第6章 粉体学基础
材料工程基础-第六章 粉末材料的成形与固结
P0—初始接触应力 ρ—相对密度
θ0—(1-ρ) a=[ρ2(ρ-ρ0)]/θ0
成形方法
压力成形
增塑成形
浆料成形
模压成形 三轴压制 等静压成形 高能成形 挤压成形 扎膜成形 楔形压制 注射成形 车坯成形
注浆成形 热压铸成形 流延法成形 压力渗滤 凝胶铸模成形 直接凝固成形
二、压力成形 1、 模压成形
压力成形
增塑成形
挤压成形 扎膜成形 楔形压制 注射成形 车坯成形
浆料成形
二、增塑成形
1、挤压（挤出）成形： 利用压力把具有塑性的粉料通
过模具挤出来成形的，模具的形状就是成形坯体的形状。
单螺杆挤出机示意图
通心粉
➢ 2、轧膜成形（滚压或辊压成形）
将粉体和粘结剂、溶剂等置于置于轧辊上混 炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发， 形成一层厚膜； 调整轧辊间距， 反复轧制，可制 得薄片坯料。
２、 粉末在压力下的运动行为
成形工艺主要有： 刚性模具中粉末的压制（模压） 弹性封套中粉末的等静压 粉末的板条滚压 粉末的挤压
受力过程的三个阶段
第一阶段：首先粉末颗粒发生重排； 第二阶段：颗粒发生弹塑性变形； 第三阶段：颗粒断裂。
压坯密度与压制压力的关系
在压制过程中，随着压力的增加，粉 体的密度增加、气孔率降低。人们对压 力与密度或气孔率的关系进行了大量的 研究，试图在压力与相对密度之间推导 出定量的数学公式。目前已经提出的压 制压力与压坯密度的定量公式（包括理 论公式和经验公式）有几十种之多，表 中所示为其中一部分。
成形的理论基础 粉末的工艺性能 粉末在压力下的运动行为 成形方法
一、成形的理论基础
１、粉体的堆积与排列
晶胞 BCC
药剂学-第六章粉体学基础
第六章粉体学基础一、概念与名词解释12．空隙率20．临界相对湿度34．标准筛二、判断题(正确的填A，错误的填B)1．物料的粒径越小，其流动性越好。
( )2．粉体粒子的粒径影响粉体的流动性，粉粒大于200μm的粉体可自由流动。
( )3．在临界相对湿度(CRH)以上时，药物吸湿度变小。
( )4．比表面积是单位体积所具有的表面积。
( ) 5．微粉的流动性常用休止角表示，休止角愈大，其流动性愈好。
( )6．物质分轻质或重质，主要在于他们的堆密度大小，重质的堆密度大，轻质的堆密度小。
( )7．比较同一物质粉体的各种密度，其顺序是：堆密度>粒密度>真密度。
( )8．粉体的密度是用真密度进行描述。
( )9．将黏附力较大的粉体装填于模子时，孔隙率大，充填性差。
( )10．压缩速度快，易于塑性变形，有利于压缩成形。
( )11．物料受压时塑性变化所消耗的能量转化成结合能,因此该过程是可逆过程。
( )12．将黏附力较大的粉体装填于模子时孑L隙率小，充填性好。
( )13．重力流动时，堆密度也反映粉体的流动性。
( ) 14．粉末的比表面积大，压缩时接触点数多，结合强度大。
( )15．Heckel方程的斜率越大，空隙率的变化大，弹性强。
( )16．推片力的大小等于解除上冲压力后下冲中残留压力的大小。
( )17．最松堆密度与最紧密度相差越小，粉体的充填性越好。
( )18．压缩过程中压力传递率接近于1时，模壁的摩擦力小。
( )19．体积基准的平均粒度和重量基准的平均粒度在数字上相同。
( )20．粉体的附着力大，装填时孔隙率大，充填性好。
( )三、填空题1．将球体规则排列时配位数最大可达(6，8，12)个；空隙率最大可达(26％，30％，48％)。
2．某些药物具有“轻质”和“重质”之分，主要是因为其不同。
3．在药剂学中最常用来表示粉体流动性的方法是：和。
4．测定粒径的方法很多，其中以沉降法测得的是径，以电感应法测得的为径。
第六章粉体学基础(micromeritics)
第三节粉体的性质
一、密度与孔隙率
（一） 粉体的密度
1.密度定义 真密度：指粉体质量与真体积 之比。即排除所有孔隙（粒子本身和粒子之间） 而求得的粉体体积。真密度是物料固有性质。一 般文献中所载密度如无特殊指明是指真密度。
颗粒密度：粉体质量与颗粒体积之比。其体 积排除粒子间的空隙，但不排除粒子本身细小空 隙。
第六章 粉体学基础 (micromeritics)
第六章 粉体学(micromeritics)基础
第一节 概述 粉体是无数个固体粒子的集合体。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：多个粒子聚结体 <100µm 称“粉” >100µm 称“粒” 表6-1 粉体中颗粒的分类 （3mm～1nm） 固体制剂粒度范围：几µm ～ 十几mm
第二节 粉体的基本性质 一、粒子径及粒度分布（一）粒子径 ⑷球相当径：用球体粒径表示不规则粒子的大小。 体积（球）相当径，表面积（球）相当径，比表面 积（球）相当径， 2.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：粒子被截留于细筛网直径 粒径表示方式：（-a +b）即粒径< a， >b 如（-1000+900）µm <1000µm >900µm平均 950µm
第二节 粉体的基本性质
一、粒子径与粒度分布 粒子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）粒子径 1. 几何学粒子径：(1)三轴径：长、短、高 (2) 定向径：粒子在投影面上某 定向直线长度。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)圆相当径（Heywood径）
《粉体学基础》课件
固结性
粉体的固结性表征了颗粒间力学 作用的强度，对于产品的稳定性 和质量具有重要影响。
粉体二次加工
1
分级筛分
通过筛分将不同粒度的粉体分离，达到产品尺寸的控制。
2
压制成型
将粉体加入模具中施加压力，使其成型为各种形状的产品。
3
干燥烘烤
将湿粉体通过烘烤等方法除去水分，增强产品的稳定性和质量。
粉体工程中的流动
降低工人接触粉尘的机会，改善工作环境。
实践案例
制药行业
粉体工程在制药工艺中的应用， 如药物制剂、颗粒制备等。化工行业金属行业
粉体工程在化工生产中的应用， 如催化剂制备、粉末材料合成等。
粉体工程在金属加工中的应用， 如金属粉末冶金、金属注射成型 等。
粉体概述
粉体是由固态物质通过研磨、粉碎等方法制成的细小颗粒物质。粉体广泛应 用于各个行业，如冶金、化工、医药等。了解粉体的基本概念和特性对于进 行粉体工程及相关研究具有重要意义。
粉体的物理学性质
表观密度
粉体的密度与颗粒间的间隙分布有关，表观密 度可用于评估颗粒填充状态。
分散性
粉体的分散性对于颗粒的分散均匀度和稳定性 有着重要作用。
流动性
粉体的流动性直接影响其加工性能，了解粉体 的流变行为是优化工艺参数的关键。
比表面积
粉体的比表面积反映了颗粒间作用力的大小， 对粉体的反应性和可溶性有一定影响。
粉体的力学性质
压缩性
粉体的压缩性可通过测定其体积 的变化来评估，对加工工艺和产 品性能有重要影响。
流变性
粉体的流变性反映了颗粒受力行 为的特点，了解粉体的流变行为 对于选择合适的加工方法至关重 要。
粉体在管道、设备中的流动行为对于粉体工程的设计和优化有着重要影响。了解流动的机理和特性对于解决流 动问题具有重要意义。
药剂学：粉体学基础
物料风干示意图
44
6、粉体的吸湿性
水是化学反应的媒介。 固体药物吸附水份以后，在表面形成一层液膜，分解反
应就在液膜中进行。 药物是否容易吸湿，取决于其临界相对湿度（Critical
Relative Humidity）,化合物的CRH越低对湿度越敏感。 药物的降解反应速度与环境的相对湿度成正比。
( ) g t
p
l
8
1、粒子径的表示方法
➢ 筛分径（sieving diameter）
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。
算术平均值 几何平均值
D ab
A
2
D ab A
a—粒子通过的粗筛网直径， b—截留粒子的细筛网直径 9
1、粒子径的表示方法
4
1、粒子径的表示方法
➢ 几何学粒子径 geometric diameter
̶ 等体积径 equivalent volume diameter ̶ 比表面积等价径 equivalent specific surface diameter
➢ 有效径 （Stocks沉降径）settling velocity diameter ➢ 筛分径 sieving diameter
45
6、粉体的吸湿性
临界相对湿度（critical relative humidity, CRH）
水溶性的药物粉末在较低相对湿度环境时一般 不吸湿，但当相对湿度提高到某一定值时，吸 湿量急剧增加，此时的相对湿度即CRH。
• 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。46
9. 平均面积径
nd 2 /
第六章 粉体学基础
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。
一、粒子径与粒度分布
（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。
累积分布（cumulative size distribution)表示小 于（pass）或大于（on）某粒径的粒子在全粒子群中 所占的百分数（积分型）。
一、粒子径与粒度分布
（二）粒度分布
百分数的基准可用个数基准（count basis）、质量基准 （mass basis）、面积基准（surface basis）、体积基准 （volumn basis）、长度基准（length basis）等表示。
一、粒子径与粒度分布
（一）粒子径
3.筛分径
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， 记作DA 。
算术平均径 ：DA=(a+b)/2
几何平均径：DA=(ab)1/2 式中，a—粒子通过的粗筛网直径； b—粒子被截留的细筛网直径。
一、粒子径与粒度分布
三、粒子的比表面积
（二）比表面积的测定方法
直接测定粉体比表面积的常用方法有： 1. 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 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，1g粉体所吸附的气体体积 V 对气体压力p 做图，即可制得吸附等温线。 在一定实验温度下,测定一系列p对V的数值，用p/V （p0-p）对p/p0绘图，可得直线，由直线的斜率与截 距即可求得Vm。
粉体学基础
（2）有效粒径（Stocks径） 在液相中和欲测质点具有相同沉降速度的球 形颗粒的直径。 （用沉降法测定） （3）比表面积径 与待测粒子具有相等比表面积的球的直径。 测定比表面（用吸附法或透过法）后再推算质 点的直径，故此法不知个别质点的直径。 （4）筛分径 粒子通过粗筛网且被截留在细筛网时，粗细筛 子的直径的算术或几何平均值称为筛分径。
混合物的吸湿性：
混合物的CRH值最小
。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，而与各成分的比例无关。 CRHAB=CRHA· CRHB
Elder假设的条件是各成分间不发生相互
作用，不适用于能相互作用或受共同离 子影响的药物。
(二) 水不溶性药物的吸湿性
（二）粒子的形态
指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成
的图像。
（三）比表面积
微粒的比表面积是指单位质量或容量微 粉所具有的表面积。
粒子的比表面积(specific surface area)的表 示方法根据计算基准不同可分为体积比表面积 SV和质量比表面积SW。 Sw=6/dvs； Sv=6/dvs Sw ,Sv分别为质量和体积比表面积， 为粉 体的粒密度，dvs粒径。
第八节 粘附性与凝聚性
粘附性(adhesion)是指不同分子产生的引
力，如粉体粒子与器壁间的粘附。 凝聚性 (cohesion，粘着性)是指同分子间产生的引 力，如粉体粒子之间发生粘附而形成聚集 体(random floc)。 产生粘附性和凝聚性的原因： 1、在干燥状 态下主要是由于范德华力与静电力发挥作 用； 2、在润湿状态下主要由于粒子表面存 在的水分形成液体桥或由于水分的蒸发而 产生固体桥发挥作用。
2. 流出速度(flow velocity)
粉体学基础——精选推荐
粉体学基础粉体学基础⼀粉体概述1 粉体相关概念1.1 粉体粉体是⽆数固体粒⼦的集合体1.2 粒⼦在粉体中不能再分离的运动单元1.3 “粉”和“粒”通常≤100µm的粒⼦叫“粉”，容易产⽣粒⼦间的相互作⽤⽽流动性较差；> 100µm的粒⼦叫“粒”，较难产⽣粒⼦间的相互作⽤⽽流动性较好。
2 粉体的物理特征⾃然界中的物质可分为三种形态：⽓体、固体和液体，那么粉体属于哪种形态？粉体虽然具有与固体类似的抗变形能⼒，但不是固体粉体虽然具有与流体相似的流动性，但不是液体。
粉体虽然具有与⽓体相似的可压缩性，但不是⽓体。
它属于第四种物质形态3 粉体的性质3.1 ⼀般性质粉体的⼀般性质包括：粉体粒度（尺⼨、形状和粒度分布）、流动性、分散性及稳定性、填充性及吸湿性等等。
3.2 特殊性质当尺⼨处于亚微⽶级或纳⽶级时，粉体具有与普通粉体完全不同的特殊性质。
（1）表⾯效应纳⽶材料的表⾯效应是指纳⽶粒⼦的表⾯原⼦数与总原⼦数之⽐随粒径的变⼩⽽急剧增⼤后所引起的性质上的变化。
如图1所⽰。
超微粉体尺⼨⼩，⽐表⾯积⼤，位于表⾯的原⼦占有相当⼤的⽐例。
随着尺⼨减⼩，⽐表⾯积急剧增⼤，引起表⾯原⼦数迅速增加，增强了粒⼦的活性。
例如，尺⼨⼩于5 m的⾚磷在空⽓中能⾃燃，⽽某些纳⽶级的⾦属粉末在空⽓中也会燃烧。
随着颗粒尺⼨的量变，在⼀定的条件下会引起颗粒性质的质变。
由于颗粒尺⼨变⼩所引起的宏观物理性质的变化称为⼩尺⼨效应。
纳⽶颗粒尺⼨⼩，表⾯积⼤，在熔点，磁性，热阻，电学性能，光学性能，化学活性和催化性等都较⼤尺度颗粒发⽣了变化，产⽣⼀系列奇特的性质。
例如，⾦属纳⽶颗粒对光的吸收效果显著增加，并产⽣吸收峰的等离⼦共振频率偏移；出现磁有序态向磁⽆序态，超导相向正常相的转变。
（3）量⼦尺⼨效应各种元素原⼦具有特定的光谱线。
由⽆数的原⼦构成固体时，单独原⼦的能级就并合成能带，由于电⼦数⽬很多，能带中能级的间距很⼩，因此可以看作是连续的，从能带理论出发成功地解释了⼤块⾦属、半导体、绝缘体之间的联系与区别，对介于原⼦、分⼦与⼤块固体之间的超微颗粒⽽⾔，⼤块材料中连续的能带将分裂为分⽴的能级；能级间的间距随颗粒尺⼨减⼩⽽增⼤。
6第六章-粉体学基础解析
2. 重量比表面积 Sw cm2/g
（二）意义 1.粒子大小的量度 2.影响粒子吸附、药理
第三节 粉体的性质
•粉体的密度与空隙率
•粉体的流动性与充填性 •粉体的吸湿性与润湿性
一 粉体的密度与空隙率
（一）粉体的密度 真密度（true density） 粒密度（granule density）
18 h ( p l ) g t
3、筛分径（sieving diameter ） – 粒径表示方法：(-a+b) – 粗细筛孔直径的算术或几何平均值； – 粒度分布
½(a+b) (ab) ½
粒子径的测定原理及方法不 同，Page88表6-4列出了粒径的 不同测定方法与粒径的测定范围。
（一）粉体的密度
2、粉体密度的测定
真密度与颗粒密度
– 液浸法√（liquid immersion method） 比重瓶
m0空瓶重，ms＝瓶+样 maL=瓶+样+液 mL＝瓶+满液
–压力比较法
松密度与振实密度
( mS m 0 ) l t (m L m0 ) (maL mS )
–-量筒法
粉体密度影响固体制剂的充填性：如颗粒剂 的自动化包装、胶囊的装填等生产过程及质 量控制应用。P99
• 空隙率：指粉体层中空隙所占有的比率。
总 V内 V间 V
V 间 V
V 内 Vt V 内
（二）粉体的空隙率(porosity)
粒子径表示方法及其测定方法
1、几何学粒子径
(1)三轴径
(2)定方向径 (3)圆相当径 (4)球相当径：体积相当径、表面积相当 径、比表面积相当径
1、几何学粒子径 (1) 三轴径——反映粒子的实际尺寸
《粉体学基础》课件
药物载体
粉体可作为药物载体，将 药物包裹在粉体中，以控 制药物的释放速度和部位 。
医疗器械
粉体在医疗器械的制造中 也有应用，如用于制造人 工关节、牙科材料等。
化妆品工业
粉底
粉体作为化妆品中的主要成分，起到遮盖皮肤瑕疵、调整肤色等 作用。
眼影
不同颜色的粉体用于制造眼影，增加眼部层次感和立体感。
腮红
粉体腮红能够增添脸部红润感，提升整体妆容效果。
粉体作为食品添加剂，如面粉、 糖粉、奶粉等，用于改善食品的 口感、质地和外观。
食品包装材料
粉体材料如二氧化硅、滑石粉等 ，用于食品包装，起到防潮、防 霉、防虫等作用。
食品加工助剂
粉体如碳酸钙、碳酸镁等，作为 食品加工助剂，起到调节酸碱度 、增加食品稳定性等作用。
医药工业
药物制备
粉体在医药工业中用于制 备药物，如中药粉末、西 药颗粒等。
应用
在化工、陶瓷、制药等领域，粉体的密度与孔隙率对产品的性能和生 产工艺具有重要影响，如流动性和填充性等。
粉体的流动性与填充性
总结词
粉体的流动性与填充性是描述粉体流 动和填充性能的重要参数，它们对粉 体的加工和应用具有重要影响。
影响因素
粉体的流动性与填充性受到粒径、粒 径分布、颗粒形状、表面粗糙度、摩 擦系数等因素的影响。
干式粉碎
通过机械力将大颗粒物料 破碎成小颗粒，如球磨、 振动磨等。
湿式粉碎
将物料与液体一起送入粉 碎机，使物料在湿润状态 下进行粉碎。
超细粉碎
利用超音速气流、高能球 磨等技术将物料粉碎至纳 米级别。
物理粉碎法
结晶法
利用物质结晶时体积膨胀、硬度增加的特性，通 过反复结晶、破碎来制备粉体。
粉体学基础课件
• 2．圆形度(degree of circularity)：表示粒子 的投影面接近于圆的程度。 •
c D (13-9) H /L
• DH—Heywood 径(DH=(4A/π)1/2) • L-粒子的投影周长。
（二）形状系数
• 将平均粒径为D，体积为Vp，表面积为S的粒 子的各种形状系数(shape factor)表示如下。 • 1．体积形状系数 v Vp / D3 • 球体体积形状系数？立方体？ • 2．表面积形状系数 • 球体？立方体？
(13-16)
•
• 2. 气体透过法(gas permeability method)：是气体通 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。 • • • η气体黏度
（二）粒度分布
• 粒度分布(particle 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。粒子群的粒度分布可用简 单的表格、绘图和函数等形式表示。 1．频率分布与累积分布 • 频率分布(frequency size distribution)：表示与 各个粒径相对应的粒子在全粒子群中所占的百 分数(微分型)。
粉体学在药剂学中的应用
1.对制剂工艺的影响 混合均匀度、分剂量准确性、充填性、可压性 (密度、 流动性、充填性、压缩成形性、粘附性、凝聚性、粒 子大小形状等)。 2.对制剂有效性的影响 制剂的崩解、药物的溶解和吸收(粒度、润湿性) 3.对制剂稳定性的影响 混悬剂及固体制剂的稳定性 (粒度、润湿性、密度、吸 湿性) 4.对制剂安全性的影响 粒子大小需符合制剂应用的安全要求
Sv 3 v d d n 6 S-粉体粒子的总表面积
粉体学基础及其应用
MCMB超细粉末的SEM照片
可以看出，颗粒近似呈球形或椭球形，粒径约为0.1~0.5μm，是各 向同性沥青母液中经初期成长的胶体颗粒。
a
b
SEM photograph of LiCoO2 & MGS(shanshan)
a—LiCoO2，D50 :6~10μm；b—MGS， D50 ：13~15 μm
16
14
12
10
8
6
4
2
00.01
0.1
CMS, 2003粒5粒31粒 14:39:06
粒粒粒粒
1
10
粒粒 (um)
100
1000 3000
Particle size distribution of MGS
（3）粒子的形态： 定义： 指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。 粒子的形态系数： 平均粒径为D，体积为V，表面积为S，则粒子的各种形态
筛分径（sieving diameter） 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 。
算术平均径 DA=(a+b)/2 几何平均径DA=(ab)1/2
式中，a—粒子通过的粗筛网直径； b—粒子被截留的细筛网直径。
# 粒径的表示方式是（-a +b），即粒径小于a，大于b。
系数： a. 体积形态系数 Φv=V/D3 b. 表面积形态系数 Φs=S/D2 c. 比表面积形态系数 Φ= Φs/Φv
Φ→6 该粒子越接近于球体或立方体 不对称粒子Φ>6，常见粒子Φ6~8。
粒子的比表面积(specific surface area)： 比表面积的表示方法： 粒子的比表面积的表示方法根据计算基准不同，可分为体 积比表面积SV和质量比表面积SW：
药剂学第六章粉体学基础
()定向径（投影径）：
径(或径) ：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。
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。
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。
()圆相当径： 径：投影面积圆相当径，即与粒子的投影面
积相同圆的直径，常用表示。 ：等投影面周长相当径，记作。
混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等可以用本 法测定。
. 沉降法（ ）
是液相中混悬的粒子在重力场中恒速沉降 时，根据方程求出粒径的方法。
①具有与液体相类似的流动性；
②具有与气体相类似的压缩性；
③具有固体的抗变形能力。
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 都有重要指导意义。
第二节 粉体粒子的性质
一、粒子径与粒度分布 二、粒子形态 三、粒子的比表面积
一、粒子径与粒度分布
粉体的粒子大小也称粒度，含有粒子大 小和粒子分布双重含义，是粉体的基础 性质。
Ф·ρ
式中，—比表面积，Ф—粒子的性状系数， 球体时Ф，其他形状时一般情况下Ф。
.沉降速度相当径
粒径相当于在液相中具有相同沉降速度 的球形颗粒的直径。该粒经根据方程计 算所得，因此有叫 径或有效径（ ） ， 记作 .
η [
(ρ ρ) ·
h ·]
t
式中， ρ ，ρ—分别表示被测粒子与液相的密度； η— 液相的粘度；——等速沉降距离；—沉降时间。
频数最多的粒子直径
累 积 中 间 值 （ D 50）
nd 2 / nd
nd 3 / nd 2
nd 4 / nd 3
n d 2 /
1/ 2
粉体学基础教案
粉体学基础教案教案标题：粉体学基础教案教案目标：1. 了解粉体学的基本概念和原理。
2. 理解粉体的特性和分类。
3. 掌握粉体的制备方法和工艺流程。
4. 学习粉体的性能测试和表征方法。
教学步骤：引入：1. 利用实例或图片引入粉体学的概念，解释粉体学在工程和科学领域的重要性。
知识讲解：2. 解释粉体的定义和特点，包括颗粒形状、颗粒大小、颗粒分布等。
3. 介绍粉体的分类，如金属粉末、陶瓷粉末、聚合物粉末等。
4. 讲解粉体的制备方法，包括物理方法（研磨、气流法、喷雾干燥等）和化学方法（溶胶-凝胶法、沉淀法等）。
5. 介绍粉体的工艺流程，包括原料准备、混合、成型、烧结等步骤。
案例分析：6. 提供实际案例，让学生分析和解决粉体制备过程中可能遇到的问题，如颗粒分布不均匀、成型困难等。
实验操作：7. 进行简单的粉体实验操作，如研磨、喷雾干燥等，让学生亲自体验粉体制备的过程，并观察和记录实验结果。
性能测试：8. 介绍粉体性能测试的方法，如颗粒大小分析、比表面积测定、流动性测试等。
9. 引导学生进行粉体性能测试实验，让他们学会使用相应的测试设备和方法。
总结：10. 总结粉体学的基本概念和原理，强调粉体的重要性和应用领域。
11. 鼓励学生继续深入学习和研究粉体学的相关内容。
教学评估：12. 设计小测验或问答环节，检查学生对粉体学知识的掌握程度。
13. 观察学生在实验操作和性能测试中的表现，评估他们的实际操作能力和数据处理能力。
教学资源：- PowerPoint演示文稿- 实验室设备和材料- 粉体样品和实验材料- 教科书和参考书籍教学延伸：- 鼓励学生进行粉体学相关的研究项目，如粉体材料的应用研究、粉体制备工艺的改进等。
- 组织学生参观相关企业或实验室，了解粉体学在实际工程中的应用和发展。
备注：教案的具体内容和教学步骤可根据教育阶段和学生的学习能力进行调整和适应。
以上教案建议仅供参考。
粉体基础与流变学基础(ppt)
粒子比表面积
❖ 比表面积表示方法： ❖ 1、体积比表面积 ❖ 2、重量比表面积
一、粉体的基本性质
（三）粒径与粒度分布
粒径：粒子的大小，是决定粉体其他性质的最基本 的性质。
粒子径：几何学径（长、短径、定向径、等价径 等）、比表面径、有效径、平均径
❖ 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
粉体基础与流变学 基础(ppt)
（优选）粉体基 础与流变学基础
一、粉体的基本性质
（一）定义
❖ 粉体是无数个固体粒子的集合体 在制药行业常用研究范围：1µm~10mm 纳米级别的研究正在深入发展
❖ “第四态”：流动性、压缩性、抗形变
❖ 粉（Powders):≤100µm 粒（Particles):＞ 100µm
一级粒子：单一粒子——结晶、实体颗粒
二级粒子：单一粒子的聚结物——造粒物
一、粉体的基本性质
（二）形态和比表面积
❖ 形态：球形、立方形、片状、柱状、鳞状、 棒状、针状、块状、纤维状等。
❖ 比表面积：单位重量（或体积）粉体所具有 的表面积
粒子形态
❖ 形状指数： ❖ 1、球形度 ❖ 2、圆形度 ❖ 形状系数 ❖ 1、体积形状系数 ❖ 2、表面积形状系数 ❖ 3、比表面积形状系数
❖ 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。
粒子大小及分布 粒子形态及表面粗糙性 含湿量 加入助流剂、润滑剂
改善流动性的方法
粉体学基础知识.doc
粉体学基础知识（一）粉体的基本概念粉体是指无数细小固体粒子的集合体，粉体学是研究粉体的基本性质及其应用的科学。
粒子是粉体运动的最小单元, 包括粉末（粒径小于lOOUm）和颗粒（粒径大于lOO^m）, 通常所说的“粉末”、“粉粒”或“颗粒”都属于粉体的范畴。
组成粉体的单元粒子可能是单体的结晶，称为一级粒子；也可能是多个单体粒子聚结在一起的粒子，称为二级粒子。
在制药行业中，常用的粒子大小范围为从药物原料粉的1M 到片剂的lOmmo物态有固体、液体、气体3种。
液体与气体具有流动性，而固体没有流动性；但把固体粉碎成颗粒的聚集体之后则具有与液体相类似的流动性，具有与气体相类似的压缩性，也具有固体的抗形变能力，所以有人把粉体列为“第四种物态” 来进行研究。
（二）粉体的特性1.粒子大小与测定粉体粒子大小是以粒子直径的微米数为单位来表示的。
粉体大部分不规则，代表粒径大小的方法有：几何学粒径、有效粒径、比表面积粒径等。
1. 1.几何学粒径是指用显微镜看到的实际长度的粒子径。
1.2.有效粒径用沉降法求得的粒子径，即以粒子具有球形粒子的同样沉降速度来求得。
该粒径根据Stokes方程计算所得，因此又称Stokes粒径。
1.3比表面积粒径用透过法和吸附法求得的粉体的单位表面积的比面积。
这种比表面积法是假定所有粒子都为球形求出的粒子径。
常用的粒径测定方法有：显微镜法、筛分法、沉降法、小孔透过法和激光衍射法等。
2.粒子形态粉体除了球形和立方形等规则而对称的形态外很难精确地描述粒子的形状。
因此，研究工作者用体积形态系数，比表面形态系数等术语来表示微粒形态。
3.粉体的比表面积粒子的比表面积的表示方法根据计算基准不同可分为体积比表面积Sv和重量比表面积Sw。
体积比表面积是单位体积粉体的表面积，重量比表面积是单位重量粉体的表面积。
4.粉体密度与孔隙率粉体密度为单位体积粉体的质量。
由于颗粒内部含有的空隙以及及颗粒堆积时颗粒间的空隙等，给粉体体积的测定带来麻烦。
粉体学基础及其应用
（3）粒子的形态：
定义：
指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。 粒子的形态系数： 平均粒径为D，体积为V，表面积为S，则粒子的各种形态 系数：
a. 体积形态系数 Φv=V/D3
b. 表面积形态系数 Φs=S/D2 c. 比表面积形态系数 Φ= Φs/Φv Φ→6 该粒子越接近于球体或立方体 不对称粒子Φ>6，常见粒子Φ6~8。
总孔隙率：
总= V -Vt/V =1- b/t
BT－1000型粉体特性测试仪
BT-2003激光粒度分布仪
一、性能指标 二、测试对象
1、测试范围：40nm~600μm；
2、进样方式：循环泵式； 3、重复性误差：小于1%； 4、测试时间：一般2-3min/次； 5、自动对中系统精度：≤1微米。
（2）粒度分布（particl大小的均匀程度。粒子群的粒度
分布可用简单的表格、绘画和函数等形式表示。
频率分布（frequncy size distribution）：
表示与各个粒径相对应的粒子在全粒子群中所占的百分数
（微分型）。
累积分布（cumulative size distribution)：
20 24 27 32 35 40
991
833 701 589 495 417 350
80
100 110 180 200 250 270
198
165 150 83 74 61 53
500
625 800 1250 2500 3250 12500
25
20 15 10 5 2 1
平均粒径： 由不同粒径组成的粒子群的平均粒径。亦称叫中值径，常
度，也是表示固体吸附能力的重要参数。
（4）粉体的密度与空隙率： 粉体的密度： 粉体的密度指单位体积粉体的质量。 由于粉体的颗粒内部和颗粒间存在空隙，粉体的体积具有不 同的含义。 粉体的密度根据所指的体积不同分三种：
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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。
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
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。
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)
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
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。
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。
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
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
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。
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
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
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 。
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
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
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
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
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@
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
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。
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。
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
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。