药剂学-粉体学
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17
⑴粉体流动性的评价与测定方法 ①休止角(angle of repose) 静止状态的粉体堆集体表面与水平面之间的夹角
为休止角，用表示， 越小流动性越好。 tan = h / r
≤30o 流动性好 ≤40o 流动性尚可
18
19
②流出速度 指粉体从一定孔径的孔或管中流出的速度。 流出速度越大，粉体流动性越好。
1
一、概述
粉体是具有各种形状的粒子的集合体。
粉体学(micromeritics)是研究具有各种形状的粒 子集合体的性质及其应用的科学。
粒子大小一般在0.1~100m之间，有些可达 1000m，小者可至0.001m。
<100 m
“粉”;
> 100 m “粒”
粉体属于固体分散在空气中形成的粗分散体系。
产生原因 1、干燥状态：范德华力、静电力 2、润湿状态：粒子间水分液体桥、水分蒸发固体
桥 粒度越小的粉体越易发生黏附与团聚。 防止措施：增大粒径、加助流剂
29
（五）粉体的压缩性质 1、粉体的压缩特性 压缩特性表现为体积减小，在一定压力下可形成
坚固的压缩体。 可压缩性：粉体在压力下减小体积的能力。 可成形性：在压力下结合成坚固压缩体的能力。 可压片性：在压力下压缩成具有一定形状和强度
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
25
⑵水不溶性药物 吸湿性随相对湿度的变化而缓慢变化，没有临界
点。 混合物的吸湿性具有加和性。
非水溶性药物（或辅料）的吸湿平衡曲线 1-合成硅酸铝 2-淀粉 3-硅酸镁 4-天然硅酸铝 5-氧化镁 6-白陶土 7-滑石
1、吸湿性 固体表面吸附水分的现象。 吸湿后引起流动性下降、固结、润湿、液化、稳定
性下降。 吸湿特性用吸湿平衡曲线来表示。
24
⑴水溶性药物的吸湿性
临界相对湿度（CRH）：吸湿量开始急剧增加时的相对 湿度。
是水溶性药物的固有特征，是吸湿性大小的衡量指标。 两种水溶性物质的混合物的吸湿性更强
（CRHab=CRHa×CRHb），且与各成分的量无关。
26
2、润湿性（wetting） 固体界面由固-气界面变为固-液界面的现象。 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。 润湿性用接触角θ表示。
27
液滴在固体表面上所受的力达到平衡时符合Yong’s公 式： sg= sl+ lgcosθ sg、sl、lg分别固-气、固-液、气-液间的界面张 力
34
四、微粉特性在药剂学中的应用
混合、分剂量、可压性、崩解
制剂工艺、疗效、 稳定性、安全性
1、粉体理化特性对制剂工艺的影响 （1）对混合的影响 粒子大，粒子数不多，不易混匀。 粉体的密度差异、粒子形态差异可影响混匀。 粉粒的含水量对混合有影响。
35
（2）对分剂量的影响 散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂的生产，一般都是按
（3）筛分径 细孔通过相当径。 a > 粒径 > b 筛下粒径 -a；筛上粒径 +b 算术平均径：DA =(a+b)/2
几何平均径： Dg ab
8
2、粒度分布 频率分布 累计分布
9
3、平均粒子径 ⑴算术平均径： ⑵众数径：频数最多的粒子直径 ⑶中位径：累积中间值 在制药行业中，中位径是最常用的平均径。在
5
6
体积、表面积、比表面积
④球相当径： 用球体的粒径表示粒子的大小 体积相当径：与粒子的体积相等球的直径。 表面积相当径：与粒子的表面积相等球的直径。 比表面积相当径：与粒子比表面积相等球的直径。
用吸附法或透过球法测定粉体的比表面积后推 算出的粒子径。(假定所有粒子都为球形)
7
（2）沉降速度相当径：在液相中与粒子的沉 降速度相等的球形颗粒的直径，又称stokes径。
20
③压缩度（C） 在量筒中测定最松堆体积，最紧堆体积，计算最
松堆密度0与最紧堆密度f C = (f- 0)/f×100%
压缩度的大小反映粉体的凝聚性、松软状态。 ≤20% 流动性较好 40~50% 流动性差
21
⑵粉体流动性的影响因素及改善方法 很复杂，主要因素有 ①粒度：增大粒径，减小附着力和凝聚力。 改善方法：制粒。 ②粒子形状和表面粗糙度：粒子表面越粗糙，流
动性也越小。 ③密度：密度大利于流动，应＞0.4g/cm3 ④含湿量：含湿量高流动性差。干燥利于流动。 ⑤助流剂：减小粒子间的凝聚力，减小表面的粗
糙性，改善流动性。
22
2、粉体的充填性 影响重量差异。 ⑴粉体充填性的表示方法 ⑵颗粒的排列模型 ⑶充填状态的变化 ⑷助流剂对充填性的影响
23
（三）粉体的吸湿性与润湿性
⑥水溶性成分在粒子的接触处析出结晶而形成 固体桥
31
⑴压缩力与体积的变化 弹性变形：受压时变形，解除压力后恢复原形。 塑性变形：受压时变形，解除压力后不能恢复原形。 脆性变形：受压时破碎变形，解除压力后不能恢复
原形 ⑵压缩力的传递与压缩循环图 ⑶压缩功与弹性功
32
33
2、粉体的压缩方程
第二节 粉体学基础(P-82) 一、概述 二、粉体粒子的基本性质 (一) 粒子径与粒度分布 1、粒径的表示方法: ⑴几何学粒径; ⑵沉降速度相当
径; ⑶筛分径 2、粒度分布； 3、平均粒子径； 4、测定方法 （二）粒子形态 （三）粉体的比表面积 三、粉体的性质 （一）密度与空隙率：1、密度；2、空隙率 （二）流动性与充填性：1、流动性；2、充填性 （三）吸湿性与润湿性：1、吸湿性；2、润湿性 （四）黏附性与黏着性 （五）粉体的压缩性质 四、微粉特性在药剂学中的应用
占的容积与粉体容积之比。
总 = （V-Vt）/V = 1- Vt/V = 1- b/t
总为孔隙率；V为粉体的体积；Vt为粉体的真体 积
一般片剂的空隙率在5-35%。
16
（二）粉体的流动性与充填性
1、粉体的流动性 粉体的流动性(fluidity）与粒子间的作用力、粒
度、粒度分布、粒子形态及表面摩擦力等因素有 关。 流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差 异有关。 可用休止角、流速来、压缩度衡量。
θ=0º，完全润湿； θ=180º，完全不润湿； 接触角越小润湿性越好。 3、接触角的测定方法 将粉体压缩成平面，水平放置后滴上液滴直接由量
角器测定。
28
（四）黏附性（adhesion）与黏着性(cohesion) 黏附性：不同分子间产生的引力，粒子—器壁。 黏着性：同分子间产生的引力，粒子—粒子。
11
（二）粒子形态 指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图
像 球形、立方形、针状、鳞片状等。 1、形状指数： 2、形状系数：
12
（三）粉体的比表面积
指单位重量或容量粉体所具有的表面积。（SV、SW）
比表面积越大，吸附能力越强；
比表面积的测定可用气体吸附法、气体透过法等。
13
三、粉体的性质
2
粉体的特殊性 ①具有与液体类似的界面和流动性 ②具有与气体类似的压缩性 ③在外力的作用下可以变形，形成坚固的压缩
体，且具抗变形能力。
3
二、粉体粒子的基本性质
(一) 粒子径与粒度分布
粒子径是决定粉体其他性质的最基本的性质。
1、粒径的表示方法： 几何学粒径、球相当径、筛分径
（1）几何学粒径
（一）密度与空隙率
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1、粉体的密度
⑴密度的定义
①真密度(true density)：物质的真实密度
除去所有的空隙 真密度 t=W/V ②颗粒密度（granule density）：粒子本身的密度
除去粒间的空隙 粒密度 g=W/(V+V1 ) ③堆密度(bulk density)：单位容积粉体的质量
包括所有空隙
堆密度 b=W/(V+V1 +V2)=W/V
14
⑵粉体密度的测定 ①液浸法：用液体置换法求得粉体真体积的方法。 ②压力比较法：测定粉体真体积的方法。 ③量筒法：测定粉体堆体积的方法。
15
2、空隙率（porosity） 空隙体积在粉体中所占的比率。 指微粒中孔隙（V内）和微粒间空隙（V间）所
三轴径、定方向径、等价径
用几何学尺寸定义的粒子径。
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高度 h，各表示长轴径、短轴径、高度。三轴径反映 粒子的实际尺寸。
4
②定方向径(投影径) 定向接线径：Feret径（或Green径），在投影面 定方向外接时平行线间的距离，DF。 定向等分径：Martin径，将投影面定方向等份分 割时的长度，DM。 定向最大径： Krummbein径，投影面定方向切割 时的最大长度，DK。 ③圆相当径：（投影面积圆相当径） Heywood 径，即与粒子的投影面积相同圆的直径。
的片剂的能力。
30
粉体压缩成型机制
①压缩时体积减小，伴随粒子间距离的变化， 从而产生范德华力、静电力等。
②压缩时产生塑性变形，使粒子间的接触面积 增大，结合力增强
③粒子的破碎产生新生表面，具有较大的表面 自由能
④粒子在变形时相互嵌合而产生机械结合力
⑤压缩过程中摩擦产热，使熔点低的物料部分 熔融，解除压力后重新固化而在粒子间形成 固体桥
容积分剂量。 流动性越好其分剂量的准确性越高。
36
（3）对可压性的影响 晶型与片剂成型的难易有关。 立方晶体可直接压片。 鳞片状、针状结晶因流动性不好不能直接压片 用结晶直接压片时，因结晶粒子小，表面积
大，接触面积大，结合力强，压出的片子硬 度大。 （4）对片剂崩解的影响 片剂的孔隙径、孔隙率及润湿性对片剂的崩解 及药物的溶出有重要的影响。
累积分布图中累积值正好为50%所对应的粒 子径。
10
4、测定方法
（1）显微镜法：直接观察粒子的外观、 形状和大小
（2）库尔特计数法：通过电信号来反映 粒子数及大小。用于不溶性物料。
（3）沉降法：吸管法和沉降天平法。用 于不溶性物料。
（4）比表面积法：气体吸附法和透过法。
（5）筛分法：分样筛。
（3）药物的崩解、溶出与润湿性有关，因此疏 水性较强的药物应在减小粒径的同时加适当的 润湿剂以改善其润湿性。
38
3、对制剂稳定性的影响 （1）粒子大小对混悬剂沉降的影响 （2）粒子分布：分布均匀可防止结块及粒子
变粗。 4、对制剂安全性的影响 注射用混悬剂，粒子太大时会引起静脉栓塞。
39
37
2、微粉理化特性对制剂疗效的影响
（1）粒子小，比表面积大，溶解性能好，可改 善疗效
氯霉素 50m， tmax=1h, Cmax 大
800m, tmax=3h, Cmax 小
（2）可通过控制粒子大小，来控制表面积的大 小以达到缓释作用。
胰岛素锌 >10m， 作用30h
<2m, 作用不足24h
⑴粉体流动性的评价与测定方法 ①休止角(angle of repose) 静止状态的粉体堆集体表面与水平面之间的夹角
为休止角，用表示， 越小流动性越好。 tan = h / r
≤30o 流动性好 ≤40o 流动性尚可
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②流出速度 指粉体从一定孔径的孔或管中流出的速度。 流出速度越大，粉体流动性越好。
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一、概述
粉体是具有各种形状的粒子的集合体。
粉体学(micromeritics)是研究具有各种形状的粒 子集合体的性质及其应用的科学。
粒子大小一般在0.1~100m之间，有些可达 1000m，小者可至0.001m。
<100 m
“粉”;
> 100 m “粒”
粉体属于固体分散在空气中形成的粗分散体系。
产生原因 1、干燥状态：范德华力、静电力 2、润湿状态：粒子间水分液体桥、水分蒸发固体
桥 粒度越小的粉体越易发生黏附与团聚。 防止措施：增大粒径、加助流剂
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（五）粉体的压缩性质 1、粉体的压缩特性 压缩特性表现为体积减小，在一定压力下可形成
坚固的压缩体。 可压缩性：粉体在压力下减小体积的能力。 可成形性：在压力下结合成坚固压缩体的能力。 可压片性：在压力下压缩成具有一定形状和强度
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
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⑵水不溶性药物 吸湿性随相对湿度的变化而缓慢变化，没有临界
点。 混合物的吸湿性具有加和性。
非水溶性药物（或辅料）的吸湿平衡曲线 1-合成硅酸铝 2-淀粉 3-硅酸镁 4-天然硅酸铝 5-氧化镁 6-白陶土 7-滑石
1、吸湿性 固体表面吸附水分的现象。 吸湿后引起流动性下降、固结、润湿、液化、稳定
性下降。 吸湿特性用吸湿平衡曲线来表示。
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⑴水溶性药物的吸湿性
临界相对湿度（CRH）：吸湿量开始急剧增加时的相对 湿度。
是水溶性药物的固有特征，是吸湿性大小的衡量指标。 两种水溶性物质的混合物的吸湿性更强
（CRHab=CRHa×CRHb），且与各成分的量无关。
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2、润湿性（wetting） 固体界面由固-气界面变为固-液界面的现象。 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。 润湿性用接触角θ表示。
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液滴在固体表面上所受的力达到平衡时符合Yong’s公 式： sg= sl+ lgcosθ sg、sl、lg分别固-气、固-液、气-液间的界面张 力
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四、微粉特性在药剂学中的应用
混合、分剂量、可压性、崩解
制剂工艺、疗效、 稳定性、安全性
1、粉体理化特性对制剂工艺的影响 （1）对混合的影响 粒子大，粒子数不多，不易混匀。 粉体的密度差异、粒子形态差异可影响混匀。 粉粒的含水量对混合有影响。
35
（2）对分剂量的影响 散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂的生产，一般都是按
（3）筛分径 细孔通过相当径。 a > 粒径 > b 筛下粒径 -a；筛上粒径 +b 算术平均径：DA =(a+b)/2
几何平均径： Dg ab
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2、粒度分布 频率分布 累计分布
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3、平均粒子径 ⑴算术平均径： ⑵众数径：频数最多的粒子直径 ⑶中位径：累积中间值 在制药行业中，中位径是最常用的平均径。在
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体积、表面积、比表面积
④球相当径： 用球体的粒径表示粒子的大小 体积相当径：与粒子的体积相等球的直径。 表面积相当径：与粒子的表面积相等球的直径。 比表面积相当径：与粒子比表面积相等球的直径。
用吸附法或透过球法测定粉体的比表面积后推 算出的粒子径。(假定所有粒子都为球形)
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（2）沉降速度相当径：在液相中与粒子的沉 降速度相等的球形颗粒的直径，又称stokes径。
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③压缩度（C） 在量筒中测定最松堆体积，最紧堆体积，计算最
松堆密度0与最紧堆密度f C = (f- 0)/f×100%
压缩度的大小反映粉体的凝聚性、松软状态。 ≤20% 流动性较好 40~50% 流动性差
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⑵粉体流动性的影响因素及改善方法 很复杂，主要因素有 ①粒度：增大粒径，减小附着力和凝聚力。 改善方法：制粒。 ②粒子形状和表面粗糙度：粒子表面越粗糙，流
动性也越小。 ③密度：密度大利于流动，应＞0.4g/cm3 ④含湿量：含湿量高流动性差。干燥利于流动。 ⑤助流剂：减小粒子间的凝聚力，减小表面的粗
糙性，改善流动性。
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2、粉体的充填性 影响重量差异。 ⑴粉体充填性的表示方法 ⑵颗粒的排列模型 ⑶充填状态的变化 ⑷助流剂对充填性的影响
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（三）粉体的吸湿性与润湿性
⑥水溶性成分在粒子的接触处析出结晶而形成 固体桥
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⑴压缩力与体积的变化 弹性变形：受压时变形，解除压力后恢复原形。 塑性变形：受压时变形，解除压力后不能恢复原形。 脆性变形：受压时破碎变形，解除压力后不能恢复
原形 ⑵压缩力的传递与压缩循环图 ⑶压缩功与弹性功
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2、粉体的压缩方程
第二节 粉体学基础(P-82) 一、概述 二、粉体粒子的基本性质 (一) 粒子径与粒度分布 1、粒径的表示方法: ⑴几何学粒径; ⑵沉降速度相当
径; ⑶筛分径 2、粒度分布； 3、平均粒子径； 4、测定方法 （二）粒子形态 （三）粉体的比表面积 三、粉体的性质 （一）密度与空隙率：1、密度；2、空隙率 （二）流动性与充填性：1、流动性；2、充填性 （三）吸湿性与润湿性：1、吸湿性；2、润湿性 （四）黏附性与黏着性 （五）粉体的压缩性质 四、微粉特性在药剂学中的应用
占的容积与粉体容积之比。
总 = （V-Vt）/V = 1- Vt/V = 1- b/t
总为孔隙率；V为粉体的体积；Vt为粉体的真体 积
一般片剂的空隙率在5-35%。
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（二）粉体的流动性与充填性
1、粉体的流动性 粉体的流动性(fluidity）与粒子间的作用力、粒
度、粒度分布、粒子形态及表面摩擦力等因素有 关。 流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差 异有关。 可用休止角、流速来、压缩度衡量。
θ=0º，完全润湿； θ=180º，完全不润湿； 接触角越小润湿性越好。 3、接触角的测定方法 将粉体压缩成平面，水平放置后滴上液滴直接由量
角器测定。
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（四）黏附性（adhesion）与黏着性(cohesion) 黏附性：不同分子间产生的引力，粒子—器壁。 黏着性：同分子间产生的引力，粒子—粒子。
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（二）粒子形态 指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图
像 球形、立方形、针状、鳞片状等。 1、形状指数： 2、形状系数：
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（三）粉体的比表面积
指单位重量或容量粉体所具有的表面积。（SV、SW）
比表面积越大，吸附能力越强；
比表面积的测定可用气体吸附法、气体透过法等。
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三、粉体的性质
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粉体的特殊性 ①具有与液体类似的界面和流动性 ②具有与气体类似的压缩性 ③在外力的作用下可以变形，形成坚固的压缩
体，且具抗变形能力。
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二、粉体粒子的基本性质
(一) 粒子径与粒度分布
粒子径是决定粉体其他性质的最基本的性质。
1、粒径的表示方法： 几何学粒径、球相当径、筛分径
（1）几何学粒径
（一）密度与空隙率
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1、粉体的密度
⑴密度的定义
①真密度(true density)：物质的真实密度
除去所有的空隙 真密度 t=W/V ②颗粒密度（granule density）：粒子本身的密度
除去粒间的空隙 粒密度 g=W/(V+V1 ) ③堆密度(bulk density)：单位容积粉体的质量
包括所有空隙
堆密度 b=W/(V+V1 +V2)=W/V
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⑵粉体密度的测定 ①液浸法：用液体置换法求得粉体真体积的方法。 ②压力比较法：测定粉体真体积的方法。 ③量筒法：测定粉体堆体积的方法。
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2、空隙率（porosity） 空隙体积在粉体中所占的比率。 指微粒中孔隙（V内）和微粒间空隙（V间）所
三轴径、定方向径、等价径
用几何学尺寸定义的粒子径。
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高度 h，各表示长轴径、短轴径、高度。三轴径反映 粒子的实际尺寸。
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②定方向径(投影径) 定向接线径：Feret径（或Green径），在投影面 定方向外接时平行线间的距离，DF。 定向等分径：Martin径，将投影面定方向等份分 割时的长度，DM。 定向最大径： Krummbein径，投影面定方向切割 时的最大长度，DK。 ③圆相当径：（投影面积圆相当径） Heywood 径，即与粒子的投影面积相同圆的直径。
的片剂的能力。
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粉体压缩成型机制
①压缩时体积减小，伴随粒子间距离的变化， 从而产生范德华力、静电力等。
②压缩时产生塑性变形，使粒子间的接触面积 增大，结合力增强
③粒子的破碎产生新生表面，具有较大的表面 自由能
④粒子在变形时相互嵌合而产生机械结合力
⑤压缩过程中摩擦产热，使熔点低的物料部分 熔融，解除压力后重新固化而在粒子间形成 固体桥
容积分剂量。 流动性越好其分剂量的准确性越高。
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（3）对可压性的影响 晶型与片剂成型的难易有关。 立方晶体可直接压片。 鳞片状、针状结晶因流动性不好不能直接压片 用结晶直接压片时，因结晶粒子小，表面积
大，接触面积大，结合力强，压出的片子硬 度大。 （4）对片剂崩解的影响 片剂的孔隙径、孔隙率及润湿性对片剂的崩解 及药物的溶出有重要的影响。
累积分布图中累积值正好为50%所对应的粒 子径。
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4、测定方法
（1）显微镜法：直接观察粒子的外观、 形状和大小
（2）库尔特计数法：通过电信号来反映 粒子数及大小。用于不溶性物料。
（3）沉降法：吸管法和沉降天平法。用 于不溶性物料。
（4）比表面积法：气体吸附法和透过法。
（5）筛分法：分样筛。
（3）药物的崩解、溶出与润湿性有关，因此疏 水性较强的药物应在减小粒径的同时加适当的 润湿剂以改善其润湿性。
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3、对制剂稳定性的影响 （1）粒子大小对混悬剂沉降的影响 （2）粒子分布：分布均匀可防止结块及粒子
变粗。 4、对制剂安全性的影响 注射用混悬剂，粒子太大时会引起静脉栓塞。
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2、微粉理化特性对制剂疗效的影响
（1）粒子小，比表面积大，溶解性能好，可改 善疗效
氯霉素 50m， tmax=1h, Cmax 大
800m, tmax=3h, Cmax 小
（2）可通过控制粒子大小，来控制表面积的大 小以达到缓释作用。
胰岛素锌 >10m， 作用30h
<2m, 作用不足24h