第6章 粉体学基础

累积中间值（D50）
nd 2 / nd nd 3 / nd 2 nd 4 / nd 3
nd 2 /
1/ 2
n
nd 3 /
1/ 3
n
粉体学基11础. 比表面积径
/ Sw
胡海燕
粉体粒子的性质
粒子径的测定方法 不同测定方法与粒径的测定范围。
粉体学基础
胡海燕
粉体的流动性与充填性
压缩度(compressiblity) C=（最紧密度-最松密度）/最紧密度×100%
C ρf ρ0 1 0 0 ( % ) ρf
压缩度C反映了粉体的凝聚性、松软状态：C<20%时, 流动性较好；C值增大时，流动性变差；C值增大达
到40%-50%时,粉体将很难从容器中自动流出。
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
各种平均粒径
名
称
公
式
1. 算术平均径
nd / n
2. 几何平均径 3. 调和平均径
(
d n1 1

d n2 2


d ) nn 1/ n n
n / (n / d)
4. 众数径
频数最多的粒子直径
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
粉体学基础
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。

D
sv S w
Sw—比表面积；ρ—粒子的密度；φ—粒子的性状 系数（粒子为球体时φ=6，其它形状时一般为： φ=6.5-8）。
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
相当径(沉降速度相当径) P85图6-4 系指用沉降法测得的粒径，又称Stoke’s径。
18 h
D

stk ( ) g t
如何测量 ？
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
4）比表面积法（specific surface area method） 粉体的比表面积随粒径的减少而迅速增加，因此
通过粉体层中比表面积的信息与粒径的关系可以求得 平均粒径（测定粒度范围为100μm以下），但不能求 得粒度分布。可用吸附法和透过法测定比表面积。
1）体积比表面积Sv Sv是单位体积粉体的表面积（cm2/cm3）。
Sv

s v
π d2n π d3 n

6 d
6
粉体学基础
胡海燕
粒子的比表面积
2）重量比表面积Sm
SW是单位重量粉体的表面积（cm2/g）。
•
Sw

s w
π d2n π d3ρ n

6 dρ
6
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 孔粒子和高度分散粉末的平均粒径。
粉体学基础
胡海燕
粉体的流动性与充填性
3）助流剂对充填性的影响 助流剂粒径较小，粉体混合时在粒子表面附着，
减弱粒子间的黏附从而增强流动性，增大充填密度。
表面，减少阻力，减少静电力等；但过多的助流剂反而
粉增体学加基础阻力。
胡海燕
粉体的流动性与充填性
粉体的充填性
1）粉体的充填性的表示方法
松比容 Specific volume 粉体单位质量所占体积 v=V/w
松密度 Bulk density 粉体单位体积的质量
ρ =w/v
空隙率 Porosity
粉体的堆体积中空隙所占 ε=(v-vt)/v 体积比 反映充填的紧松程度
胡海燕
概述
基本特性 将固体粉碎成粉体后： 1）具有与液体相类似的流动性 2）具有与气体类似的压缩性 3）固体的抗变形能力。
剂型的基础
粉体学基础
散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂 混悬剂 粉针
胡海燕
概述
1
2
3
4
混合均匀性 容积分剂量 压片
溶出度 生物利用度
粒子大小 形态 密度
粉体学基础
流动性
压缩 成型
P。为同一温度下液态氮的饱和蒸气压;
粉体学C基为础 常数(第一层吸附热和液化热的差值)
胡海燕
比表面积的测定方法 2.气体透过法（gas permeability method）
透过法是将流体通过微粉层，根据压力的 变化及透过速率与微粉比表面三者之间的关系 来求出其比表面。
SV SW
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
粒子径和粒度分布 2）粒度分布
粉体由粒径不等的粒子群组成的，存在着粒度 分布（particle size distribution）问题。粒度分布可 用简单的表格、绘图和函数等形式表示。
一般常用频率粒度分布或累积粒度分布来表示 粉体的粒度分布状态：
粉体学基础
胡海燕
8
2.50
10 一号 2.00
12
1.60
45
0.400
50 三号 0.355
55
0.315
130
0.112
150
0.100
160 八号 0.090
16
1.25
60
0.280
190
0.080
九号
18
1.00
65 四号 0.250
200
0.071
20 二号 0.90
24
0.80
26
0.70
70
0.224
粒密度
堆密度
真密度 （true density，ρt) ρt = m/Vt
粒密度 (granule density, ρg ): ρg = m/Vg
堆密度 (bulk density, ρb) ρb = m/Vb
粉体学基*础比较： ρt >ρg > ρb
胡海燕
粉体的密度及空隙率
某些药物的松密度与真密度比较表
gAPt 3 KLQ( 1 )2
粉体学基础
胡海燕
粉体的密度及空隙率
真体积 (true volume,Vt) 粒体积 (granule volume, Vg) 堆体积 (bulk volume, Vb) 比较： Vb >Vg > Vt
粉体学基础
胡海燕
粉体的密度及空隙率
粉体的密度
真密度
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
1） 显微镜法（microscopic method） 在显微镜下，根据投影像测得粒径的方法，主
要测定几何学粒径。光学显微镜可以测定μm级粒 径，电子显微镜可以测定nm级粒径。主要测定以个 数、面积为基准的粒度分布。
**显微镜方法允许直接查看所被讨论的颗粒 **可以看到颗粒的形状 **可以判断是否达到良好分散或者是否存在凝聚 **电子显微镜需要精心的样品制备，而且速度慢
粉体粒子的性质
重量或数量
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
平均粒子径 为了求出由不同粒径组成的粒子群的平均粒径，
首先求出前面所述具有代表性的粒径，然后求其平 均值。求平均值的方法有多种，如下表所示。
制药行业中最常用的平均径为中位径(medium diameter)，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。
粉体学基础
胡海燕
粉体的密度及空隙率
粉体的孔隙率
• 总孔隙率 • 间孔隙率 • 内孔隙率
粉体学基础
胡海燕
粉体的流动性与充填性
粉体的流动性（flowability)
影响散剂的分剂量、胶囊剂分装、片剂的压片等
粉体学基础
胡海燕
胡海燕
粉体的流动性与充填性
粉体的流动性（flowability)
1）粉体流动性的评价与测定方法 休止角（angle of repose) θ≦ 300 θ≦ 400
粉体学基础
胡海燕
粉体的流动性与充填性
休止角因测量方法不同而不同，重现性较差
粉体学基础
胡海燕
粉体的流动性与充填性
流出速度（flow velocity） 将物料加入于漏斗中，用测定的全部物料流出所
需要的时间来描述。不能流出可加玻璃球助流。
第十三章 粉体学基础
中山大学药学院 胡海燕 Phone: 39943118 Address: Room120, SPS Building
Email: huhaiyan73@gmail.com
粉体学基础
胡海燕
主要内容
概述* 粉体粒子的性质 密度与空隙率* 流动性与充填性* 吸湿性与润湿性* 黏附性与凝聚性 压缩性质
药物名称
松密度（g/cm3） 真密度（g/cm3）
重质碱式碳酸铋
1.01
6.90b
轻质碱式碳酸铋
0.22
6.90b
重质碳酸镁
0.39
3.00b
轻质碳酸镁
0.07
3.00b
苯巴比妥
0.34
1.30a
磺胺噻唑Biblioteka Baidu
0.33
1.50a
滑石粉
0.48
2.70a
a:用置换法求得的真密度 b:用液体置换法求得的真密度（与真密度几乎相等）
75
0.200
80 五号 0.180
240 260 300
0.063 0.056 0.050
28
0.63
90
0.160
320
0.045
32
0.56
100 六号 0.154
360
0.040
35
0.50
110
0.140
40 粉体学基础
0.45
120 七号 0.150
胡海燕
粒子的比表面积
比表面积（specific surface area）的表示方法
粉体学基础
胡海燕
粉体学基础
胡海燕
粉体学基础
胡海燕
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
6）筛分法（sieving method） 是粒径分布测量中使用最早、应用最广、简便
和快速的方法。常用测定范围在45μm以上
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
表 12-5 国内常用标准筛[7]
（单位：mm）
目 次 筛孔尺寸 目 次 筛孔尺寸 目 次 筛孔尺寸
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。
算术平均值：D a b
A
2
几何平均值：D ab A
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
概述
定义 粉体 powder 是无数个固体粒子particles的集合体。 粒子为粉体的最小单元。 >100um称粒，<100um称粉。 单一结晶粒子叫一级粒子；单一粒子的聚合体，称 二级粒子。
粉体学micromeritics 研究粉体所表现的基本性质及 其应用的科学。
粉体学基础
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
3）沉降法（sedimentation method） 利用液相中混悬粒子沉降速度，根据Stock`s
方程求出。Stock`s方程适用于100μm以下的粒径 的测定，常用Andrasen吸管法。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间隔 内取出，测得的粒子径与粒度分布，为重量基准。
空隙比 Void ratio
空隙体积与粉体体积真体 ε=(v-vt)/ vt 积之比
充填率 Packing fraction 粉体的真体积与松体积之 g=vt/v=1-ε 比
配位数 Coordination 粉体学基础 number
一个粒子周围相邻的其它 粒子个数
胡海燕
粉体的流动性与充填性
2）颗粒的排列模型决定颗粒的充填
粉体学基础
胡海燕
粒子的比表面积
比表面积的测定方法

D
sv S w
1）气体吸附法（gas adsorption method） 根据微粉吸附气体的量来测定比表面
P
1 C1 P


•
V ( P0 P ) Vm C VmC P0
P为被吸附气体的平衡压力；
V为在P压力下1g粉体吸附气体的量；
粒子大小 比表面积 润湿性
胡海燕
粉体粒子的性质
粒子径和粒度分布 1）粒子径的表示方法
粉体学基础
胡海燕
粉体粒子的性质
几何学粒子径 根据几何学尺寸定义的粒子径。
(b)定方向径
(c)定方向最大径
(a) 三轴径
粉体学基础
(d)定方向等分径 (e)等投影面积径
胡海燕
粉体粒子的性质
比表面积径 系指用吸附法或透过法测定比表面后 求得的粒径称比表面积径。这种方法求得的粒径为 平均径，不能求算粒度分布。
粉体学基础
胡海燕
粉体的流动性与充填性
2）流动性的影响因素与改善方法
增大粒子大小 粒径减小时，表面能增大，粉体的附着性和聚集性增大。 >200um，流动性好。
降低含湿量 由于粉体的吸湿作用，在粒子表面吸附的水分增加粒子 间粘着力，适当干燥有利于减弱粒子间作用力。
加入助流剂
助流剂粒子可在粉体层粒子表面填平粗糙面而形成光滑