13粉体学(精)PPT课件
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2019粉体学基础-PPT课件
粉体学基础
德国ZBAS 2000图像分析仪
胡海燕
粉体粒子的性质
2）库尔特计数法(Coulter counter me thod） 该法的测定原理 : 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 有一定电压，当粒子通过细孔时，粒子体积排除 孔内电解质而电阻发生改变。利用电阻与粒子的 体积成正比的关系将电信号换算成粒径以测定粒 度分布。获得等效电阻径。
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
5）动态光散射法：英国马尔文(Malvern)公司 一单色相干的激光光束照射粉体-溶剂分散体系中， 在某一角度连续地测量散射光。由于分散颗粒受 到液体中分子的撞击作布朗和/或热运动，观察到 的散射光强度将不断地随时间起伏涨落。分析散 射光强度-时间函数可提供与粒径相关信息。
18 h D ( )g t
stk p l
粉体学基础
如何具体操作??练习
胡海燕
粉体粒子的性质
筛分径 又称为细孔通过相当径。当粒子通过 粗筛网且被截留在细筛网上时，粗细筛孔直径的 算术或几何平均值称为筛分径，记作DA。
a b 算术平均值：D 2
A
几何平均值：D
A
ab
在以上两式中：a—粒子通过的粗筛网直径， b—截留粒子的细筛网直径 。
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
各种平均粒径
名 1. 2. 3. 算 术 平 均 径 几 何 平 均 径 调 和 平 均 径 称 公 式
n
nn n
( d 1n 1 d
nd /
n2 2
d
)1/ n
n /
(n / d )
4. 众 数 径 5. 中 位 径 6. 长 度 平 均 径 7. 面 积 平 均 径 8. 重 量 平 均 径 9. 平 均 面 积 径 10.平 均 体 积 径
德国ZBAS 2000图像分析仪
胡海燕
粉体粒子的性质
2）库尔特计数法(Coulter counter me thod） 该法的测定原理 : 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 有一定电压，当粒子通过细孔时，粒子体积排除 孔内电解质而电阻发生改变。利用电阻与粒子的 体积成正比的关系将电信号换算成粒径以测定粒 度分布。获得等效电阻径。
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
5）动态光散射法：英国马尔文(Malvern)公司 一单色相干的激光光束照射粉体-溶剂分散体系中， 在某一角度连续地测量散射光。由于分散颗粒受 到液体中分子的撞击作布朗和/或热运动，观察到 的散射光强度将不断地随时间起伏涨落。分析散 射光强度-时间函数可提供与粒径相关信息。
18 h D ( )g t
stk p l
粉体学基础
如何具体操作??练习
胡海燕
粉体粒子的性质
筛分径 又称为细孔通过相当径。当粒子通过 粗筛网且被截留在细筛网上时，粗细筛孔直径的 算术或几何平均值称为筛分径，记作DA。
a b 算术平均值：D 2
A
几何平均值：D
A
ab
在以上两式中：a—粒子通过的粗筛网直径， b—截留粒子的细筛网直径 。
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
各种平均粒径
名 1. 2. 3. 算 术 平 均 径 几 何 平 均 径 调 和 平 均 径 称 公 式
n
nn n
( d 1n 1 d
nd /
n2 2
d
)1/ n
n /
(n / d )
4. 众 数 径 5. 中 位 径 6. 长 度 平 均 径 7. 面 积 平 均 径 8. 重 量 平 均 径 9. 平 均 面 积 径 10.平 均 体 积 径
13-药剂学-粉体学基础
一、粒子径与粒度分布
（三）平均粒子径 中位径（中值径）是最常用的平均径。 在累计分布中累积值为50％所对应的粒子径为 中 值径。用D50表示。
（四）粒子径的测定方法
1、显微镜法 2、筛分法 3、沉降法 4、感应区测定法：1）电阻变化法：库尔特计数器 2）光散射法：激光散射仪 5、比表面积法 粒子粒径是测量方向的函数，也是测量方法的函 数。 相同粒子用不同方法测量会得到不同粒径。因为 各种方法依据不同的原理。
（二）粉体密度的的测定方法
1、真密度与颗粒密度的测定 （1）液浸法 求真密度时，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，将粉体浸入液 体中，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。 求颗粒密度时，使用的液体不同，应为与颗粒的 接触角大，难于浸入开口细孔的液体。 如水银或水
（二）粉体密度的的测定方法
2、松密度与振实密度的测定 将粉体装入容器中测得的体积包括粉体的真体 积、粒子内孔隙和粒子间空隙等，不施加任何外 力测得的密度为松密度.经一定规律振动或轻敲后 测得的密度称振实密度.
粉体的空隙率
孔隙率是粉体层中空隙所占有的比例。 颗粒内孔隙率： ε内＝V内/(Vt＋V内) 颗粒间孔隙率：ε间＝V间/V 总孔隙率: ε总＝（V内＋V间)/V
第三节 粉体的密度与空隙率
一、粉体的密度 1、真密度（true density):粉体质量除以不包括 颗粒内外孔隙的体积求得的密度 2、颗粒密度（granule density)：粉体质量除以 包括开口细孔与封闭细孔在内的体积求得的 密度 3、松密度（堆密度，bulk density)：粉体质量 除以该粉体所占容器的体积求得的密度
筛号 一号筛 二号筛 三号筛 四号筛 五号筛 六号筛 七号筛 八号筛 九号筛 筛孔内径 （μm) 2000±70 850±29 355±13 250±9.9 180±7.6 150±6.6 125±5.8 90±4.6 75±4.1 工业筛目数 （孔/英寸） 10 24 60 65 80 100 120 150 200
粉体静力学(精)
3.1.2莫尔应力圆
第三章 粉体静力学
3.2莫尔-库伦定律
库仑粉体
莫尔-库仑定律 粉体的最大主应力、最小主应力
直角坐标中粉体的应力 柱坐标中粉体的应力 球坐标中粉体的应力
库仑粉体：符合库仑定律的粉体 C C
粉体流动和临界流动的充要条件，临界流动条
件在（σ，τ）坐标中是直线：IYF
第三章
粉体静力学
第三章 粉体静力学
3.1莫尔应力圆
粉体的应力规定
– 微元体上的应力张量 – 切应力互补定理 – 粉体上的应力张量
莫尔应力圆
粉体力学与工程
微元体上的应力张量 考虑如图3-1所示的微元体，作用在x面上的力 分解 为x、y、z方向的力 ，其中第一个下标代表作用面， 第二个下标代表力的方向。 除以x面的面积 得x面上的 法向应力 及切应力 和 。 同样在y和z面上各有三个应 力 和 。这样作用在微元体上的应力张量为
3.1.1粉体的应力规定
切应力互补定理
由于粉体在操作单元中主要承受压缩作用，粉体的正 应力规定为压应力为正，拉应力为负。切应力规定为逆时 针为正，顺时针为负。图3-2表示了粉体正应力的方向。 对图3-2的微元取力矩得切应力互补定理为 （3-1） 同样可得 （3-2） （3-3）
这样粉体的应力张量变为 粉体的应力张量矩阵是反对称的。
莫尔-库仑定律：粉体内任一点的莫尔应力圆在
IYF的下方时，粉体将处于静止状态；粉体内某
一点的莫尔应力圆与IYF相切时，粉体处于临界
流动或流动状态。
3.2莫尔-库伦定律
τ-σ线为直线a： 处于静止状态 τ-σ线为直线b： 临界流动状态/流 动状态 τ-σ线为直线c： 不会出现的状态
3.2莫尔-库伦定律
粉体基础与流变学基础【共30张PPT】
❖ 粒度分布：反应粒子大小的均匀程度。
一、粉体的基本性质
（四）粉体的密度
真密度：ρp = W/Vp 粒密度：ρg = W/Vg 堆密度： ρb = W/Vb
真密度
ρp = W / Vp
不包括颗粒内外空隙的 体积
粒密度
ρg= W / Vg 液滴在固液表面边缘的切线与固体平面间的夹角称接触角。
（优选）粉体基础与流变学基础
❖ 指固体表面吸附水分的现象 压缩性指粉体在压力下体积减少的能力；
“第四态”：流动性、压缩性、抗形变 成形性表示物料紧密成一定形状的能力。 粒子径的测定方法：光学显微镜法、筛分法、库尔特计数法、沉降法、比表面积法
❖ 后果：流动性下降、固结润湿、液化，直至促进化学反应而降 θ=90-180º，不被润湿。
❖ 6、水溶性成分在粒子的接触点析出结晶形成 固体桥。
二、粉体学在药剂中的应用
1．在处方设计中的应用
❖ 保证药物制剂的质量：溶出、崩解、稳定性、外观、活性物质 的均匀性、强度等。
❖ 保证生产过程的顺利进行：流动性、充填性、压缩成形性、粘冲、退片 等。
(七)润湿性(wetting) 润湿性是指固体界面由固-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、溶解性等具有重要意义。
液滴在固液表面边缘的切线与固体平面间的夹角称接触 角。 固体的润湿性用接触角θ表示。
液滴在固体表面上所受的力达平衡时符合Yong’s公式：
Ysg=Ysl+Ylgcosθ
式中， Ysg、Ysl、Ylg分别固-气、固-液、气-液间的界面张
力。
25
θ=0º，完全润湿； θ=180º，完全不润湿； θ=0-90º， 能被润湿；θ=90-180º，不被润湿。
一、粉体的基本性质
（四）粉体的密度
真密度：ρp = W/Vp 粒密度：ρg = W/Vg 堆密度： ρb = W/Vb
真密度
ρp = W / Vp
不包括颗粒内外空隙的 体积
粒密度
ρg= W / Vg 液滴在固液表面边缘的切线与固体平面间的夹角称接触角。
（优选）粉体基础与流变学基础
❖ 指固体表面吸附水分的现象 压缩性指粉体在压力下体积减少的能力；
“第四态”：流动性、压缩性、抗形变 成形性表示物料紧密成一定形状的能力。 粒子径的测定方法：光学显微镜法、筛分法、库尔特计数法、沉降法、比表面积法
❖ 后果：流动性下降、固结润湿、液化，直至促进化学反应而降 θ=90-180º，不被润湿。
❖ 6、水溶性成分在粒子的接触点析出结晶形成 固体桥。
二、粉体学在药剂中的应用
1．在处方设计中的应用
❖ 保证药物制剂的质量：溶出、崩解、稳定性、外观、活性物质 的均匀性、强度等。
❖ 保证生产过程的顺利进行：流动性、充填性、压缩成形性、粘冲、退片 等。
(七)润湿性(wetting) 润湿性是指固体界面由固-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、溶解性等具有重要意义。
液滴在固液表面边缘的切线与固体平面间的夹角称接触 角。 固体的润湿性用接触角θ表示。
液滴在固体表面上所受的力达平衡时符合Yong’s公式：
Ysg=Ysl+Ylgcosθ
式中， Ysg、Ysl、Ylg分别固-气、固-液、气-液间的界面张
力。
25
θ=0º，完全润湿； θ=180º，完全不润湿； θ=0-90º， 能被润湿；θ=90-180º，不被润湿。
十三粉体学基础PPT课件
不同基准的粒度分布理论上可以互相换算。
实际应用较多的是质量和个数基准分布。
（三）平均粒子径
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为50% 所对应的粒子径，常用D50表示。
（四）粒子径的测定方法
粒径的测定方法与适用范围
测定方法
光学显微镜 电子显微镜
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。
（一）粒子径的表示方法 1.几何学粒子径
几何学粒子径 筛分径 有效径 表面积等价径
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l与短径b，在投影平面的垂直方向测 定粒子的厚度h。反映粒子的实际尺寸。
(4)体积等价径（equivalent volume diameter)： 与粒子的体积相同的球体直径，也叫球相 V=πDv3/6
2.筛分径（sieving diameter） 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经，记作DA 。
这种方法求得的粒径为平均径，不能求粒 度分布。
DSV =Ф/SW·ρ 式中，SW—比表面积，Ф—粒子的性状系
数，球体时Ф=6，其他形状时一般情况下 Ф=6.5~8。
（二）粒度分布
粒度分布（particles size distribution) 表示不同粒径的粒子群在粉体中所分布 的情况，反映粒子大小的均匀程度。
Stocks径的测定方法还有离心法、比浊法、 沉淀天平法、光扫描快速粒度测定法等。
主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。
2.库尔特计数法（coulter counter method）
实际应用较多的是质量和个数基准分布。
（三）平均粒子径
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为50% 所对应的粒子径，常用D50表示。
（四）粒子径的测定方法
粒径的测定方法与适用范围
测定方法
光学显微镜 电子显微镜
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。
（一）粒子径的表示方法 1.几何学粒子径
几何学粒子径 筛分径 有效径 表面积等价径
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l与短径b，在投影平面的垂直方向测 定粒子的厚度h。反映粒子的实际尺寸。
(4)体积等价径（equivalent volume diameter)： 与粒子的体积相同的球体直径，也叫球相 V=πDv3/6
2.筛分径（sieving diameter） 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经，记作DA 。
这种方法求得的粒径为平均径，不能求粒 度分布。
DSV =Ф/SW·ρ 式中，SW—比表面积，Ф—粒子的性状系
数，球体时Ф=6，其他形状时一般情况下 Ф=6.5~8。
（二）粒度分布
粒度分布（particles size distribution) 表示不同粒径的粒子群在粉体中所分布 的情况，反映粒子大小的均匀程度。
Stocks径的测定方法还有离心法、比浊法、 沉淀天平法、光扫描快速粒度测定法等。
主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。
2.库尔特计数法（coulter counter method）
粉体学和流变学PPT课件
15
粉体的充填
松密度与空隙率反映粉体的充填状态， 紧密充填时松密度大，空隙率小； 反之，松散充填时松密度小，空隙率大。
18
（二）影响粉体流动性的因素
1、粒度， 2、粒子形状、表面粗造性， 3、吸湿性 4、加入润滑剂
20
吸湿性
Hale Waihona Puke 吸湿性是指固体表面吸附水分的现象。 粉末吸湿后会导致粉末流动性下降； 但大量吸湿后粉末变成半流体，流动性增强。
21
临界相对湿度(CRH)
药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线来表示。 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临界相对湿度(CRH)时， 吸湿量急剧增加。
22
水溶性药物的吸湿平衡曲线
1-尿素 2-枸橼酸 3-酒石酸 4-对氨基水杨酸钠
CRH湿水溶性药物的特征性参数，几种水溶性药物混合后， 其吸湿性有如下特点：混合物CRH约等于各组分的乘积， 即
3
（一）粒子大小
2、比表面积径 3、有效径 4、平均粒径
5
（二）粒子径的测定方法
1、光学显微镜法（中国药典） 2、筛分法 3、库尔特记数法 4、沉降法（Stokes定律） 5、比表面积法
6
Stocks定律： V = 2 r2( 1- 2)g / 9
8
（三）粒度分布
9
三、粉体粒子的比表面积
29
压缩成形性
对于药物粉末来说，压缩性和成形性是紧密联系 在一起的，因此往往把粉体的压缩性和成形性简 称为压缩成形性。
压缩成形性是粉体的重要性质；压缩成形过程是 一个复杂过程，其机制尚未完全清楚。
30
第二节、流变学概述
流变学是研究物体变形和流动的 科学。
粉体的充填
松密度与空隙率反映粉体的充填状态， 紧密充填时松密度大，空隙率小； 反之，松散充填时松密度小，空隙率大。
18
（二）影响粉体流动性的因素
1、粒度， 2、粒子形状、表面粗造性， 3、吸湿性 4、加入润滑剂
20
吸湿性
Hale Waihona Puke 吸湿性是指固体表面吸附水分的现象。 粉末吸湿后会导致粉末流动性下降； 但大量吸湿后粉末变成半流体，流动性增强。
21
临界相对湿度(CRH)
药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线来表示。 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临界相对湿度(CRH)时， 吸湿量急剧增加。
22
水溶性药物的吸湿平衡曲线
1-尿素 2-枸橼酸 3-酒石酸 4-对氨基水杨酸钠
CRH湿水溶性药物的特征性参数，几种水溶性药物混合后， 其吸湿性有如下特点：混合物CRH约等于各组分的乘积， 即
3
（一）粒子大小
2、比表面积径 3、有效径 4、平均粒径
5
（二）粒子径的测定方法
1、光学显微镜法（中国药典） 2、筛分法 3、库尔特记数法 4、沉降法（Stokes定律） 5、比表面积法
6
Stocks定律： V = 2 r2( 1- 2)g / 9
8
（三）粒度分布
9
三、粉体粒子的比表面积
29
压缩成形性
对于药物粉末来说，压缩性和成形性是紧密联系 在一起的，因此往往把粉体的压缩性和成形性简 称为压缩成形性。
压缩成形性是粉体的重要性质；压缩成形过程是 一个复杂过程，其机制尚未完全清楚。
30
第二节、流变学概述
流变学是研究物体变形和流动的 科学。
粉体力学流态化课件
流化床燃烧技术通过将燃料与大量惰性颗粒混合，在流化状态下进行燃烧，能够实 现燃料与空气的充分混合，提高燃烧效率。
流化干燥技术
流化干燥技术是一种高效、节能的干燥技术，广泛应用于化工、制药、 食品等领域。
流化干燥技术利用流态化原理，将湿物料置于流化床上，通过热空气或 其它热源加热，使物料中的水分蒸发并带走热量，实现物料的干燥。
VS
传质特性
在流态化过程中，固体颗粒的运动和混合 促进了物质传递过程，提高了传质效率。
05
粉体流态化的影响因素
颗粒的物理性质
颗粒形状
颗粒的形状影响其与流体的相 互作用，进而影响流态化行为 。例如，球形颗粒具有最小的 流动阻力，而不规则形状颗粒 可能导致更高的流动阻力。
颗粒大小和粒度分布
颗粒的大小和粒度分布影响流 体的穿透能力和颗粒间的相互 作用，从而影响流态化效果。
流体压力
流体压力影响流体作用于颗粒的 力，从而影响流态化效果。较高 的流体压力可能导致更好的流态 化效果。
操作条件的影响
温度
温度影响流体的粘度和颗粒的物理性质，从而影响流态化 效果。在一定范围内，较高的温度可能导致更好的流态化 效果。
压力
压力影响流体的流动特性和颗粒的物理性质，从而影响流 态化效果。在一定范围内，较高的压力可能导致更好的流 态化效果。
安息角是粉体堆积形成的锥体坡面与水平面之间的夹 角，反映了粉体的松散性和稳定性。
摩擦角和安息角是评价粉体流动性的重要参数，对于 粉体的运输、装填、搅拌等工艺过程具有指导意义。
粉体的屈服值
屈服值是指粉体在受到压力时 开始发生形变所需的力值。
屈服值反映了粉体抵抗形变的 能力，是衡量粉体力学稳定性 的重要参数。
了解粉体的屈服值有助于优化 粉体加工工艺，防止粉体在加 工过程中发生形变或破坏。
流化干燥技术
流化干燥技术是一种高效、节能的干燥技术，广泛应用于化工、制药、 食品等领域。
流化干燥技术利用流态化原理，将湿物料置于流化床上，通过热空气或 其它热源加热，使物料中的水分蒸发并带走热量，实现物料的干燥。
VS
传质特性
在流态化过程中，固体颗粒的运动和混合 促进了物质传递过程，提高了传质效率。
05
粉体流态化的影响因素
颗粒的物理性质
颗粒形状
颗粒的形状影响其与流体的相 互作用，进而影响流态化行为 。例如，球形颗粒具有最小的 流动阻力，而不规则形状颗粒 可能导致更高的流动阻力。
颗粒大小和粒度分布
颗粒的大小和粒度分布影响流 体的穿透能力和颗粒间的相互 作用，从而影响流态化效果。
流体压力
流体压力影响流体作用于颗粒的 力，从而影响流态化效果。较高 的流体压力可能导致更好的流态 化效果。
操作条件的影响
温度
温度影响流体的粘度和颗粒的物理性质，从而影响流态化 效果。在一定范围内，较高的温度可能导致更好的流态化 效果。
压力
压力影响流体的流动特性和颗粒的物理性质，从而影响流 态化效果。在一定范围内，较高的压力可能导致更好的流 态化效果。
安息角是粉体堆积形成的锥体坡面与水平面之间的夹 角，反映了粉体的松散性和稳定性。
摩擦角和安息角是评价粉体流动性的重要参数，对于 粉体的运输、装填、搅拌等工艺过程具有指导意义。
粉体的屈服值
屈服值是指粉体在受到压力时 开始发生形变所需的力值。
屈服值反映了粉体抵抗形变的 能力，是衡量粉体力学稳定性 的重要参数。
了解粉体的屈服值有助于优化 粉体加工工艺，防止粉体在加 工过程中发生形变或破坏。
12-3粉体学
velocity） 2．流出速度（flow velocity） 流出速度（
流出速度是将物料加入于漏斗中用 测定的全部物料流出所需的时间来 描述，测定装置如图12 10所示 12- 所示。 描述，测定装置如图12-10所示。 如果粉体的流动性很差而不能流出 加入100μm的玻璃球助流,测 的玻璃球助流, 时,加入 μ 的玻璃球助流 定自由流动所需玻璃球的量（w%）, ） 以表示流动性。 以表示流动性。加入量越多流动性 越差。 越差。
表 12-9 等大球粒子的规则充填形式的一些参数 空隙率(%) 接触点数 排列号码 充 填名 称 空隙率 47.64 6 a 立方格子形充填 39.54 8 b d 斜方格子形充填 30.19 10 e 四面契格子形充填 25.95 12 c f 棱面格子形充填
由表12-9可以了解到：球形颗粒在规则排列时，接触点 由表12- 可以了解到：球形颗粒在规则排列时， 12 数最小为6 其空隙率最大（47.6%）， ），接触点数最大为 数最小为6，其空隙率最大（47.6%），接触点数最大为 12，此时空隙率最小（26%）。 ）。理论上其粒子径的大小 12，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， 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，其空隙率大、接触点数少。 某一限界粒径时，其空隙率大、接触点数少。这是因为 粒径小的颗粒自重小，附着性、聚结作用强， 粒径小的颗粒自重小，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。 少的接触点数的情况下能够被支撑的缘故
（二）颗粒的排列模型
在粉体的充填中， 在粉体的充填中，颗粒的装填 方式影响粉体的体积与空隙率。 方式影响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 填方式。 12-11是由 是由Graton 填方式。图12-11是由Graton 研究的著名的Graton Graton研究的著名的Graton-Fraser 12模型[15]，表12-9列出不同排列 方式的一些参数[11]。
粉体学
（3）折射法(refraction)
采用狭角扫描沉降光度计测定
2013-7-11
粉体学与流变学
32
Kozeny-Carman公式
SV SW A Pt 14 2 LQ (1 )
3
A－粉体层面积；L-粉体层长度；P －粉体层两侧流 体的压力差； －流体的粘度； －粉体的孔隙率； Q－t时间通过粉体层的流量
2013-7-11
粉体学与流变学
11
（一）粒子径的表示方法
（c）Heywood径：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 DH 表示。
（d）体积等价径：与粒子的体积相同的球体直径，也
叫球相当径／用库尔特计数器测得，记作 DV 。粒子的体 积V
3 DV / 6 。
2013-7-11
2013-7-11 粉体学与流变学 4
第一节
概 述
单个粒子叫一级粒子（primary particle），聚结粒子 叫二级粒子（second particle）
一级粒子（左）和二级粒子（右）的光学照片
2013-7-11
粉体学与流变学
5
第一节
概 述
物态有三种:固体/液体/气体 液体和气体具有流动性/固体没有流动性 将固体粉碎成粒子群后,则有(1)液体类似的流动性;(2)
表示。
2013-7-11
粉体学与流变学
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粉体学与流变学
19
（四）粒子径的测定方法
（measuring of particle diameter） 粒子径的测定原理不同，粒子径的测定范围也不同。 表13－3列出了粒径的不同测定方法与粒径的测定范
粉体学
#
• 2、库尔特计数法 • 原理：将粒子体积转变 为电压脉冲信号的过程。 此法也可求粒度分布。 优点：短时间内能测得 大量数据，并可绘出粒 度分布曲线。
#
3、沉降法
( 0 ) gd v 18 0
2
h v t
18 0 h d ( 0 )g t
适用于大小为3100μm的球形质点 无湍流的等速沉降
#
#
4.比表面积法 比表面积随粒径减小而增加，得到的为 平均粒径。 5.筛分法 原理：筛孔将粒径大的粒子阻挡而分离。
#
• 四、粉体的密度 • （一）密度指单位体积粉体的质量。 • （二）密度因体积的不同有多种表示法 真密度ρt→真体积Vt 粒密度ρg→粒体积Vg 堆密度ρ→堆体积Vb
#
真体积（Vt）：为不计质点之间空隙与质点内裂 缝和孔隙的体积，即质点的真实体积，物料的 固有特性。 粒体积(Vg)：为粉末的所有质点，包括有裂缝和 孔隙的体积，但不计质点之间空隙的体积。 堆体积(Vb)：为粉末堆积在一起所占的体积，包 括粉末质点之间的空隙与每个质点内裂缝和孔 隙的体积。
#
（2）流速
• 一定时间内流出的粉末量，或一定量粉 末流出所需的时间称为流速。 • 可加入100μm的玻璃球助流，测定自由 流动所需玻璃球的量。
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（3）压缩度
• • • • • • • • 也称carr指数 5-12﹪极易流动， 12-16 ﹪易流动， 18-21 ﹪可流动， 23-28 ﹪流动性较差， 28-35 ﹪差， 35-38 ﹪很差， 〉40 ﹪几乎不流动。
#
2.性质 • 粉体虽然具有抗变形能力，但不是固体。 • 粉体虽然能流动，但不是液体。 • 粉体虽然可以被压缩，但不是气体。
第三章_粉体力学
精品课件
粉体在料仓中的流动模式
• 了解料仓中物料呈现的流动模式是理解作用于 物料或料仓上各种力的基础。
• 仓壁压力不仅取决于颗粒料沿仓壁滑动引起的 摩擦力，而且还取决于加料和卸料过程中形成 的流动模式。
4
D2
(P
dP)
Dwkpdh
式中，D为圆筒形容器的直径；w为粉体和 圆筒内壁的摩擦系数；B为粉体的填充密度； k是粉体测压常数 精品课件
•整理得
D B g 4 w k p d hD d p
•对上式进行积分：
h
dh
0
p 0
dp
B
g
4wk
D
pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
精品课件
h4D wkln{Bg4D wkp}C
由于h=0时，p=0，代入得：
• 假设：粉体层完全均质；粉体为整体连续 介质；粉体中微元体上的应力状态：
y Z面
x
X面
z
y-面
精品课件
• 粉体中任一点都可以作三个互相垂直的面， 经过这三个面传递三个主应力：最大主应 力、最小主应力、中间主应力。 没有剪应力的面叫主平面，作用于该面上 的垂直应力叫主应力。
• 规定：压应力为正，拉应力为负。（粉体主 要受压）。剪应力逆时针为正，顺时针为负。
• 对粉体通常视为平面应力系统，即忽略中间 应力。
精品课件
• 粉体的内摩擦角：在粉体层中，压应力和 剪切力之间有一个引起破坏的极限。即在 粉体层的任意面上加一定的垂直应力，若 沿这一面的剪应力逐渐增加，当剪应力达 到某一值时，粉体沿次面产生滑移，而小 于这一值的剪应力却不产生这种现象。
• 莫尔（mohr）圆
粉体力学
• 粉体在输送、储存中，粒子与粒子之间、粒 子与器壁之间由于相对运动产生摩擦，构成 粉体力学。
粉体在料仓中的流动模式
• 了解料仓中物料呈现的流动模式是理解作用于 物料或料仓上各种力的基础。
• 仓壁压力不仅取决于颗粒料沿仓壁滑动引起的 摩擦力，而且还取决于加料和卸料过程中形成 的流动模式。
4
D2
(P
dP)
Dwkpdh
式中，D为圆筒形容器的直径；w为粉体和 圆筒内壁的摩擦系数；B为粉体的填充密度； k是粉体测压常数 精品课件
•整理得
D B g 4 w k p d hD d p
•对上式进行积分：
h
dh
0
p 0
dp
B
g
4wk
D
pቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
精品课件
h4D wkln{Bg4D wkp}C
由于h=0时，p=0，代入得：
• 假设：粉体层完全均质；粉体为整体连续 介质；粉体中微元体上的应力状态：
y Z面
x
X面
z
y-面
精品课件
• 粉体中任一点都可以作三个互相垂直的面， 经过这三个面传递三个主应力：最大主应 力、最小主应力、中间主应力。 没有剪应力的面叫主平面，作用于该面上 的垂直应力叫主应力。
• 规定：压应力为正，拉应力为负。（粉体主 要受压）。剪应力逆时针为正，顺时针为负。
• 对粉体通常视为平面应力系统，即忽略中间 应力。
精品课件
• 粉体的内摩擦角：在粉体层中，压应力和 剪切力之间有一个引起破坏的极限。即在 粉体层的任意面上加一定的垂直应力，若 沿这一面的剪应力逐渐增加，当剪应力达 到某一值时，粉体沿次面产生滑移，而小 于这一值的剪应力却不产生这种现象。
• 莫尔（mohr）圆
粉体力学
• 粉体在输送、储存中，粒子与粒子之间、粒 子与器壁之间由于相对运动产生摩擦，构成 粉体力学。
药剂学 粉粒学和流变学
体粒子之间发生粘附而形成聚集体。
第七节 粉体的压缩性
压缩性：表示粉体在压力下体积减少的能力。 成形性：表示物料紧密结合成一定形状的能力。
2021/5/27
13
第14章 流变学基础
第一节、概述 流变学(rheology)系指研究物体变形和流动的 科学，1929年由Bengham和Crawford提出。 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变 形和流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的变形性 和流动性
量角器测定。 (2)在圆筒管里精密充填粉体，下端用滤纸
轻轻堵住后接触水面，测定水在管内粉体层中上升的高度
与时间，根据Washburn公式计算接触角。
2021/5/27
12
第六节 粉体的粘附性与凝聚性
粘附性：指不同分子间产生的引力，如粉体粒子
与器壁间的粘附。
凝聚性(粘着性)：指同分子间产生的引力，如粉
(四)粒子径的测定方法
1、显微镜法：投影，主要测几何学粒径。 2、筛分法：”目”1英寸长度上开有的孔数。 3、库尔特计数法(Coulter counter): 通过细孔，
电阻与粒子体积成正比。
4、沉降法：根据Stoke’s 方程求出粒径的方法。 5、比表面积法：气体吸附法和透过法。
2021/5/27
➢触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换。
➢塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多数具有触 变性，它们分别称为触变性塑性液体、触变性假 塑性液体、触变性胀性液体。
2021/5/27
24
(五)粘弹性(viscoelasticity)
➢高分子物质或分散体系具有粘性和弹性双重特性， 称之为粘弹性。 粘弹性可用将弹性模型的弹簧和粘性模型的缓冲 器加以组合的各种模型表示：
第七节 粉体的压缩性
压缩性：表示粉体在压力下体积减少的能力。 成形性：表示物料紧密结合成一定形状的能力。
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第14章 流变学基础
第一节、概述 流变学(rheology)系指研究物体变形和流动的 科学，1929年由Bengham和Crawford提出。 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变 形和流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的变形性 和流动性
量角器测定。 (2)在圆筒管里精密充填粉体，下端用滤纸
轻轻堵住后接触水面，测定水在管内粉体层中上升的高度
与时间，根据Washburn公式计算接触角。
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第六节 粉体的粘附性与凝聚性
粘附性：指不同分子间产生的引力，如粉体粒子
与器壁间的粘附。
凝聚性(粘着性)：指同分子间产生的引力，如粉
(四)粒子径的测定方法
1、显微镜法：投影，主要测几何学粒径。 2、筛分法：”目”1英寸长度上开有的孔数。 3、库尔特计数法(Coulter counter): 通过细孔，
电阻与粒子体积成正比。
4、沉降法：根据Stoke’s 方程求出粒径的方法。 5、比表面积法：气体吸附法和透过法。
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➢触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换。
➢塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多数具有触 变性，它们分别称为触变性塑性液体、触变性假 塑性液体、触变性胀性液体。
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(五)粘弹性(viscoelasticity)
➢高分子物质或分散体系具有粘性和弹性双重特性， 称之为粘弹性。 粘弹性可用将弹性模型的弹簧和粘性模型的缓冲 器加以组合的各种模型表示：
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形态不规则的粒子用本法测定的粒径不是其真实 粒径，称为有效径（stokes径）。
4.比表面积法：粒径减少比表面积增加。
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布（四）粒径的测定方法 5.筛分法：应用最早、最广、简便。 测定范围：45µm以上，微孔筛可筛分10µm以下 用筛孔孔径表示粒子径的方法。 操作方法：将筛子从上到下，从粗到细排列，粉 粒置最上层，振摇一定时间后，称量留在每个筛子 上的粉粒重量，求得各粒径范围内粒子重量百分比， 求得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒径 筛号与筛孔尺寸： “目”：2.54cm上筛孔的数目。除去筛网线直径 中国药典规定9个筛号。 323页表13-5各国标准筛系比较（µm） 324页表13-6国内常用标准筛系
第十三章 粉体学基础 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布（一）粒径的表示方法
（二）粒度分布 粒子分布是指不同粒径的粒子群在粉体中所占
有的百分率。反映粒子的均匀程度。 频率分布与累积分布（直方图或曲线）
（三）平均粒子径（算术、几何、中位径等）
粒度分布
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布
第十三章 粉体学第三节粉体的密度与空隙率 一、粉体的密度（二）粉体密度的测定方法
1.真密度与粒密度的测定 (1) 液浸法（比重瓶测定） (2)压力比较法
2.松密度与振实密度测定（容器测定）
第十三章 粉体学第三节粉体的密度与空隙率 二、粉粒的空隙率
第十三章 粉体学 第三节粉体的密度与空隙率 一、粉体的密度 （一） 粉体密度的概念
2.粒密度：排除粒子间的空隙，但不排除粒子本身细 小空隙，测定其体积求得的密度称为粒密度。多用汞 置换法测定，汞表面张力很大，在正常压力下不能透 入小于10µm的孔隙。
3.松密度（堆密度）：指粉体质量除以该粉体所占容 器体积求得的密度。某些固体药物有轻质和重质之分 与其真密度无关，主要因为堆密度不同，轻质：堆密 度小，既堆容积大。一般用量筒测定其体积，测定结 结果重现性较好。填充粉体时经一定规律振动或轻敲 后测得的密度称振实密度。
第十三章 粉体学基础 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布（一）粒径的表示方法 2.球相当径：用球体粒径表示不规则粒子的大小。 等体积（球）相当径，等表面积（球）相当径，等比 表面积（球）相当径，沉降速度相当径。 3.筛分径 算术平均径：DA=a+b/2 几何平均径：DA=ab1/2 a:粒子通过粗筛网直径 b：粒子被截留的细筛网直径 粒径表示方式：（-a +b）即粒径< a， >b 如（-1000+900）µm <1000µm >900µm平均950µm
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 三、粉粒的比表面积 （二）比表面积的测定
1.气体吸附法：粉粒可吸附与其接触的气体分子或 溶液中的溶质，吸附作用的强弱与粉体的表面积有 关，因此可用粉粒吸附物质的量来测定其比表面积， 在测定比表面积的实验中经常用氮气。
2.气体透过法：使气体或液体透过粉粒层，利用透 过前后的压力变化以及透过速度与粉粒表面积的关 系，求比表面积。
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质
三、粉粒的比表面积 （一）比表面积的表示方法 比表面积是指单位重量（体积）粉体所具有的
表面积。 粉粒的比表面积既包括粒子外表面的面积，也
包括粒子裂缝和孔隙中表面的面积。 1.体积比表面积：SV=S/V=πd2n/πd3n/6=6/d 2.重量比表面积：
SW=S/W=πd2n/πd3ρn/6=6/dρ 比表面积是表征粒子粗细的一种量度。也是固 体吸附能力的重要参数。
第十三章 粉体学(micromeritics)基础
第一节 概述 粉体是无数个固体细小粒子的集合体。属于固
体分散在空气中形成的粗分散体系。 粉体学是研究粉体基本性质及其应用的科学。 一级粒子：单个粒子 二级粒子：多个粒子聚结为聚结粒子 <100µm 称“粉” >100µm 称“粒” 制剂研究范围：1µm~10mm
（四）粒径的测定方法 1. 显微镜1nm~ 视野中应选300~600个粒子
2. 库尔特计数法（电感应法）：测定范围1～600µm 将粒子混悬于电解质溶液中，孔两侧各有电
极，粒子通过细孔，电阻发生变化，电阻与粒子体 积成正比，电信号换算成粒径。
第十三章 粉体学
第三节粉体的密度与空隙率
一、粉体的密度
（一） 粉体密度的概念
粉体密度是指单位体积粉体的质量。
1.真密度：指粉体质量除以排除所有的孔隙（粒 子本身和粒子之间）而求得的粉体体积，得到的 密度为真密度，为物质的真实密度。用气体置换 法测定—氦置换法，一般书中及文献中所载密度 如无特殊指明是指真密度。
第十三章 粉体学基础 第二节 粉体粒子的性质
一、粒子径及粒度分布 粉粒的大小常用粒子径来表示。粒子的大
小也称粒度，含有粒子大小及分布双重含义。
（一）粒径的表示方法
1. 几何学粒子径：(1)三轴径：长、短、厚 (2) 定向径（投影径）
定方向接线径(Feret或Green径) 定方向等分径（ Martin径） 定方向最大径（Krummbein径） (3)投影面积圆相当径（Heywood径）
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 二、粒子的形态
粒子形态：球形、立方形、片状、柱状、鳞状、粒 状、棒状、针状、块状、纤维状、海绵状、枝状 粒子形态的描述： 1.形状指数：球形度、圆形度 2.形态系数： 体积形状系数：фv = Vp/D3 表面形状系数фs= s/D2 比表面形状系数ф= фs/фv =s·D/vp ф↑ 偏离理想形态越大，越不规则。
本法测得粒径为等体积球相当径。
粒径的测定方法
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布（四）粒径的测定方法
3.沉降法：
根据stokes定律：测定范围：0.5~200µm
V= 2r2(ρ1-ρ2)g/9η t = h/v = 9η·h/2r2(ρ1-ρ2)g 测定时只需测定t时间的粒子沉降的高度h代入 公式，即可求出粒径r。
4.比表面积法：粒径减少比表面积增加。
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布（四）粒径的测定方法 5.筛分法：应用最早、最广、简便。 测定范围：45µm以上，微孔筛可筛分10µm以下 用筛孔孔径表示粒子径的方法。 操作方法：将筛子从上到下，从粗到细排列，粉 粒置最上层，振摇一定时间后，称量留在每个筛子 上的粉粒重量，求得各粒径范围内粒子重量百分比， 求得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒径 筛号与筛孔尺寸： “目”：2.54cm上筛孔的数目。除去筛网线直径 中国药典规定9个筛号。 323页表13-5各国标准筛系比较（µm） 324页表13-6国内常用标准筛系
第十三章 粉体学基础 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布（一）粒径的表示方法
（二）粒度分布 粒子分布是指不同粒径的粒子群在粉体中所占
有的百分率。反映粒子的均匀程度。 频率分布与累积分布（直方图或曲线）
（三）平均粒子径（算术、几何、中位径等）
粒度分布
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布
第十三章 粉体学第三节粉体的密度与空隙率 一、粉体的密度（二）粉体密度的测定方法
1.真密度与粒密度的测定 (1) 液浸法（比重瓶测定） (2)压力比较法
2.松密度与振实密度测定（容器测定）
第十三章 粉体学第三节粉体的密度与空隙率 二、粉粒的空隙率
第十三章 粉体学 第三节粉体的密度与空隙率 一、粉体的密度 （一） 粉体密度的概念
2.粒密度：排除粒子间的空隙，但不排除粒子本身细 小空隙，测定其体积求得的密度称为粒密度。多用汞 置换法测定，汞表面张力很大，在正常压力下不能透 入小于10µm的孔隙。
3.松密度（堆密度）：指粉体质量除以该粉体所占容 器体积求得的密度。某些固体药物有轻质和重质之分 与其真密度无关，主要因为堆密度不同，轻质：堆密 度小，既堆容积大。一般用量筒测定其体积，测定结 结果重现性较好。填充粉体时经一定规律振动或轻敲 后测得的密度称振实密度。
第十三章 粉体学基础 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布（一）粒径的表示方法 2.球相当径：用球体粒径表示不规则粒子的大小。 等体积（球）相当径，等表面积（球）相当径，等比 表面积（球）相当径，沉降速度相当径。 3.筛分径 算术平均径：DA=a+b/2 几何平均径：DA=ab1/2 a:粒子通过粗筛网直径 b：粒子被截留的细筛网直径 粒径表示方式：（-a +b）即粒径< a， >b 如（-1000+900）µm <1000µm >900µm平均950µm
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 三、粉粒的比表面积 （二）比表面积的测定
1.气体吸附法：粉粒可吸附与其接触的气体分子或 溶液中的溶质，吸附作用的强弱与粉体的表面积有 关，因此可用粉粒吸附物质的量来测定其比表面积， 在测定比表面积的实验中经常用氮气。
2.气体透过法：使气体或液体透过粉粒层，利用透 过前后的压力变化以及透过速度与粉粒表面积的关 系，求比表面积。
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质
三、粉粒的比表面积 （一）比表面积的表示方法 比表面积是指单位重量（体积）粉体所具有的
表面积。 粉粒的比表面积既包括粒子外表面的面积，也
包括粒子裂缝和孔隙中表面的面积。 1.体积比表面积：SV=S/V=πd2n/πd3n/6=6/d 2.重量比表面积：
SW=S/W=πd2n/πd3ρn/6=6/dρ 比表面积是表征粒子粗细的一种量度。也是固 体吸附能力的重要参数。
第十三章 粉体学(micromeritics)基础
第一节 概述 粉体是无数个固体细小粒子的集合体。属于固
体分散在空气中形成的粗分散体系。 粉体学是研究粉体基本性质及其应用的科学。 一级粒子：单个粒子 二级粒子：多个粒子聚结为聚结粒子 <100µm 称“粉” >100µm 称“粒” 制剂研究范围：1µm~10mm
（四）粒径的测定方法 1. 显微镜1nm~ 视野中应选300~600个粒子
2. 库尔特计数法（电感应法）：测定范围1～600µm 将粒子混悬于电解质溶液中，孔两侧各有电
极，粒子通过细孔，电阻发生变化，电阻与粒子体 积成正比，电信号换算成粒径。
第十三章 粉体学
第三节粉体的密度与空隙率
一、粉体的密度
（一） 粉体密度的概念
粉体密度是指单位体积粉体的质量。
1.真密度：指粉体质量除以排除所有的孔隙（粒 子本身和粒子之间）而求得的粉体体积，得到的 密度为真密度，为物质的真实密度。用气体置换 法测定—氦置换法，一般书中及文献中所载密度 如无特殊指明是指真密度。
第十三章 粉体学基础 第二节 粉体粒子的性质
一、粒子径及粒度分布 粉粒的大小常用粒子径来表示。粒子的大
小也称粒度，含有粒子大小及分布双重含义。
（一）粒径的表示方法
1. 几何学粒子径：(1)三轴径：长、短、厚 (2) 定向径（投影径）
定方向接线径(Feret或Green径) 定方向等分径（ Martin径） 定方向最大径（Krummbein径） (3)投影面积圆相当径（Heywood径）
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 二、粒子的形态
粒子形态：球形、立方形、片状、柱状、鳞状、粒 状、棒状、针状、块状、纤维状、海绵状、枝状 粒子形态的描述： 1.形状指数：球形度、圆形度 2.形态系数： 体积形状系数：фv = Vp/D3 表面形状系数фs= s/D2 比表面形状系数ф= фs/фv =s·D/vp ф↑ 偏离理想形态越大，越不规则。
本法测得粒径为等体积球相当径。
粒径的测定方法
第十三章 粉体学 第二节 粉体粒子的性质 一、粒子径及粒度分布（四）粒径的测定方法
3.沉降法：
根据stokes定律：测定范围：0.5~200µm
V= 2r2(ρ1-ρ2)g/9η t = h/v = 9η·h/2r2(ρ1-ρ2)g 测定时只需测定t时间的粒子沉降的高度h代入 公式，即可求出粒径r。