粉体颗粒状态与流动性的关系
药用辅料流动性的影响因素与改善方法-20190610-01
药用辅料流动性的影响因素与改善方法
固体制剂辅料粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等固体制剂的处理过程及制剂质量影响较大。
然而辅料粉体流动性与粒子的形状、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、黏附力、范德华力、静电力等的复杂关系，很难用单一的物性值来表达其影响因素。
（1）粒子大小：一般粉状物料流动性差，大颗粒有效降低粒子间的黏附力和凝聚力等，有利于流动。
在制剂中造粒是增大粒径，改善流动性的有效方法，例如玉米淀粉常规型号流动性很差，但是玉米淀粉胶囊型拥有更大的粒径，流动性得到很大改善。
（2）粒子形态及表面粗糙度：球形粒子的光滑表面，能减少摩擦力，例如喷雾干燥的微晶纤维素呈球体状，流动性更好。
（3）密度：在重力流动时，粒子的密度大有利于流动。
一般粉体的密度大于0.4g/cm3时，可以满足粉体操作中流动性的要求。
（4）含湿量：由于粉体的吸湿作用，粒子表面吸附的水分增加粒子间黏着力，因此适当干燥有利于减弱粒子间作用力。
（5）助流剂的影响：在粉体中加入0.5%~2%滑石粉、二氧化硅等助流剂时可大大改善粉体的流动性。
主要是因为助流剂的粒径较小，填入粒子粗糙表面的凹面而形成光滑表面，减少阻力，提高流动性，而且有一定的抗黏作用，但过多的助流剂反而增加阻力。
陶瓷工艺粉体的流动性如何
陶瓷工艺粉体的流动性如何陶瓷工艺粉体的流动性是指粉体在受外力作用下的流动性能。
流动性好的粉体容易在受力作用下流动，而流动性差的粉体则固定在原位。
陶瓷工艺粉体的流动性受到多个因素的影响。
主要因素包括粒度分布、粒形、表面特性、粒子间的静电效应、表面摩擦、粉体的含水量和组分等。
粒度分布：粒度分布较均匀的粉体，其粒子间的空隙较小，粉体流动性好。
而粒度分布不均匀的粉体，由于颗粒大小和形状的差异，粒子间的空隙不均匀，导致粉体流动性差。
粒形：粒子形状不规则的粉体，如棱角分明的颗粒或板状颗粒，容易产生结块和堆积，流动性差。
而球状颗粒或近似球状颗粒的粉体，由于流体力学的原因，流动性较好。
表面特性：粉体表面的疏水性或亲水性，直接影响粒子间的摩擦和粉体与容器之间的黏附力。
表面疏水性较强的粉体，由于粒子间摩擦小，流动性好；表面亲水性较强的粉体，由于粒子间摩擦大，流动性差。
粒子间的静电效应：当粉体颗粒带有电荷时，会产生静电排斥力或引力，从而影响粉体的流动性。
颗粒带有相同电荷的粉体会相互排斥，流动性较好；颗粒带有相反电荷的粉体会相互吸引，流动性较差。
表面摩擦：粉体颗粒之间的表面摩擦力直接影响粉体的流动性。
表面摩擦小的粉体，流动性好；表面摩擦大的粉体，流动性差。
粉体的含水量和组分：适量的水分可以降低粉体间的摩擦，改善粉体的流动性。
此外，粉体的组分也会影响粉体的流动性，不同的组分可能会产生化学反应或融合现象，导致粉体流动性差。
综上所述，陶瓷工艺粉体的流动性受到多个因素的影响，包括粒度分布、粒形、表面特性、粒子间的静电效应、表面摩擦、粉体的含水量和组分等。
对于不同的陶瓷工艺要求，需要选择具备良好流动性的粉体材料。
粉体流动性测试方法
粉体的流动性2012-01-16 12:01:04粉体的流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关粉体的流动性（flowability）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。
然而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。
粉体的流动形式很多，如重力流动、振动流动、压缩流动、流态化流动等，相对应的流动性的评价方法也有所不同，当定量地测量粉体的流动性时最好采用与处理过程相对应的方法，表12-7列出了流动形式与相应流动性的评价方法。
流动形式与其相对应的流动性评价方法种类现象或操作流动性的评价方法重力流动瓶或加料斗中的流出旋转容器型混合器，充填流出速度，壁面摩擦角休止角，流出界限孔径振动流动振动加料，振动筛充填，流出休止角，流出速度，压缩度，表观密度压缩流动压缩成形（压片）压缩度，壁面摩擦角内部摩擦角流态化流动流化层干燥，流化层造粒颗粒或片剂的空气输送休止角，最小流化速度（一）流动性的评价与测定方法1．休止角休止角（angle of repose）是粉体堆积层的自由斜面与水平面形成的最大角。
常用的测定方法有注入法，排出法，倾斜角法等，如图12-10所示。
休止角不仅可以直接测定，而且可以测定粉体层的高度和圆盘半径后计算而得。
即tanθ=高度/半径。
休止角是粒子在粉体堆体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θ≤40°时可以满足生产流动性的需要。
粘附性粉体（sticky powder）或粒子径小于100～200μm以下粉体的粒子间相互作用力较大而流动性差，相应地所测休止角较大。
值得注意的是，测量方法不同所得数据有所不同，重现性差，所以不能把它看作粉体的一个物理常数。
粒径对石油焦粉及煤粉的堆积与流动特性的影响
粒径对石油焦粉及煤粉的堆积与流动特性的影响张正德;陆海峰;郭晓镭;刘一;龚欣【摘要】以窄粒径分布的2种工业原料粉体——石油焦粉与煤粉为实验物料,通过测试粉体的压缩性、休止角、剪切特性及流动能,研究了粒径对其堆积及流动性的影响,并对比分析了两者的差异性.研究结果表明:随着粒径的增加,粉体压缩性减小、堆积密度增大,基本流动能随之增大;休止角、内聚力和单位流动能随着粒径的增大而减小,粉体流动性变好;随着固结等级的提高,2种粉体的内聚力均增大,流动性变差;在相同固结状态下,2种粉体的剪切性能无明显差别.与大颗粒相比,粒径小于70 μm 细颗粒的堆积特性及流动性对固结应力的变化更为敏感.不同粉体的对比表明,石油焦粉的堆积密度大于同等粒径的煤粉.在粒径大于70 μm的范围内,石油焦粉与煤粉流动性相当;而在粒径小于70 μm的范围内,石油焦粉的流动性略差于煤.【期刊名称】《华东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(042)003【总页数】8页(P321-328)【关键词】石油焦粉;煤粉;粒径;堆积特性;剪切;流动性【作者】张正德;陆海峰;郭晓镭;刘一;龚欣【作者单位】华东理工大学上海煤气化技术工程研究中心,煤气化及能源化工教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学上海煤气化技术工程研究中心,煤气化及能源化工教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学上海煤气化技术工程研究中心,煤气化及能源化工教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学上海煤气化技术工程研究中心,煤气化及能源化工教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学上海煤气化技术工程研究中心,煤气化及能源化工教育部重点实验室,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TQ531.1气流床粉煤加压气化技术是当今国际上最先进的气化技术之一,其工艺涉及到煤粉的储存、给料、输送等单元操作,这些都与煤粉的堆积特性及流动性密切相关[1-2]。
粉体的流动性(优质档案)
中，测量体积，记录最松密度；安装于轻敲测
定仪中进行多次轻敲，直至体积不变为止，测
量体积，记录最紧密度。
根据公式计算压缩度C。
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31
测定压缩度仪器———轻敲测定仪
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32
固定螺丝
压缩度的测定
C = f 0 100% f
物料
ρ V0
0
电动机
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ρf
V1
33
（二）流出速度的测定
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休止角
休止角是粉体堆积层的自由斜面在静止的 平衡状态下，与水平面所形成的最大角。
休止角的测定方法有： 注入法、排出法、容器倾斜法等等。
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休止角的测定
常用的方法是固定圆锥法 （亦称残留圆锥法）。固 定圆锥法将粉体注入到某 一有限直径的圆盘中心上， 直到粉体堆积层斜边的物 料沿圆盘边缘自动流出为 止，停止注入，测定休止 角α。
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测定内容和操作
（一）休止角的测定
1．物料 微晶纤维素粉末，微晶纤维素球形颗粒，滑石粉，微粉硅胶， 硬脂酸镁。
2．测定内容 （1）分别称取微晶纤维素粉末和微晶纤维素球形颗粒20g，测定休 止角，比较不同形状与大小对休止角的影响； （2）称取微晶纤维素粉末15g共3份，分别向其中加入1%的滑石粉、 微粉硅胶、硬脂酸镁，均匀混合后测定休止角，比较不同润滑剂的助 流作用； （3）称取微晶纤维素粉末20g，依次向其中加入0.2%, 1%, 2%, 5%, 10%的滑石粉，均匀混合后测定其休止角，比较助流剂的量对流动性 的影响。以休止角为纵坐标，以加入量为横坐标，绘出曲线。
“结柱”和“结拱”三
种情况。
6
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影响粉体流动性的5大因素,你知道吗？
立志当早，存高远
影响粉体流动性的5 大因素，你知道吗？
粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，对粒子受力分析可知，粒子的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等，对粉体流动影响最大的是重力和颗粒间的黏附力。
影响粉体流动性的因素非常复杂，粒径分布和颗粒形状对粉体的流动性具有重要影响。
此外，温度、含水量、静电电压、空隙率、堆密度、粘结指数、内部摩擦系数、空气中的湿度等因素也对粉体的流动性产生影响。
通过分析粉体流动性的影响因素，对于采用科学的方法测量粉体流动性具有重要意义。
1 粒度
粉体比表面积与粒度成反比，粉体粒度越小，则比表面积越大。
随着粉体粒度的减小，粉体之间分子引力、静电引力作用逐渐增大，降低粉体颗粒的流动性;其次，粉体粒度越小，粒子间越容易吸附、聚集成团，黏结性增大，导致休止角增大，流动性变差;再次，粉体粒度减小，颗粒间容易形成紧密堆积，使得透气率下降，压缩率增加，粉体的流动性下降。
2 形态
除了颗粒粒径意外，颗粒形态对流动性的影响也非常显著。
粒径大小相等，形状不同的粉末其流动性也不同。
显而易见，球形粒子相互间的接触面积最小，其流动性最好。
针片状的粒子表面有大量的平面接触点，以及不规则粒子间的剪切力，故流动性差。
3 温度
据报道：热处理可使粉末的松装密度和振实密度会增加。
这是因为，温度升高后粉末颗粒的致密度提高。
但是当温度升高到一定程度后，粉体的流动性会下降，因为在高温下粉体的黏附性明显增加，粉粒与粉体之间或者粉体与器壁。
精选粉体流动与输送设备概论
特点：
4、流送式
1）空气输送斜槽将空气不断通过多孔透气层充入粉状物料中，使物料变成类似流体性质，因而能由机槽的高端流向低端。2）物料集团输送也称为栓流气力输送，是通过气体压力将管道内的物料分割成许多间断的料栓，并被气力推动沿管道输送。
空气输送斜槽
栓流气力输送
1、输送管道结构简单，占据地面和空间小，走向灵活，管理简单。2、物料在管道内密闭输送，不受环境、气候等条件影响，物料漏损、飞扬量很少，环境卫生较好。3、设备操作控制容易实现自动化。4、输送量和输送距离较大，可沿任意方向输送。可把输送和有些工艺过程(干燥、冷却、混合、分选等)联合进行。
输送皮带
传动辊筒
园柱齿轮减速机
圆锥齿轮减速机
电动机
传动辊筒
油冷式电动辊筒
（3）传动滚筒的型式
为了有效的传递动力可通过下列途径增大胶带与滚筒表面的摩擦系数。光面 胶面增大胶带与滚筒间的接触面积，即增大包角。增大胶带对滚筒的压力—加压辊。
4 改向辊筒
作用：改变输送带的运行方向180o改向滚筒一般用作尾部滚筒或垂直拉紧滚筒 ；90o改向滚筒一般用作垂直拉紧装置上方的改向轮；小于45o改向滚筒一般用作增面轮。
二、空气通过颗粒层的几种状态
是利用空气的动压和静压，使物料颗粒悬浮于气流中或成集团沿管道输送。前者称为物料悬浮输送，后者称为物料集团输送。
三、工作原理
四、类型
1、压送式气力输送装置
1）输送距离较远；可同时把物料输送到几处。2）供料器较复杂；只能同时由一处供料。3）风机磨损小。
特点：
2、吸送式气力输送装置
1）供料装置简单，能同时从几处吸取物料，而且不受吸料场地空间大小和位置限制。2）因管道内的真空度有限，故输送距离有限。3）装置的密封性要求很高；4）当通过风机的气体没有很好除尘时，将加速风机磨损。
粉体综合流动性实验
实验1 粉体综合流动性实验一、目的意义粉体是由不连续的微粒构成，是固体的特殊形态。
它具有一些特殊的物理性质，如巨大的比表面积和很小的松密度，以及凝聚性和流动性等。
在分体的许多单元操作过程中涉及粉体的流动性能，例如粉体的生产工艺、传输、贮存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中不同组分的混合等。
粉体的流动性能随产地、生产工艺、粒度、水分含量、颗粒形状、压实力大小和压实时间长短等因素的不同而有明显的变化，所以测定粉体的流动性和对粉体工程具有重要的意义。
而Carr指数法是工业上评价粉体流动性最常用的方法，由于这种方法快速、准确、适用范围广、易操作等一系列优点而被广泛应用于粉体特性的综合评判和粉体系统的设计开发中。
本实验的目的：（1）了解粉体流动性测定的意义；（2）掌握粉体流动性的测定方法；（3）了解粒度和水分对粉体流动性的影响。
二、基本原理Carr指数法是卡尔教授通过大量实验，在综合研究了影响粉体流动性和喷流性的几个单项粉体物性值得基础上，将其每个特征指数化并累加以指数方式来表征流动性的方法。
Carr指数分为流动性指数和喷流性指数。
流动性指数是由测量结果参照Carr流动性指数表得到与其相对应得单项Carr指数值（安息角、压缩率、平板角和粘附度/均齐度），将其数值累加，计算出流动性指数合计，用取得的总分值来综合评价粉体的流动性质；喷流性指数是单项检测项目（流动性指数、崩溃角、差角、分散度）指数化后的累积和。
卡尔流动性指数表见表1-1。
安息角：粉体堆积层的自由表面在平衡状态下，与水平面形成的最大角度叫做安息角。
它是通过特定方式使粉体自然下落到特定平台上形成的。
安息角对粉体的流动性影响最大，安息角越小，粉体流动性越好。
安息角也称休止角、自然坡度角等。
安息角的理想状态与实际状态示意图如图示。
崩溃角：给测量安息角的堆积粉体上以一定的冲击，使其表面崩溃后圆锥体的底角成为崩溃角。
平板角：将埋在分体中的平板向上垂直提起，粉体在平板上的自由表面（斜面）和平板之间的夹角与收到振动之后的夹角的平均值称为平板角。
粉体密度及流动性
2、颗粒密度（granule density) ρg
ρg = w/Vg
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。
3、松密度（bulk density) ρb
ρb= w/V
指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V（堆积体 积：包括颗粒体积及颗粒之间空隙的体积）求得的 密度，亦称堆积密度(表观密度、容积密度)。
颗粒或片剂的空气输送
二、粉体流动性的评价与测定方法
粉体的摩擦角 粉体流动即颗粒群从运动状态变为静止状态所形 成的角是表征粉体流动状况的重要参数。
由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角统称为 摩擦角。
1、休止角（安息角）( angle of repose) 休止角是粉体堆积层的自由斜面在静止的平衡状 态下，与水平面所形成的夹角。 用表示， 越小流动性越好 可视为粉体的“粘度”
3.含湿量
适当干燥有利于减弱粒子间的作用力。
4.加入助流剂的影响
加入0.5%～2%滑石粉、微粉硅胶等助流剂可大大改善粉 体的流动性。但过多使用反而增加阻力。
3、内摩擦角 粉体层受力小，粉体层外观上不产生变化 作用力达到极限应力，粉体层突然崩坏 极限应力状态，由一对正压力和剪应力组成 在粉体层任意面上加一垂直应力，并逐渐增
四、粉体的填充率 在一定填充状态下，颗粒体积占粉体体积的比率
粉体 粉填 体充 填体 充的 体颗 积 M M 粒体 bg 积 bg
第二节 粉体的流动性 一、粉体的流动性 粉体的流动性（flowability）与粒子的形状、大小、 表面状态、密度、空隙率等有关。
粉体的流动包括重力流动、压缩流动、流态化流 动等。
(a) 装配图
(b) 流速漏斗
(c) 量杯
粉体流动性的影响因素
粉体流动性的影响因素粉体流动性的影响因素粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，对粒子受力分析可知，粒子的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等，对粉体流动影响最大的是重力和颗粒间的黏附力。
影响粉体流动性的因素非常复杂，粒径分布和颗粒形状对粉体的流动性具有重要影响。
此外，温度、含水量、静电电压、空隙率、堆密度、粘结指数、内部摩擦系数、空气中的湿度等因素也对粉体的流动性产生影响。
通过分析粉体流动性的影响因素，对于采用科学的方法测量粉体流动性具有重要意义。
（1）粒度粉体比表面积与粒度成反比，粉体粒度越小，则比表面积越大。
随着粉体粒度的减小，粉体之间分子引力、静电引力作用逐渐增大，降低粉体颗粒的流动性；其次，粉体粒度越小，粒子间越容易吸附、聚集成团，黏结性增大，导致休止角增大，流动性变差；再次，粉体粒度减小，颗粒间容易形成紧密堆积，使得透气率下降，压缩率增加，粉体的流动性下降。
（2）形态除了颗粒粒径意外，颗粒形态对流动性的影响也非常显著。
粒径大小相等，形状不同的粉末其流动性也不同。
显而易见，球形粒子相互间的接触面积最小，其流动性最好。
针片状的粒子表面有大量的平面接触点，以及不规则粒子间的剪切力，故流动性差（3）温度热处理可使粉末的松装密度和振实密度会增加。
因为，温度升高后粉末颗粒的致密度提高。
但是当温度升高到一定程度后，粉体的流动性会下降，因在高温下粉体的黏附性明显增加，粉粒与粉体之间或者粉体与器壁之间发生黏附，使得粉体流动性降低。
如果温度超过粉体熔点时，粉体会变成液体，使黏附作用更强（4）水分含量粉末干燥状态时，流动性一般较好，如果过于干燥，则会因为静电作用导致颗粒相互吸引，使流动性变差。
当含有少量水分时，水分被吸附颗粒表面，以表面吸附水的形式存在，对粉体的流动性影响不大。
水分继续增加，在颗粒吸附水的周围形成水膜，颗粒间发生相对移动的阻力变大，导致粉体的流动性下降。
当水分增加到超过最大分子结合水时，水分含量越多其流动性指数越低，粉体流动性越差。
粉体尺寸分布对流动性的影响
粉体尺寸分布对流动性的影响在现实中，某些实验环境或样品性质很难实现。
以当今的粉末工业技术，难以控制粉末的实际尺寸分布。
通过数字模拟，我们可以获得理论上有效的结果。
需要指出是，数字仿真具有一些实际实验中没有的优势，但是不能用作实际实验数据的参考。
由于现实中影响因素太多，因此模拟只能提供一种思路，而这为进一步的设计实验提供了帮助。
本次模拟使用具有Johnson-Kendall-Roberts（JKR）内聚力的Hertz-Mindlin作为接触模型，并将标准的滚动摩擦考虑在内。
在Hertz-Mindlin接触模型内未发生滑动。
[1，2]与普通的Hertz-Mindline 模型不同，JKR内聚力模型允许使用者在粘结力显着影响的情况下修改整个内聚力系统。
该模型将考虑范德华力在接觸区内的影响，可以适用于干燥或潮湿的情况下。
在Hertz-Mindlin模型中，法向耗散力，切向耗散力和切向弹力通过以下公式计算：其中F<sub>n</sub>表示法向力，而δ<sub>n</sub>表示法向重叠。
R*代表等效半径，E*代表等效杨氏模量。
等效半径和杨氏模量定义为：R<sub>i/j</sub>，E<sub>i/j</sub>和v<sub>i/j</sub>分别表示每个接触的球形粒子的半径，杨氏模量和泊松比。
当表面能为0时，JKR模型使用与Hertz-Mindlin模型相同的法向力计算公式。
考虑表面能γ的情况由下式计算：其中a是从粒子中心到重叠曲面的距离。
即使两个粒子彼此分开，范德华力的凝聚力仍然作用在它们上。
同时，滚动摩擦对于研究颗粒的运动非常重要。
此处使用标准滚动摩擦来计算在接触区域上接收到的扭矩。
对于具有JKR内聚力的Hertz-Mindlin摩擦力，粒子之间的旋转摩擦将随作用在粒子上的力而增加，以纠正强内聚力的影响。
粉体粒度的定义
粉体粒度的定义粉体粒度是指粉末颗粒的大小和分布情况。
粉体是一种特殊的物料形态，由于颗粒之间的相互作用力的存在，其性质与固体、液体和气体有所不同。
粉体粒度的大小对粉体的物理性质、化学性质以及流动性等都有着重要的影响。
粉体的粒度可以通过不同的方法进行测定和表征。
其中最常用的方法是粒度分析仪。
粒度分析仪可以通过粒度分布曲线来描述粉体颗粒的大小和分布情况。
粒度分布曲线是以颗粒直径为横坐标，颗粒数量或体积百分比为纵坐标绘制的曲线。
根据粒度分布曲线的形状，可以判断粉体的颗粒大小和分散情况。
粉体的粒度对其性能和应用有着重要的影响。
首先，粉体的颗粒大小决定了其表面积和孔隙率的大小。
粉体的表面积是其与外界接触的面积，决定了粉体的吸附能力、反应速率和传质速率等。
粉体的孔隙率则决定了其吸附和储存能力，对于吸附剂、催化剂等具有重要意义。
其次，粉体的颗粒大小还会影响其流动性和压实性。
颗粒大小不均匀的粉体在流动过程中易产生堵塞和分层现象，而颗粒粒度过细的粉体则易形成聚集体，降低流动性。
此外，粉体的颗粒大小还会影响其光学性能、电学性能和磁学性能等。
粉体粒度的控制是粉体工艺中的重要环节。
通过粒度分析和控制，可以实现对粉体产品的品质和性能的控制。
在粉体制备过程中，可以通过调整原料的粒度和分散性，采用适当的加工工艺和设备，来控制粉体的粒度。
在粉体应用中，粉体的粒度要求通常会根据具体的应用要求进行调整。
比如在粉末冶金中，需要控制金属粉末的粒度和分布，以实现高密度和均匀的成型；在粉末涂料中，需要控制颜料粉末的粒度和分布，以实现均匀的着色效果。
粉体粒度是粉体工艺和应用中的重要参数。
粉体的粒度大小和分布情况对其性能和应用有着重要的影响。
通过粒度分析和控制，可以实现对粉体产品的品质和性能的控制。
粉体粒度的研究和应用对于提高粉体工艺的效率、降低生产成本、改善产品质量具有重要意义。
粉体粒度的定义
粉体粒度的定义
粉体粒度是指粉体颗粒的大小分布情况，通常用平均粒径来表示。
粉体粒度的大小和分布对于粉体的物理性质、化学性质、流动性、压实性、分散性、溶解性等都有着重要的影响。
粉体粒度的大小和分布对于粉体的物理性质有着重要的影响。
粉体的物理性质包括密度、孔隙率、比表面积、流动性等。
粉体粒度越小，比表面积就越大，孔隙率也就越高，密度就越低。
这些因素都会影响粉体的流动性，使得粉体在输送、储存、加工等过程中更容易出现堵塞、结块等问题。
粉体粒度的大小和分布还会影响粉体的化学性质。
粉体的化学性质包括反应性、稳定性、溶解性等。
粉体粒度越小，表面积就越大，与其他物质的接触面积也就越大，反应速率也就越快。
此外，粉体粒度的大小和分布还会影响粉体的稳定性和溶解性。
粉体粒度越小，稳定性就越差，溶解性就越好。
粉体粒度的大小和分布还会影响粉体的压实性和分散性。
粉体的压实性是指粉体在压缩过程中的变形能力，分散性是指粉体在液体中的分散能力。
粉体粒度越小，压实性就越好，分散性也就越好。
这是因为粉体粒度越小，颗粒之间的接触面积就越大，颗粒之间的相互作用力也就越大，从而使得粉体更容易压实和分散。
粉体粒度的大小和分布对于粉体的物理性质、化学性质、流动性、
压实性、分散性、溶解性等都有着重要的影响。
因此，在粉体的生产、加工、储存、运输等过程中，需要对粉体的粒度进行严格的控制和管理，以确保粉体的质量和稳定性。
第9章 粉体的流动性
r
tgα=h/r
影响粉体流动性的因素 01 粒度 一般来讲，粒径下降，粒子间内聚力上升，摩擦阻 02 01 粒度 力加大。粒径＞200um,粉体流动性好，粒径＜100um,粒 03 子内聚力超过所受重力，粒子易聚集，流动性差。 04
影响粉体流动性的因素 粉体流动性的影响因素
粒子形状 粒子形状越不规则，偏离球形越远，表面越粗
具有固体的抗变形能力 原因浅析 粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，
流动性的分类与评价方法 粉体流动性的种类以及评价方法
种类 种类 重力流动 流动性的评价方法 流动性的评价方 其他 现象或操作 法 瓶或加料斗中的流出 流出速度、壁面摩擦角 旋转容器型混合器，充 休止角、流出界限孔径 填
流出速度 振动加料，振动筛 瓶或加料斗的 休止角、流出速度、压 壁面摩擦角 缩度、表观密度 流出 充填，流出 休止角
现象或操作
振动流动
重力流动
压缩流动
压缩成形（压片）
流出界限孔径
压缩度、壁面摩擦角、 内部摩擦角
液态化流动
流化层干燥，流化层造 粒 休止角、最小流化速度 颗粒或片剂的空气输送
在粉体堆上，粉末下滑的表面与水平 定义 粉体流动性的评价方法 —休止角
休止角
面之间的最大可能角度 定义 在粉体堆上，粉末下滑的表面与水平面之间的最大可能 角度，常用ψ表示 表达式在下滑面上粒子间产生的内摩擦力与粒子所受到的重 力相平衡，使休止角为定值，ψ角的正切就等于粒子间的摩 擦系数 u tanψ=u=h/r 休止角与粉体流动性的关系 一般来讲，当休止角≤30º时， 流动性良好，当休止角在30 45º 时，流动性 较好，当休止 角45º 60时，流动性较差，当休止角在60 90时，流动性差， 局限性 用休止角评价粉体的流动性能，只能大致定性地表示 定义 流动性的好坏，或者用于比较同种粉体因粒度和水分等引起 的流动性差别。
粉体粒度分布分形维数与流动性及硬脂酸镁改进流动性关系
摘
要 ： 体 的 粒 度 分 布 与 粉 体 流 动 特 性 密 切 相 关 ， 体 粒 度 分 布 分 粉 粉
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粉体粒度分布分形维数与流动性及 硬 脂 酸镁 改进 流 动性 关 系
胡 大为 。 小芳 ， 丽 莹 胡 ｒ林
（． １华南 理 工 大 学工 业 装 备 与 控 制工 程学 院 ； ． ２ 聚合 物 成 型加 工 工 程 教 育部 重 点 实验 室 ， 广东 广 州 ５ ０４ ） １ ６ ０
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粉体流动性与颗粒形貌的关联研究
粉体流动性与颗粒形貌的关联研究在化工、制药、食品等行业，粉体的流动性往往是一个很重要的指标，因为它直接影响着产品的质量和生产效率。
而粉体的流动性又与其颗粒形貌密切相关。
因此，对于粉体流动性和颗粒形貌的关联研究，一直是科学家们研究的热点问题。
颗粒形貌与流动性的关系颗粒形貌与粉体的流动性之间的关系一直是一个难以破解的问题。
一方面，颗粒形貌对于粉体的流动性有直接的影响，例如颗粒的表面形貌、角度等；另一方面，粉体的流动性又不仅仅取决于颗粒形貌，而涉及到诸如颗粒间摩擦力、静电效应、颗粒之间的空隙等因素的影响。
众所周知，颗粒的形状复杂多变，因此，对于形状的描述和表征也就十分重要了。
传统的描述方法是颗粒的平均径、周长、面积等，然而这些参数往往无法完全反映颗粒形貌和特性，因此，人们又提出了很多新的描述方法，例如球化比、角度、纹理和表面粗糙度等参数。
除了颗粒形貌的测量，人们通过大量的实验研究，最终得出了颗粒形貌和粉体流动性之间的关系：颗粒越接近于同一形状，粉体的流动性也就越好。
例如球形、多棱柱等规则形状的颗粒粉体，流动性往往要比长方形或者不规则形状的颗粒粉体好。
颗粒的表面形貌、光滑度等也将影响着粉体的流动性。
在颗粒形貌和粉体流动性之间关系的研究中，一项重要的研究结果是发现，颗粒的含水量是对粉体流动性影响的另一个重要因素。
水分的加入可以使得粉体颗粒形状变得不规则，同时还使得颗粒之间的摩擦增加，因此粉体的流动性会逐渐降低。
颗粒形貌和粉体流动性的实际应用在药品、化工、食品等行业中，粉体颗粒的形状和流动性对于产品质量和生产效率有着直接的影响。
例如，制药领域中，粉末药物的流动性和压缩性能不仅关系到了药品的剂量准确性，而且还决定了药片的压制效率和质量。
因此，在对于颗粒形貌和粉体流动性的研究中，一些具有重要实际意义的发现和应用不断涌现。
例如在药品研发中，人们研究发现，药物的包埋度对于其粉体流动性也是有影响的。
一个充分包埋的药物粉末往往可以提高药品的稳定性和溶解速度，同时也会显著改善其流动性能。
木粉磨制机械的粉体流动性分析
木粉磨制机械的粉体流动性分析近年来，随着环保概念的普及和人们对可再生资源利用的重视，木粉作为一种常见的可再生资源受到了广泛的关注和应用。
木粉在建筑材料、纸浆和木质制品等领域具有广泛的应用前景。
然而，木粉的应用受到粉体流动性能的制约，因此对木粉磨制机械的粉体流动性进行分析和优化具有重要的意义。
一、粉体流动性的定义与测定方法粉体的流动性是指粉体在外力作用下，单个颗粒或整个颗粒堆中颗粒之间相互滑动的能力。
粉体流动性好的特点包括排空性好、流动性好和稳定性好等，而流动性差的粉体会出现堵塞、流动不稳定等问题。
常见的测定粉体流动性的方法包括流动角度测定、质量法、振荡法和流变学方法等。
流动角度测定法是通过测定颗粒在堆积时形成的锥形堆体的坡度角来判断流动性能。
质量法通过测量在一定时间内粉体从容器中流出的质量来评估粉体的流动性能。
振荡法是将容器中的粉体在水平方向上来回震动一定次数，然后测量震动后粉体剩余体积的变化来评估流动性能。
而流变学方法则是通过施加剪切力来研究粉体的流动行为。
二、影响木粉流动性的因素1. 粒径分布：粒径分布对粉体流动性有着重要的影响。
较大的颗粒会阻碍流体的流动，而较小的颗粒则容易引起粉体的聚结。
2. 颗粒形状：颗粒的形状也会影响粉体的流动性能。
较规则的颗粒形状容易形成较好的排空结构，有利于流动，而不规则形状的颗粒则会造成颗粒间的堵塞现象，影响流动性。
3. 颗粒表面性质：颗粒表面的粗糙度和润湿性会影响粉体的流动性。
较粗糙的颗粒表面会增加颗粒间的摩擦力，从而影响流动性能。
而润湿性差的颗粒表面则容易引起颗粒间的聚结。
4. 粉体含水率：粉体的含水率也会对流动性能产生影响。
适当的含水率可以增强粉体的流动性，但过高的含水率会引起颗粒间的粘结，影响流动性。
5. 细粉掺量：细粉的掺量也会对流动性产生一定的影响。
少量的细粉可以填充颗粒间的空隙，有利于粉体的流动；但过多的细粉则会增加粘结力，造成流动性的下降。
三、优化木粉磨制机械的粉体流动性1. 优化磨制机械结构：通过调整磨制机械的结构参数，如转速、研磨介质等，可以改善颗粒的粒径分布和形状，从而提高粉体的流动性能。
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摘要本文以粉体颗粒状态与流动性的关系为研究重点，采用粉体特性综合测试仪，分别测试了8个粉体样品的休止角、平板角、松装密度、振实密度、分散度等参数，得到样品的Carr流动性指数，评价了8个样品的流动性；通过激光粒度分析仪测了粉体的平均径、中位径、峰值径以及累积百分率处粒子的粒径以及粒径分布；用图形图像分析仪测试分析了样品的粒形。
对样品的流动性与粉体粒形、粒径及其颗粒分布的关系进行了分析。
分析结果表明，8个样品流动性好坏依次为：2号>1号>4号>5号>3号>6号>8号>7号。
粉体的流动性与颗粒的球形度成正比，球形度越大，流动性越好。
8个样品中2号球形度最大、流动性最好，7号球形度最小，流动性最差。
关键词：粉体流动性Carr指数粒形粒径abstractThis paper focuses on the research of the relationship between the powder particles state and liquidity, and respectively tests the angle of repose, flat angle, apparent density, tap density and dispersion and other parameters of eight samples. Carr index table is referred and Carr indexes are obtained. The liquidity performance of the eight samples in sequence is: No.2 > No.1 >No.4 > No.5 > No.3 >No.6 > No.8 > No. 7. The median diameter, the number average diameter and the cumulative percentage of the particle size and size distribution of particles of the powder are measured by laser particle size analyzer. Besides, the particle shape of the sample is tested by image analyzer and analyzed. The results show that the liquidity of powder is in direct proportion to the spherical degree of particle, namely, the greater the spherical degree is, and the better liquidity is. In the eight samples, spherical degree of No. 2 is the largest and its liquidity is the best; spherical degree of No. 7 is the smallest and its liquidity is the worst.Keywords: Powder; Liquidity; Carr Index; Particle Shape; Particle Size目录摘要 (I)abstract (II)0 引言 (1)0.1 研究背景 (1)0.2 粉体流动性的表征方法 (1)0.3 粉体流动性的影响因素 (2)1.实验样品与实验方法 (4)1.1实验样品 (4)1.2实验方案 (4)1.3 试验仪器 (4)1.3.1 BT-1000粉体特性综合测试仪 (4)1.3.1.1测试原理 (4)1.3.1.2测试方法 (5)2.实验结果与分析 (7)2.1粉体carr指数的测定及结果分析 (7)2.1.1流动指数分析 (7)2.1.2压缩度分析 (7)2.2激光粒度分析 (8)2.3粉体的粒形测试及流动性分析 (8)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)0 引言0.1 研究背景所谓粉体，是由不连续的微粒构成，是一类特殊的固体，同时具有液态和固态的性质。
随着时代的发展，粉体与人类的生活越加息息相关。
在医药制药行业中，粉体的流动性对产品的生产、不同成分的混合、传输、储存等过程，具有至关重要的意义[1]。
在制药中如果粉末流动性较差，则难以将药品中的各种粉末成分直接混合均匀，对药物的准确含量造成影响，若将粉末制成一定大小的颗粒可以增加它的流动性；在胶囊剂、片剂、颗粒剂等的成型或填充时，由于粉末的流动性较差，粉末的表面粗糙，粉末容易粘连成块状，导致患者在服用时非常不方便，会对工艺过程顺利进行有一定的影响，使制剂的成本增加；在外用散剂中，流动性差的粉体，易导致患者涂布不均匀，造成局部用药过少或过多，影响疗效；在制剂的运输和贮藏过程中也有不利影响，流动性差的粉料更容易因为外界环境温度、湿度、压力等因素的影响，导致药物的稳定性和有效性降低[2]。
因此，如何准确描述药用粉体的流动性，是控制固体制剂质量的重要基础和手段，对医药制药行业具有重要意义。
0.2 粉体流动性的表征方法经过几十年的研究，发展了多种粉体流动性的测量方法，常见的有休止角法、HR法、比表面积法、卡尔指数法、Jenike法等。
（1）休止角法休止角，又称为安息角、自然坡度角等。
休止角的意义指颗粒堆积层的自由表面，在静止状态下可以形成的最大角度。
它可以间接测量出粉体的摩擦力，并且通过休止角度数表征粉体流动性的好坏[3]：流动性优（25°～30°）；流动性良（31°～35°）；流动性好（36°～40°）；流动性合格（41°～45°）；流动性差（46°～90°）。
在上世纪有很长一段时期，仅仅简单地通过粉体的休止角来表征粉体流动性的好坏。
休止角的测定方法分为4类：固定圆锥槽法、固定漏斗法、转动圆柱体法、倾斜箱法。
这种办法虽然简单便捷，但是带有较大的经验性，在实际测试操作中，流动情况很不理想，经常在料仓中产生严重的堵塞（结拱或形成管斗）。
休止角对颗粒的流动性影响最大，休止角越小，颗粒的流动性越好。
（2）卡尔指数法Carr测定法是经过多年的发展，综合评价了粉体流动性的诸多影响因素，经过大量实验而提出的应用休止角、平板角、凝聚度、压缩率、均齐度五项指数，用得分制的数值方法表示粉体流动性的方法。
该方法直接用经验测量法测定，简单实用，不仅适用于流动性好的粉末颗粒，而且适用于流动性差、附着性强、有团聚倾向的粉体，适用范围较广。
通过测定样品的上述几项流动性指数，把试验结果进行累加，即可得到卡尔指数[4]。
卡尔指数法的缺点是，不能深入分析粉体流动性，并且目前的测试方法误差还比较大，测试的稳定性尚有待解决。
（3）HR法HR定义为粉体的振实密度与松装密度之比，该比值反应了粉体的压缩性和流动性[5]。
用HR值来表征粉体流动性大小的方法即为HR法，HR值越小，粉体压缩性越弱，流动性越好；反之亦然。
与休止角法相同，HR法也被认为是一种描述粉体流动性最简便的方法，具有较大的主观性和经验性。
（4）Jenike法在Carr指数法的基础上，以粉体力学理论为基础，Jenike提出了一整套表示料仓内粉体流动性的参数和料仓定量设计的方法及理论。
Jenike的测试结果对粉体特性的反应较为准确，但是也有其弊端，即测试需要的粉体数量较大，并且测试仪器非常精密，测试过程要求严格、操作复杂，测试数据较多。
Jenike法也不能反应出粉体颗粒的粒度组成，不适用于有毒、微量粉体的测试[7]。
Jenike 测试粉体物料的仪器主要有压缩性测定仪、流动性能测定仪和透气性测定仪。
但是，对于大多数粉体，主要用有效内摩擦角、壁摩擦角、内摩擦角、容重和无侧界屈服强度等5个性能指标来表示流动性能[6]。
（5）比表面积法通过采用比表面积测定仪测定分体的比表面积，来表征分体的流动性。
该方法局限性明显，单纯采用比表面积值仅仅能表示颗粒的总体粗细水平，但不能反应颗粒群粒度分布状况，并且测试方法操作较复杂。
0.3 粉体流动性的影响因素粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，对粒子受力分析可知，粒子的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等，对粉体流动影响最大的是重力和颗粒间的黏附力。
影响粉体流动性的因素非常复杂，粒径分布和颗粒形状对粉体的流动性具有重要影响[24]。
此外，温度、含水量、静电电压、空隙率、堆密度、粘结指数、内部摩擦系数、空气中的湿度等因素也对粉体的流动性产生影响。
通过分析粉体流动性的影响因素，对于采用科学的方法测量粉体流动性具有重要意义。
（1）粒度粉体比表面积与粒度成反比，粉体粒度越小，则比表面积越大。
随着粉体粒度的减小，粉体之间分子引力、静电引力作用逐渐增大，降低粉体颗粒的流动性；其次，粉体粒度越小，粒子间越容易吸附、聚集成团，黏结性增大，导致休止角增大，流动性变差；再次，粉体粒度减小，颗粒间容易形成紧密堆积，使得透气率下降，压缩率增加，粉体的流动性下降[2]。
（2）形态除了颗粒粒径意外，颗粒形态对流动性的影响也非常显著。
粒径大小相等，形状不同的粉末其流动性也不同。
显而易见，球形粒子相互间的接触面积最小，其流动性最好。
针片状的粒子表面有大量的平面接触点，以及不规则粒子间的剪切力，故流动性差[2]。
（3）温度据报道：热处理可使粉末的松装密度和振实密度会增加。
这是因为，温度升高后粉末颗粒的致密度提高。
但是当温度升高到一定程度后，粉体的流动性会下降，因为在高温下粉体的黏附性明显增加，粉粒与粉体之间或者粉体与器壁之间发生黏附，使得粉体流动性降低。
如果温度超过粉体熔点时，粉体会变成液体，使黏附作用更强[2]。
（4）水分含量粉末干燥状态时，流动性一般较好，如果过于干燥，则会因为静电作用导致颗粒相互吸引，使流动性变差。
当含有少量水分时，水分被吸附颗粒表面，以表面吸附水的形式存在，对粉体的流动性影响不大。
水分继续增加，在颗粒吸附水的周围形成水膜，颗粒间发生相对移动的阻力变大，导致粉体的流动性下降。
当水分增加到超过最大分子结合水时，水分含量越多其流动性指数越低，粉体流动性越差。
（5）粉粒间相互作用粉体间的摩擦性质和内聚性质对粉体的流动性同样用着很大的影响。
粒度和形态不同的粉体，其内聚性和摩擦性对粉体流动性的影响程度是不同的，当粉体粒度较大时，粉体流动性主要取决于粉体的形貌，这是因为体积力远大于粉粒间的内聚力，表面粗糙的粉体颗粒或是形态不均匀的粉体颗粒的流动性都较差。