法用单一的物性值来表达力等的复杂关系，粉体的流动性无法用单一的物性值来表达。粉体的流动性对颗粒剂、

32、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异影粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异影响较大，是保证产品质量的重要环节。响较大，是保证产品质量的重要环节。当操作处理过程不同时，粉体的流动性（形式）也不同，当操作处理过程不同时，粉体的流动性（形式）也不同，比如有重力流动、振动流动、压缩流动、流化流动等，所以比如有重力流动、振动流动、压缩流动、流化流动等，所以流动性的评价方法有所不同。流动性的评价方法有所不同。当定量地测量粉体的流动性时，最好采用与操作处理过程相当定量地测量粉体的流动性时，最好采用与操作处理过程相对应的方法，表对应的方法，表6-8列出了流动形式与相应流动性的评价方列出了流动形式与相应流

33、动性的评价方法。本节介绍常用的几种方法。法。本节介绍常用的几种方法。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（一一）粉粉体体的的流流动动性性 粉体的流动性（粉体的流动性（flowability）与粒子的形状、大小、表面状）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关，加上颗粒之间的内摩擦力和粘附态、密度、空隙率等有关，加上颗粒之间的内摩擦力和粘附力等的复杂关系，粉体的流动性无法用单一的物性值来表达力等的复杂关系，粉体的流动性无法用单一的物性值来表达。粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异影粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异影响较大，是保证产品质量的重要环节

34、。响较大，是保证产品质量的重要环节。当操作处理过程不同时，粉体的流动性（形式）也不同，当操作处理过程不同时，粉体的流动性（形式）也不同，比如有重力流动、振动流动、压缩流动、流化流动等，所以比如有重力流动、振动流动、压缩流动、流化流动等，所以流动性的评价方法有所不同。流动性的评价方法有所不同。当定量地测量粉体的流动性时，最好采用与操作处理过程相当定量地测量粉体的流动性时，最好采用与操作处理过程相对应的方法，表对应的方法，表6-8列出了流动形式与相应流动性的评价方列出了流动形式与相应流动性的评价方法。本节介绍常用的几种方法。法。本节介绍常用的几种方法。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性

35、（一一）粉粉体体的的流流动动性性1、粉体流动性的评价与测定方法、粉体流动性的评价与测定方法（1）休止角休止角(angle of repose)休止角是粉体堆积层的自由斜面与水平面所形成的最大休止角是粉体堆积层的自由斜面与水平面所形成的最大角。常用的测定方法有注入法、排出法、倾斜角法等，角。常用的测定方法有注入法、排出法、倾斜角法等，测定方法不同所得数据有所不同，重现性差。测定方法不同所得数据有所不同，重现性差。休止角不仅可以直接测定，而且可以通过测定粉体层的休止角不仅可以直接测定，而且可以通过测定粉体层的高度和圆盘半径后计算而得，即高度和圆盘半径后计算而得，即tan=高度高度/半径。半径。二二

36、、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（一一）粉粉体体的的流流动动性性1、粉体流动性的评价与测定方法、粉体流动性的评价与测定方法（1）休止角）休止角(angle of repose)休止角是粒子在粉体堆积层的自由斜面上滑动时所受重力休止角是粒子在粉体堆积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得，是检验粉和粒子间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得，是检验粉体流动性的好坏的最简便的方法。体流动性的好坏的最简便的方法。休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认为休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认为40时可以满足生产上对流动性的需要。时可以满足生产上对流动性的

37、需要。粘性粉体（粘性粉体（sticky powder）或粒径小于）或粒径小于100200m以以下粉体粒子间的相互作用力较大而流动性差，所测休止角较下粉体粒子间的相互作用力较大而流动性差，所测休止角较大。大。值得注意的是，测量方法同所得数据有所不同（重现性差）值得注意的是，测量方法同所得数据有所不同（重现性差），所以不能把休止角看作粉体的一个物理常数。，所以不能把休止角看作粉体的一个物理常数。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（一一）粉粉体体的的流流动动性性1、粉体流动性的评价与测定方法、粉体流动性的评价与测定方法（2）流出速度流出速度(flow velocity)是将物料加入漏斗中

38、，测量全部物料流出所需的时间，是将物料加入漏斗中，测量全部物料流出所需的时间，即为流出速度。即为流出速度。粉体流动性差时可加入粉体流动性差时可加入100 m的玻璃球助流。测定的玻璃球助流。测定自由流动所需玻璃球的量（自由流动所需玻璃球的量（w%）,以表示流动性。加以表示流动性。加入量越多流动性越差。入量越多流动性越差。流出速度越大，粉体流动性越好。流出速度越大，粉体流动性越好。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（一一）粉粉体体的的流流动动性性1、粉体流动性的评价与测定方法、粉体流动性的评价与测定方法（3）压缩度压缩度(compressibility)首先将一定量的粉体轻轻装入量筒后

39、测量最初松体积；然后采首先将一定量的粉体轻轻装入量筒后测量最初松体积；然后采用轻敲法（用轻敲法（tapping method）使粉体处于最紧状态，测量最终）使粉体处于最紧状态，测量最终的松体积；因而可以求得最松松密度的松体积；因而可以求得最松松密度0与最紧松密度与最紧松密度f；最后；最后根据下式计算压缩度根据下式计算压缩度C C=(f -0)/f 100%式中，式中，C为压缩度；为压缩度；0为最松密度；为最松密度；f为最紧密度。为最紧密度。压缩度是粉体流动性的重要指标，其大小反映粉体的凝聚性、压缩度是粉体流动性的重要指标，其大小反映粉体的凝聚性、松软状态。松软状态。压缩度压缩度20%以下流动性

40、较好。压缩度增大时流动性下降；当以下流动性较好。压缩度增大时流动性下降；当C值增大时，流动性变差；值增大时，流动性变差；当当C值增大达到值增大达到40%50%时时,粉体将很粉体将很难从容器中自动流出。难从容器中自动流出。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（一一）粉粉体体的的流流动动性性2、粉体流动性的影响因素及改善方法、粉体流动性的影响因素及改善方法（1）粒子大小）粒子大小（2）粒子形态及表面粗糙度）粒子形态及表面粗糙度（3）密度）密度（4）含湿量）含湿量（5）助流剂的影响助流剂的影响二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（一一）粉粉体体的的流流动动性性1、粉体填充性的表示

41、方法、粉体填充性的表示方法 粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片剂、粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片剂、胶囊剂的填胶囊剂的填充过程中具有重要意义。充过程中具有重要意义。填充性可用松比容填充性可用松比容(specific)、松密度、松密度(bulk density)、空隙率、空隙率(porosity)、空隙比、空隙比(void ratio)、充填率、充填率(packing fraction)、配位数、配位数(coordination number)来表示。来表示。松密度与空隙率反映了粉体的充填状态，紧密充填时空隙率小、松密度与空隙率反映了粉体的充填状态，紧密充填时空隙率小、松密度大。

42、松密度大。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（二二）粉粉体体的的充充填填性性2、颗粒的排列模型、颗粒的排列模型 在粉体的充填中，颗粒的装填方式影响到粉体的体积与空隙率。在粉体的充填中，颗粒的装填方式影响到粉体的体积与空隙率。粒子的排列方式中最简单的模型是大小相等的球形粒子的充填方粒子的排列方式中最简单的模型是大小相等的球形粒子的充填方式。式。Graton-Fraser模型。模型。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（二二）粉粉体体的的充充填填性性n由上表可以了解到：球形颗粒在规则排列时，接由上表可以了解到：球形颗粒在规则排列时，接触点数最小为触点数最小为6，其空隙率最大（

43、，其空隙率最大（47.6%），接），接触点数最大为触点数最大为12，此时空隙率最小（，此时空隙率最小（26%）。）。理论上其粒子径的大小不影响空隙率及接触点数，理论上其粒子径的大小不影响空隙率及接触点数，但在一般情况下粒子径小于某一限界粒径时，其但在一般情况下粒子径小于某一限界粒径时，其空隙率大、接触点数少。这是因为粒径小的颗粒空隙率大、接触点数少。这是因为粒径小的颗粒自重小，附着性、聚结作用强，从而在较少的接自重小，附着性、聚结作用强，从而在较少的接触点数的情况下能够被支撑的缘故触点数的情况下能够被支撑的缘故。3、充填状态的变化与速度方程、充填状态的变化与速度方程容器中轻轻加入粉体后给予振荡

44、或冲击时，粉体层的体积减少。这容器中轻轻加入粉体后给予振荡或冲击时，粉体层的体积减少。这种粉体体积的减少程度也是粉体的特性之一，与粉体的流动性种粉体体积的减少程度也是粉体的特性之一，与粉体的流动性密切相关。粉体层密度的变化可由振动次数与体积变化的关系密切相关。粉体层密度的变化可由振动次数与体积变化的关系求得。求得。充填速度可由久野方程和川北方程分析。充填速度可由久野方程和川北方程分析。久野方程久野方程:n/C=1/ab+n/a 川北方程川北方程:ln(f-n)=-kn+ln(f-0)式中，式中，0、n、f 分别表示最初分别表示最初(0次次)，n次，最终次，最终(体积不变体积不变)的的密度；密度

45、；C为体积的减少度，为体积的减少度，C=(V0-Vn)/V0；a为最终的体积减为最终的体积减少度，少度，a值越小流动性越好；值越小流动性越好；k、b为充填速度常数，其值越大充为充填速度常数，其值越大充填速度越大，充填越容易。填速度越大，充填越容易。在一般情况下，粒径越大，在一般情况下，粒径越大，k值越大。根据上式，由值越大。根据上式，由n/C对对n或或ln（f-n）对）对n作图，求斜率、截距等，求算有关参数，如作图，求斜率、截距等，求算有关参数，如a，b，k，C。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（二二）粉粉体体的的充充填填性性4、助流剂对充填性的影响、助流剂对充填性的影响 助流剂

46、的粒径一般为助流剂的粒径一般为40m左右，与粉体混合时在粒子表面附左右，与粉体混合时在粒子表面附着，减弱粒子间的粘附从而增强流动性，增大充填密度。着，减弱粒子间的粘附从而增强流动性，增大充填密度。用量为用量为0.05%-0.1%(w/w)。二二、粉粉体体的的流流动动性性与与充充填填性性（二二）粉粉体体的的充充填填性性 吸湿性(moisture absorption)是指固体表面吸附水分的现象。危害：可使粉末的流动性下降、固结、润湿、液化等，甚至促进化学反应而降低药物的稳定性。药物的吸湿性与空气状态有关。药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线表示。三三、粉粉体体的的吸吸湿湿性性与与润润湿湿性性（一一）粉

47、粉体体的的吸吸湿湿性性1、水溶性药物的吸湿性（1）定义：水溶性药物在相对湿度较低的环境下，几乎不吸湿，而当相对湿度增大到一定值时，吸湿性急剧增加，一般把这个吸湿量开始急剧增加的相对湿度称为临界相对湿度(critical relative humidity,CRH)。在一定温度下，当空气中相对湿度达到某一定值时，药物表面吸附的平衡水分溶解药物形成饱和水溶液层，饱和水溶液产生的蒸汽压小于纯水产生的饱和蒸汽压，因而不断吸收空气中的水分，溶解，至使整个物料润湿或液化，含水量急剧上升。CRH是水溶性药物的固有特征，是药物吸湿性大小的衡量指标。CRH越小则越易吸湿；反之，则不易吸湿。三三、粉粉体体的的吸吸

48、湿湿性性与与润润湿湿性性（一一）粉粉体体的的吸吸湿湿性性1、水溶性药物的吸湿性（2）混合物的吸湿性：水溶性物质的更强，根据Elder假说，水溶性药物混合物的CRH约等于各成分CRH的乘积，而与各成分的量无关。CRHAB=CRHACRHB 使用Elder方程的条件是各成分间不发生相互作用，因此该假说不适用于含同离子或水溶液中形成复合物的体系。三三、粉粉体体的的吸吸湿湿性性与与润润湿湿性性（一一）粉粉体体的的吸吸湿湿性性1、水溶性药物的吸湿性（3）测定CRH的意义：1)CRH值可作为药物吸湿性指标，一般CRH愈大，愈不易吸湿；2)为生产、贮藏的环境提供参考；3)为选择防湿性辅料提供参考，一般应选择

49、CRH值大的物料作辅料。（4）CRH值的测定：通常采用粉末吸湿法或饱和溶液法。散剂等粉状物料的操作室的相对湿度应控制在药物混合物的CRH值以下，以免吸湿而降低药物粉末的流动性。三三、粉粉体体的的吸吸湿湿性性与与润润湿湿性性（一一）粉粉体体的的吸吸湿湿性性2、水不溶性药物的吸湿性水水 不溶性药物的吸湿性随着相对湿度的变化而缓慢发生变化，没有临界点。水不溶性药物的混合物的吸湿性具有加和性。三三、粉粉体体的的吸吸湿湿性性与与润润湿湿性性（一一）粉粉体体的的吸吸湿湿性性1、润湿性(wetting)：指固体界面由固-气界面变为固-液界面现象。粉体的润湿性对片剂、颗粒剂等到固体制剂的崩解性、溶解性等具有重

50、要意义。三三、粉粉体体的的吸吸湿湿性性与与润润湿湿性性（二二）粉粉体体的的润润湿湿性性2、固体的润湿性用接触角表示。将液滴滴到固体表面时，由于润湿性的不同可出现不同的情况。根据日常经验，在玻璃板上水易润湿，水银不易润湿。这是因为水分子间的引力小于水和玻璃间的引力；水银原子间的引力大于水银与玻璃间的引力所至。有关测定结果是：水在玻璃板上的接触角约等于0 水银在玻璃板上的接触角约等于140 接触角最小值为0，最大值为180 接触角越小，润湿性越好。三三、粉粉体体的的吸吸湿湿性性与与润润湿湿性性（二二）粉粉体体的的润润湿湿性性v=0，完全润湿；，完全润湿；=180，完全不润湿；，完全不润湿；=0-9