粉体的物性
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– 最疏——避免料仓结拱 – 最密——造粒
2.1 粉体的堆积物性
一、粉体的堆积物性的表示方法
• 粉体的堆积物性是粉体集合体的基本性质， 在粉体的填充过程中具有重要意义。
• 堆积物性（填充性）可用粉体的松比容 (specific)、松密度(bulk density)、空隙率 (porosity) 、空隙比(void ratio) 、充填率 (packing fraction) 、配位数(coordination number)来表示。
Vv 1 B 1
2-2
VB
P
堆粉积体的填颗充粒体体积积
=
VP VB
B P
堆积空隙率取决于颗粒的形状、颗粒的尺寸与尺寸分 布及粉体的堆积方式。
松动堆积空隙率
B,A
1
B,A P
2-3
紧密堆积空隙率
B,T
1
B,T P
2-4
来自百度文库
粉体填充与堆积特性
• 压缩性(compressibility)表示粉体在压力下 体积减少的能力。 成形性(compactibility) 表示物料紧密结合成一定形状的能力。
• 粉体的压缩性和成形性简称压缩成形性。 • 压缩成形理论以及各种物料的压缩特性，
对于处方筛选与工艺选择具有重要意义。
• 粉体的可压缩性
– 当粉体在松动堆积状态受到压缩作用时，其堆 积体积将减小。颗粒间的空隙亦相应地减小。 粉体的可压缩性跟其堆积状态有关，用以表征 粉体的可压缩性。定义如下：
弹性变形 塑性变形或破碎
以塑性变形为主的固体晶格压密过程
• 正方形排列层 • 单斜方形/六方系排列层
正方形排列层 等边三角形/菱形/六边形排列层
均一球形颗粒的基本排列层
最
最
密
松
dP= 7.56mm，自然投入堆积，实验测量可以与表2-2计算结果 相比较。一致，非常吻合！
随机堆积计算方法（公式）比较（经验关联）。
2.2 粉体的可压缩性
一、粉体的压缩特性
• 较粗颗粒的HR值较小（<1.2） • 细颗粒的HR值较大（>1.4） • 极细颗粒具有较高的HR值（>2）
根 据 图 2-2 可 以 发现,颗粒尺寸 增加,堆积密度 相差变小。
C
100 VB,A
VB,T
VB, A
100 1
B,A B ,T
2-8
粉体的堆积物性不是固定的，它会随着粉体颗
粒的大小、颗粒间的相互作用，以及填充条件的变
化而变化。
二、粉体的堆积密度
（一）粉体密度的概念
• 粉体的密度系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为
真密度、颗粒密度、松密度三种。
15~30 30~50
>50
流动性
良好流动性 流动性好 流动性差 不流动
团聚性
不团聚 轻微团聚性 强团聚性 极强的团聚性
例如：花椒粉，当C>30%时倒不出来。
二、压缩力与体积的变化
• 粉体的压缩过程中伴随着体积的缩小，固 体颗粒被压缩成紧密的结合体，然而其体 积的变化较复杂。
• 粒子经过滑动或重新排列
• 是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积VB求 得的密度，亦称堆积密度。
ρB= M / VB
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（tap density）ρBt。
若颗粒致密，无细孔和空洞，则ρt = ρg 一般： ρt ≥ ρg ＞ ρBt ≥ ρB
• 粉体的堆积/容积密度 B
HR
B ,T B,A
2-9
粉体的可压缩性和Hausner比值的关系为
C
100
1
1 HR
2-10
粉体的可压缩性、团聚性和流动性与HR值的关系
特征指标 较粗颗粒 较细颗粒 细颗粒 极细颗粒
Hausner比值
<1.2 1.2~1.4 1.4~2.0 >2.0
可压缩性（％） <15
– 单位堆积体积的粉体的质量，也叫做视密度， 粉体的质量M除以粉体的堆积体积VB
B
M VB
2-1
形状、尺寸、尺寸分布、堆积方式
• 松动堆积密度 在重力作用下慢慢沉积后 的堆积（自然堆积）；
• 紧密堆积密度 通过机械振动所达到的最 紧密堆积（强制堆积）。
（二）松密度与振实密度的测定
• 将粉体装入容器中所测得的体积包括粉体真体 积、粒子内空隙、粒子间空隙等。
C 100 VB,A VB,T
VB,A
VB , A
100 1
B,A B,T
VB,T
2-8
• 粉体的可压缩性
– 粉体紧密堆积密度和松动堆积密度之比，称
为粉体Hausner比值
HR B,T
2-9
B,A
常用于表征粉体的可压缩性和流动性
• 粉体的可压缩性
– 实验结果表明:
2 粉体的物性
2.1 粉体的堆积物性 2.2 粉体的可压缩性 2.3 粉体的安息角 2.4 粉体的摩擦性 2.5 Molerus粉体分类 2.6 粉体的流动性
粉体填充与堆积特性
• 粉体填充结构——颗粒在空间中的排列状态 • ——力学、电学、传热学、流体透过…… • ——粒度、形状、颗粒间相互作用力…… • ——两个极端填充状态：
粉体填充与堆积特性
堆 积 方 式 对 小 颗 粒 影 响 大
PVC比较特殊
粉体填充与堆积特性
三、粉体堆积的空隙率
• 填充率
– 颗粒体积占粉体堆积体积的比率
堆积的颗粒体积
粉体填充体积 =
VP VB
B P
• 粉体堆积的空隙率
– 空隙体积占粉体堆积体积的比率，亦即颗粒
间的空隙体积Vv 除以粉体的堆积体积VB
• 测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装 填方式等均影响粉体体积。
• 不施加外力时所测得的密度为最松松密度，施 加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的 密度是最紧松密度。
• 最终振荡体积不变时测得的振实密度即为最紧 松密度。
防止颗 粒团聚
粉体填充与堆积特性
松动堆积 测量
100mL
紧密堆积 测量
粉体填充与堆积特性
分布宽度对空隙率具有较为明显的影响
四、颗粒的配位数
配位数
配位数是指在粉 体填充体系中，平 均一个颗粒和相邻 颗粒接触的点数。 粉体层中各个颗粒 有着不同的配位数。
均匀尺寸球 基本排列的堆积方式
• 颗粒的配位数
– 粉体堆积中，与某一考察颗粒相互接触的颗粒数。 – 研究粉体堆积特性的一个重要指标。 – 均一球形颗粒在平面上的排列作为基本层
1、真密度（true density) ρt
• 是指粉体质量（M）除以不包括颗粒内 外空隙的体积（真体积Vt）求得的密度。
ρt = M / Vt
2、颗粒密度（granule density) ρg 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。
ρg = M / Vg
3、松密度（bulk density) ρB
2.1 粉体的堆积物性
一、粉体的堆积物性的表示方法
• 粉体的堆积物性是粉体集合体的基本性质， 在粉体的填充过程中具有重要意义。
• 堆积物性（填充性）可用粉体的松比容 (specific)、松密度(bulk density)、空隙率 (porosity) 、空隙比(void ratio) 、充填率 (packing fraction) 、配位数(coordination number)来表示。
Vv 1 B 1
2-2
VB
P
堆粉积体的填颗充粒体体积积
=
VP VB
B P
堆积空隙率取决于颗粒的形状、颗粒的尺寸与尺寸分 布及粉体的堆积方式。
松动堆积空隙率
B,A
1
B,A P
2-3
紧密堆积空隙率
B,T
1
B,T P
2-4
来自百度文库
粉体填充与堆积特性
• 压缩性(compressibility)表示粉体在压力下 体积减少的能力。 成形性(compactibility) 表示物料紧密结合成一定形状的能力。
• 粉体的压缩性和成形性简称压缩成形性。 • 压缩成形理论以及各种物料的压缩特性，
对于处方筛选与工艺选择具有重要意义。
• 粉体的可压缩性
– 当粉体在松动堆积状态受到压缩作用时，其堆 积体积将减小。颗粒间的空隙亦相应地减小。 粉体的可压缩性跟其堆积状态有关，用以表征 粉体的可压缩性。定义如下：
弹性变形 塑性变形或破碎
以塑性变形为主的固体晶格压密过程
• 正方形排列层 • 单斜方形/六方系排列层
正方形排列层 等边三角形/菱形/六边形排列层
均一球形颗粒的基本排列层
最
最
密
松
dP= 7.56mm，自然投入堆积，实验测量可以与表2-2计算结果 相比较。一致，非常吻合！
随机堆积计算方法（公式）比较（经验关联）。
2.2 粉体的可压缩性
一、粉体的压缩特性
• 较粗颗粒的HR值较小（<1.2） • 细颗粒的HR值较大（>1.4） • 极细颗粒具有较高的HR值（>2）
根 据 图 2-2 可 以 发现,颗粒尺寸 增加,堆积密度 相差变小。
C
100 VB,A
VB,T
VB, A
100 1
B,A B ,T
2-8
粉体的堆积物性不是固定的，它会随着粉体颗
粒的大小、颗粒间的相互作用，以及填充条件的变
化而变化。
二、粉体的堆积密度
（一）粉体密度的概念
• 粉体的密度系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为
真密度、颗粒密度、松密度三种。
15~30 30~50
>50
流动性
良好流动性 流动性好 流动性差 不流动
团聚性
不团聚 轻微团聚性 强团聚性 极强的团聚性
例如：花椒粉，当C>30%时倒不出来。
二、压缩力与体积的变化
• 粉体的压缩过程中伴随着体积的缩小，固 体颗粒被压缩成紧密的结合体，然而其体 积的变化较复杂。
• 粒子经过滑动或重新排列
• 是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积VB求 得的密度，亦称堆积密度。
ρB= M / VB
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（tap density）ρBt。
若颗粒致密，无细孔和空洞，则ρt = ρg 一般： ρt ≥ ρg ＞ ρBt ≥ ρB
• 粉体的堆积/容积密度 B
HR
B ,T B,A
2-9
粉体的可压缩性和Hausner比值的关系为
C
100
1
1 HR
2-10
粉体的可压缩性、团聚性和流动性与HR值的关系
特征指标 较粗颗粒 较细颗粒 细颗粒 极细颗粒
Hausner比值
<1.2 1.2~1.4 1.4~2.0 >2.0
可压缩性（％） <15
– 单位堆积体积的粉体的质量，也叫做视密度， 粉体的质量M除以粉体的堆积体积VB
B
M VB
2-1
形状、尺寸、尺寸分布、堆积方式
• 松动堆积密度 在重力作用下慢慢沉积后 的堆积（自然堆积）；
• 紧密堆积密度 通过机械振动所达到的最 紧密堆积（强制堆积）。
（二）松密度与振实密度的测定
• 将粉体装入容器中所测得的体积包括粉体真体 积、粒子内空隙、粒子间空隙等。
C 100 VB,A VB,T
VB,A
VB , A
100 1
B,A B,T
VB,T
2-8
• 粉体的可压缩性
– 粉体紧密堆积密度和松动堆积密度之比，称
为粉体Hausner比值
HR B,T
2-9
B,A
常用于表征粉体的可压缩性和流动性
• 粉体的可压缩性
– 实验结果表明:
2 粉体的物性
2.1 粉体的堆积物性 2.2 粉体的可压缩性 2.3 粉体的安息角 2.4 粉体的摩擦性 2.5 Molerus粉体分类 2.6 粉体的流动性
粉体填充与堆积特性
• 粉体填充结构——颗粒在空间中的排列状态 • ——力学、电学、传热学、流体透过…… • ——粒度、形状、颗粒间相互作用力…… • ——两个极端填充状态：
粉体填充与堆积特性
堆 积 方 式 对 小 颗 粒 影 响 大
PVC比较特殊
粉体填充与堆积特性
三、粉体堆积的空隙率
• 填充率
– 颗粒体积占粉体堆积体积的比率
堆积的颗粒体积
粉体填充体积 =
VP VB
B P
• 粉体堆积的空隙率
– 空隙体积占粉体堆积体积的比率，亦即颗粒
间的空隙体积Vv 除以粉体的堆积体积VB
• 测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装 填方式等均影响粉体体积。
• 不施加外力时所测得的密度为最松松密度，施 加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的 密度是最紧松密度。
• 最终振荡体积不变时测得的振实密度即为最紧 松密度。
防止颗 粒团聚
粉体填充与堆积特性
松动堆积 测量
100mL
紧密堆积 测量
粉体填充与堆积特性
分布宽度对空隙率具有较为明显的影响
四、颗粒的配位数
配位数
配位数是指在粉 体填充体系中，平 均一个颗粒和相邻 颗粒接触的点数。 粉体层中各个颗粒 有着不同的配位数。
均匀尺寸球 基本排列的堆积方式
• 颗粒的配位数
– 粉体堆积中，与某一考察颗粒相互接触的颗粒数。 – 研究粉体堆积特性的一个重要指标。 – 均一球形颗粒在平面上的排列作为基本层
1、真密度（true density) ρt
• 是指粉体质量（M）除以不包括颗粒内 外空隙的体积（真体积Vt）求得的密度。
ρt = M / Vt
2、颗粒密度（granule density) ρg 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。
ρg = M / Vg
3、松密度（bulk density) ρB