藥劑學(xué)第六章粉體學(xué)基礎(chǔ)

1、第一節(jié)第一節(jié) 概述概述粉體學(xué)粉體學(xué)(micromeritics)是研究無數(shù)個固體粒是研究無數(shù)個固體粒子集合體的基本性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué)。子集合體的基本性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué)。 通常通常 100m的的粒子叫粒子叫“粒?！?，較難產(chǎn)生粒子間的相互作用，較難產(chǎn)生粒子間的相互作用而流動性較好。而流動性較好。單體粒子叫一級粒子（單體粒子叫一級粒子（primary particles)；聚結(jié)粒子叫二級粒子（聚結(jié)粒子叫二級粒子（second particle)。 粉體的物態(tài)特征：粉體的物態(tài)特征： 具有與液體相類似的流動性；具有與液體相類似的流動性； 具有與氣體相類似的壓縮性；具有與氣體相類似的壓縮性； 具有固體的抗

2、變形能力。具有固體的抗變形能力。粉體學(xué)是藥劑學(xué)的基礎(chǔ)理論，對制劑的處粉體學(xué)是藥劑學(xué)的基礎(chǔ)理論，對制劑的處方設(shè)計、制劑的制備、質(zhì)量控制、包裝等方設(shè)計、制劑的制備、質(zhì)量控制、包裝等都有重要指導(dǎo)意義。都有重要指導(dǎo)意義。一、粒子徑與粒度分布一、粒子徑與粒度分布二、粒子形態(tài)二、粒子形態(tài)三、粒子的比表面積三、粒子的比表面積第二節(jié)第二節(jié) 粉體粒子的性質(zhì)粉體粒子的性質(zhì)一、粒子徑與粒度分布一、粒子徑與粒度分布粉體的粒子大小也稱粒度，含有粒子大粉體的粒子大小也稱粒度，含有粒子大小和粒子分布雙重含義，是粉體的基礎(chǔ)小和粒子分布雙重含義，是粉體的基礎(chǔ)性質(zhì)。性質(zhì)。對于一個不規(guī)則粒子，其粒子徑的測定對于一個不規(guī)則粒子，其粒

3、子徑的測定方法不同，其物理意義不同，測定值也方法不同，其物理意義不同，測定值也不同。不同。1.1.幾何學(xué)粒子徑幾何學(xué)粒子徑根據(jù)幾何學(xué)尺寸定義的粒子徑，一般用根據(jù)幾何學(xué)尺寸定義的粒子徑，一般用顯微鏡法、庫爾特計數(shù)法等測定。顯微鏡法、庫爾特計數(shù)法等測定。(1)(1)三軸徑：在粒子的平面投影圖上測定長三軸徑：在粒子的平面投影圖上測定長徑徑l l與短徑與短徑b b，在投影平面的垂直方向測，在投影平面的垂直方向測定粒子的厚度定粒子的厚度h h。反映粒子的實(shí)際尺寸。反映粒子的實(shí)際尺寸。（一）粒子徑的表示方法（一）粒子徑的表示方法幾何學(xué)粒子徑幾何學(xué)粒子徑篩分徑篩分徑有效徑有效徑表面積等價徑表面積等價徑(2)

4、定向徑（投影徑）：定向徑（投影徑）：Feret徑徑(或或Green徑徑) ：定方向接線徑，即：定方向接線徑，即一定方向的平行線將粒子的投影面外接一定方向的平行線將粒子的投影面外接時平行線間的距離。時平行線間的距離。Martin徑：定方向等分徑，即一定方向徑：定方向等分徑，即一定方向的線將粒子投影面積等份分割時的長度。的線將粒子投影面積等份分割時的長度。Krummbein徑：定方向最大徑，即在一徑：定方向最大徑，即在一定方向上分割粒子投影面的最大長度。定方向上分割粒子投影面的最大長度。(3)圓相當(dāng)徑：圓相當(dāng)徑：Heywood徑：投影面積圓相當(dāng)徑，即與粒子徑：投影面積圓相當(dāng)徑，即與粒子的投影面積相

5、同圓的直徑，常用的投影面積相同圓的直徑，常用DH表示。表示。equivalent perimeter diameter：等投影面周：等投影面周長相當(dāng)徑，記作長相當(dāng)徑，記作DL。(4)球相當(dāng)徑：球相當(dāng)徑：體積等價徑（體積等價徑（equivalent volume diameter)：與粒子的體積相同的球體直徑，也叫球相與粒子的體積相同的球體直徑，也叫球相當(dāng)徑。用庫爾特計數(shù)器測得，記作當(dāng)徑。用庫爾特計數(shù)器測得，記作Dv。表面積相當(dāng)徑：記作表面積相當(dāng)徑：記作DS，將粒子的表面積當(dāng)將粒子的表面積當(dāng)做球的表面積計算求得的直徑。做球的表面積計算求得的直徑。與欲測粒子具有等比表面積的球的直徑，與欲測粒子具有

6、等比表面積的球的直徑，記作記作DSV。采用透過法、吸附法測得比表。采用透過法、吸附法測得比表面積后計算求得。面積后計算求得。這種方法求得的粒徑為平均徑，不能求粒這種方法求得的粒徑為平均徑，不能求粒度分布。度分布。 DSV =/SW式中，式中，SW比表面積，比表面積，粒子的性狀粒子的性狀系數(shù)，球體時系數(shù)，球體時=6，其他形狀時一般情況，其他形狀時一般情況下下=6.58。比表面積相當(dāng)徑比表面積相當(dāng)徑（equivalent specific surface diameter）粒徑相當(dāng)于在液相中具有相同沉降速度粒徑相當(dāng)于在液相中具有相同沉降速度的球形顆粒的直徑。該粒經(jīng)根據(jù)的球形顆粒的直徑。該粒經(jīng)根據(jù)S

7、tocks方程計算所得，因此有叫方程計算所得，因此有叫Stocks 徑或有徑或有效徑效徑（effect diameter） ，記作，記作 DStk.2.沉降速度相當(dāng)徑沉降速度相當(dāng)徑DStk=18(p -1) ght 1/2式中，式中， p ，1分別表示被測粒子與液相的密度；分別表示被測粒子與液相的密度； 液相的粘度；液相的粘度；h等速沉降距離；等速沉降距離；t沉降時間。沉降時間。又稱細(xì)孔通過相當(dāng)徑。當(dāng)粒子通過粗篩網(wǎng)又稱細(xì)孔通過相當(dāng)徑。當(dāng)粒子通過粗篩網(wǎng)且被截留在細(xì)篩網(wǎng)時，粗細(xì)篩孔直徑的算且被截留在細(xì)篩網(wǎng)時，粗細(xì)篩孔直徑的算術(shù)或幾何平均值稱為篩分經(jīng)，記作術(shù)或幾何平均值稱為篩分經(jīng)，記作DA 。3.3

8、.篩分徑篩分徑（sieving diameter）算術(shù)平均徑算術(shù)平均徑 DA=(a+b)/2幾何平均徑幾何平均徑DA=(ab)1/2式中，式中，a粒子通過的粗篩網(wǎng)直徑；粒子通過的粗篩網(wǎng)直徑； b粒子被截留的細(xì)篩網(wǎng)直徑。粒子被截留的細(xì)篩網(wǎng)直徑。粒徑的表示方式是（粒徑的表示方式是（-a+b），即粒徑小于），即粒徑小于a，大于，大于b。粒度分布（粒度分布（particles size distribution)表示不同粒徑的粒子群在粉體中所分布表示不同粒徑的粒子群在粉體中所分布的情況，反映粒子大小的均勻程度。的情況，反映粒子大小的均勻程度。粒子群的粒度分布可用簡單的表格、繪粒子群的粒度分布可用簡單的

9、表格、繪畫和函數(shù)等形式表示。畫和函數(shù)等形式表示。（二）粒度分布（二）粒度分布頻率分布（頻率分布（frequncy size distribution）表示與各個粒徑相對應(yīng)得粒子在全粒子表示與各個粒徑相對應(yīng)得粒子在全粒子群中所占的百分?jǐn)?shù)（微分型）群中所占的百分?jǐn)?shù)（微分型）累積分布（累積分布（cumulative size distribution)表示小于（表示小于（pass）或大于）或大于（on）某粒徑的粒子在全粒子群中所占）某粒徑的粒子在全粒子群中所占的百分?jǐn)?shù)（積分型）。的百分?jǐn)?shù)（積分型）。1. 頻率分布與累積分布頻率分布與累積分布百分?jǐn)?shù)的基準(zhǔn)可用個數(shù)基準(zhǔn)（百分?jǐn)?shù)的基準(zhǔn)可用個數(shù)基準(zhǔn)（coun

10、t basis）、質(zhì)量基準(zhǔn)（）、質(zhì)量基準(zhǔn)（mass basis）、面）、面積基準(zhǔn)（積基準(zhǔn)（surface basis）、體積基準(zhǔn)）、體積基準(zhǔn)（volumn basis）、長度基準(zhǔn)（）、長度基準(zhǔn)（length basis）等表示。）等表示。表示粒度分布時必須注明測定基準(zhǔn)，不同表示粒度分布時必須注明測定基準(zhǔn)，不同的測定基準(zhǔn)，所獲得的粒度分布曲線也不的測定基準(zhǔn)，所獲得的粒度分布曲線也不一樣。一樣。不同基準(zhǔn)的粒度分布理論上可以互相換算。不同基準(zhǔn)的粒度分布理論上可以互相換算。實(shí)際應(yīng)用較多的是質(zhì)量和個數(shù)基準(zhǔn)分布。實(shí)際應(yīng)用較多的是質(zhì)量和個數(shù)基準(zhǔn)分布。粒徑粒徑（m）頻率粒度分布頻率粒度分布累積粒度分布累積粒度

11、分布質(zhì)量質(zhì)量（%）個數(shù)個數(shù)（%）質(zhì)量（質(zhì)量（%）個數(shù)（個數(shù)（%）粒徑粒徑粒徑粒徑粒粒徑徑粒徑粒徑2020252530303535404045456.515.823.223.924.38.87.519.525.624.117.27.63.62.4100.093.577.754.530.616.37.56.522.345.569.483.792.5100.0100.080.554.930.813.66.02.419.545.169.286.494.097.6100.0 頻率粒度分布和累積粒度分布表頻率粒度分布和累積粒度分布表（百分含量的基準(zhǔn)采用個數(shù)基準(zhǔn)和質(zhì)量基準(zhǔn)）（百分含量的基準(zhǔn)采用個數(shù)基準(zhǔn)和質(zhì)量

12、基準(zhǔn)）是指由不同粒徑組成的粒子群的平均粒是指由不同粒徑組成的粒子群的平均粒徑。中位徑是最常用的平均徑，也叫中徑。中位徑是最常用的平均徑，也叫中值徑，在累積分布中累積值正好為值徑，在累積分布中累積值正好為50%所對應(yīng)的粒子徑，常用所對應(yīng)的粒子徑，常用D50表示。表示。（三）平均粒子徑（三）平均粒子徑名名 稱稱 公公 式式 1. 算算 術(shù)術(shù) 平平 均均 徑徑 2. 幾幾 何何 平平 均均 徑徑 3. 調(diào)調(diào) 和和 平平 均均 徑徑 4. 眾眾 數(shù)數(shù) 徑徑 頻頻 數(shù)數(shù) 最最 多多 的的 粒粒 子子 直直 徑徑 5. 中中 位位 徑徑 累累 積積 中中 間間 值值 （ D50） 6. 長長 度度 平平

13、均均 徑徑 7. 面面 積積 平平 均均 徑徑 8. 重重 量量 平平 均均 徑徑 9. 平平 均均 面面 積積 徑徑 10. 平平 均均 體體 積積 徑徑 11. 比比 表表 面面 積積 徑徑 ndn/()/dddnnnnnn12112 nnd/(/)ndnd/2ndnd32/ndnd43/ndn21 2/ndn31 3/Sw 粒徑的測定方法與適用范圍粒徑的測定方法與適用范圍（四）粒子徑的測定方法（四）粒子徑的測定方法 測定方法測定方法 粒子經(jīng)粒子經(jīng)(m) 測定方法測定方法 粒子經(jīng)粒子經(jīng)(m) 光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡 0.5 電子顯微鏡電子顯微鏡 0.001 篩分法篩分法 40 沉降法沉降法

14、0.5200 庫爾特計數(shù)法庫爾特計數(shù)法 1600 氣體透過法氣體透過法 1100 氮?dú)馕椒ǖ獨(dú)馕椒?0.031是將粒子放在顯微鏡下，根據(jù)投影像測得是將粒子放在顯微鏡下，根據(jù)投影像測得粒徑的方法，主要測定幾何粒徑。粒徑的方法，主要測定幾何粒徑。光學(xué)顯微鏡可以測定微米級的粒徑，電子光學(xué)顯微鏡可以測定微米級的粒徑，電子顯微鏡可以測定納米級的粒徑。測定時應(yīng)顯微鏡可以測定納米級的粒徑。測定時應(yīng)避免粒子間的重疊，以免產(chǎn)生測定的誤差。避免粒子間的重疊，以免產(chǎn)生測定的誤差。主要測定以個數(shù)、面積為基準(zhǔn)的粒度分布。主要測定以個數(shù)、面積為基準(zhǔn)的粒度分布。1.顯微鏡法顯微鏡法（microscopic method

15、）將粒子群混懸于電解質(zhì)溶液中，隔壁上設(shè)有一將粒子群混懸于電解質(zhì)溶液中，隔壁上設(shè)有一個細(xì)孔，孔兩側(cè)各有電極，電極間有一定電壓，個細(xì)孔，孔兩側(cè)各有電極，電極間有一定電壓，當(dāng)粒子通過細(xì)孔時，粒子容積排除孔內(nèi)電解質(zhì)當(dāng)粒子通過細(xì)孔時，粒子容積排除孔內(nèi)電解質(zhì)而電阻發(fā)生改變。而電阻發(fā)生改變。利用電阻與粒子的體積成正比的關(guān)系將電信號利用電阻與粒子的體積成正比的關(guān)系將電信號換算成粒徑，以測定粒徑與其分布。換算成粒徑，以測定粒徑與其分布。測得的是等體積球相當(dāng)徑，粒徑分布以個數(shù)或測得的是等體積球相當(dāng)徑，粒徑分布以個數(shù)或體積為基準(zhǔn)。體積為基準(zhǔn)?；鞈覄?、乳劑、脂質(zhì)體、粉末藥物等可以用本混懸劑、乳劑、脂質(zhì)體、粉末藥物等可

16、以用本法測定。法測定。2.庫爾特計數(shù)法庫爾特計數(shù)法（coulter counter method）是液相中混懸的粒子在重力場中恒速沉降是液相中混懸的粒子在重力場中恒速沉降時，根據(jù)時，根據(jù)Stocks方程求出粒徑的方法。方程求出粒徑的方法。Stocks方程適用于方程適用于100m以下的粒徑的以下的粒徑的測定，常用測定，常用Andreasen吸管法。測得的粒吸管法。測得的粒徑分布是以重量為基準(zhǔn)的。徑分布是以重量為基準(zhǔn)的。Stocks徑的測定方法還有離心法、比濁法、徑的測定方法還有離心法、比濁法、沉淀天平法、光掃描快速粒度測定法等。沉淀天平法、光掃描快速粒度測定法等。3. 沉降法沉降法（sedime

17、ntation method）是利用粉體的比表面積隨粒徑的減少而是利用粉體的比表面積隨粒徑的減少而迅速增加的原理，通過粉體層中比表面迅速增加的原理，通過粉體層中比表面積的信息與粒徑的關(guān)系求得平均粒徑的積的信息與粒徑的關(guān)系求得平均粒徑的方法。方法?？蓽y定可測定100m的粒子，但不能測定粒度的粒子，但不能測定粒度分布。分布。4. 比表面積法比表面積法（specific surface area method）是應(yīng)用最廣的測量方法。常用的測定范圍是應(yīng)用最廣的測量方法。常用的測定范圍在在45m以上。以上。方法：將篩子由粗到細(xì)按篩號順序上下排方法：將篩子由粗到細(xì)按篩號順序上下排列，將一定量粉體樣品置于最

18、上層中，振列，將一定量粉體樣品置于最上層中，振動一定時間，稱量各個篩號上的粉體重量，動一定時間，稱量各個篩號上的粉體重量，求得各篩號上的不同粒徑重量百分?jǐn)?shù)，獲求得各篩號上的不同粒徑重量百分?jǐn)?shù)，獲得以重量為基準(zhǔn)的篩分粒徑分布及平均粒得以重量為基準(zhǔn)的篩分粒徑分布及平均粒徑。徑。5. 篩分法篩分法（sieving method）篩號與篩號尺寸：篩號常用篩號與篩號尺寸：篩號常用“目目”表示。表示?！澳磕俊毕抵冈诤Y面的系指在篩面的25.4mm（1英寸）長度上開有英寸）長度上開有的孔數(shù)。的孔數(shù)。如開有如開有30 個孔，稱個孔，稱30目篩，孔徑大小是目篩，孔徑大小是24.5mm/30再減去篩繩的直徑。所用篩

19、繩的再減去篩繩的直徑。所用篩繩的直徑不同，篩孔大小也不同。因此必須注明篩直徑不同，篩孔大小也不同。因此必須注明篩孔尺寸?？壮叽纭８鲊臉?biāo)準(zhǔn)篩號及篩孔尺寸有所不同，中國藥各國的標(biāo)準(zhǔn)篩號及篩孔尺寸有所不同，中國藥典在典在R40/3系列規(guī)定了藥篩的九個篩號。系列規(guī)定了藥篩的九個篩號。5. 篩分法篩分法（sieving method）各國的標(biāo)準(zhǔn)篩各國的標(biāo)準(zhǔn)篩號及篩孔尺寸號及篩孔尺寸有所不同，中有所不同，中國藥典在國藥典在R40/3R40/3系列規(guī)定了藥系列規(guī)定了藥篩的九個篩號。篩的九個篩號。表中列出一些表中列出一些國家標(biāo)準(zhǔn)篩系國家標(biāo)準(zhǔn)篩系的對照關(guān)系，的對照關(guān)系，我國常用的標(biāo)我國常用的標(biāo)準(zhǔn)篩號與尺寸準(zhǔn)篩

20、號與尺寸見表右見表右。 系指一個粒子的輪廓或表面上各點(diǎn)所構(gòu)系指一個粒子的輪廓或表面上各點(diǎn)所構(gòu)成的圖像。成的圖像。定量描述粒子幾何形狀的方法：形狀指定量描述粒子幾何形狀的方法：形狀指數(shù)（數(shù)（shape index）和形狀系數(shù)（）和形狀系數(shù)（shape factor）。將粒子的各種無因次組合稱為）。將粒子的各種無因次組合稱為形狀指數(shù)，將立體幾何各變量的關(guān)系定形狀指數(shù)，將立體幾何各變量的關(guān)系定義為形狀系數(shù)。義為形狀系數(shù)。二、粒子形態(tài)二、粒子形態(tài)（一）形狀指數(shù)（一）形狀指數(shù)1球形度球形度球形度（球形度（degree of sphericility）亦稱真球度，）亦稱真球度，表示粒子接近球體的程度。表示

21、粒子接近球體的程度。 式中，式中，Dv粒子的球相當(dāng)徑；粒子的球相當(dāng)徑；S粒子的實(shí)際體粒子的實(shí)際體表面積。一般不規(guī)則粒子的表面積不好測定，表面積。一般不規(guī)則粒子的表面積不好測定，用式計算更實(shí)用。用式計算更實(shí)用。 / /S SD D2 2v vs s直直徑徑粒粒子子投投影影面面最最小小外外接接圓圓粒粒子子投投影影面面相相當(dāng)當(dāng)徑徑2圓形度圓形度圓形度（圓形度（degree of circularity）表示）表示粒子的投影面接近于圓的程度：粒子的投影面接近于圓的程度：式中：式中：DHHeywood徑；徑；L粒子的投影周粒子的投影周長。長。LDHc/投影面積圓相當(dāng)徑，是與粒子投影面積相同的圓的直徑.（

22、二）形狀系數(shù)（二）形狀系數(shù)1.體積形狀系數(shù)體積形狀系數(shù)v 在以下各公式中在以下各公式中: D平均粒徑平均粒徑;Vp 體積；體積；S 表面積。表面積。顯然，立方體的形狀系數(shù)為顯然，立方體的形狀系數(shù)為1,球體的形球體的形狀系數(shù)為狀系數(shù)為/6 。3/ DVpvVp=4 r3/3=D3 /62. 表面積形狀系數(shù)表面積形狀系數(shù)s 顯然顯然,球體的表面積形狀系數(shù)為球體的表面積形狀系數(shù)為；立方體的表；立方體的表面積形狀系數(shù)為面積形狀系數(shù)為6。 3.3.比表面積形狀系數(shù)比表面積形狀系數(shù) 用表面積形狀系數(shù)與體積形狀系數(shù)之比表示。用表面積形狀系數(shù)與體積形狀系數(shù)之比表示。球體和立方體的球體和立方體的=6。某粒子的。

23、某粒子的越接近于越接近于6，則它越接近于球體或立方體，不對稱粒子的比表則它越接近于球體或立方體，不對稱粒子的比表面積形狀系數(shù)大于面積形狀系數(shù)大于6，常見粒子的，常見粒子的在在68范圍。范圍。 2 2s sS S/ /D Dvs/S球球=D2 /6 三、粒子的比表面積三、粒子的比表面積（一）比表面積的表示方法（一）比表面積的表示方法粒子的比表面積（粒子的比表面積（specific surface area）的表示方法根據(jù)計算基準(zhǔn)不同可分為體積比的表示方法根據(jù)計算基準(zhǔn)不同可分為體積比表面積表面積Sv和重量比表面積和重量比表面積Sw。1體積比表面積體積比表面積Sv Sv是單位體積粉體的表面積（是單位

24、體積粉體的表面積（cm2/cm3）。）。 d d6 6n n6 6d dn nd dv vs sS S3 32 2v v2重量比表面積重量比表面積Sm Sm是單位重量粉體的表面積（是單位重量粉體的表面積（cm2/g）。）。 比表面積是表征粉體中粒子大小的一種比表面積是表征粉體中粒子大小的一種量度，也是表示固體吸附能力的重要參數(shù)。量度，也是表示固體吸附能力的重要參數(shù)?？捎糜谟嬎銦o孔粒子和高度分散粉末的平均可用于計算無孔粒子和高度分散粉末的平均粒徑。比表面積不僅對粉體性質(zhì)、而且對制粒徑。比表面積不僅對粉體性質(zhì)、而且對制劑性質(zhì)和藥理性質(zhì)都有重要意義。劑性質(zhì)和藥理性質(zhì)都有重要意義。 d d6 66 6

25、n nd dn nd dw ws sS S3 32 2w w（二）比表面積的測定方法1氣體吸附法氣體吸附法（gas adsorption method） 本法的基本原理在于：氣體（或液體）可以本法的基本原理在于：氣體（或液體）可以吸附在粒子表面上，比表面積愈大的粒子所吸附吸附在粒子表面上，比表面積愈大的粒子所吸附氣體（或液體）的愈多。可用一定溫度下，氣體（或液體）的愈多?？捎靡欢囟认拢?g粉粉體所吸附的氣體體積體所吸附的氣體體積V V 對氣體壓力對氣體壓力p p 做圖，即可做圖，即可制得吸附等溫線。制得吸附等溫線。 被吸附在粉體表面的氣體，在低壓下形成單被吸附在粉體表面的氣體，在低壓下形成單

26、分子層，在高壓下形成多分子層。分子層，在高壓下形成多分子層。 如果已知一個氣體分子的斷面積如果已知一個氣體分子的斷面積A，形成單，形成單分子層的吸附量分子層的吸附量Vm，可用下面的公式計算該粉體，可用下面的公式計算該粉體的比表面積的比表面積Sw，常用的吸附用氣體為氮?dú)?。，常用的吸附用氣體為氮?dú)狻?式中的式中的Vm可通過可通過BET（Brunauer，Emmett，Teller）公式計算：）公式計算： 、 2323m mw w10106.026.022240022400V VA AS S0011)(ppVCCVppVpmm式中式中, ,V在在p壓力下粉體吸附氣體的量壓力下粉體吸附氣體的量, ,m

27、ol/g；p0實(shí)驗(yàn)室溫度下吸附氣體飽和蒸汽壓，實(shí)驗(yàn)室溫度下吸附氣體飽和蒸汽壓，Pa，為常數(shù)。在一定實(shí)驗(yàn)溫度下為常數(shù)。在一定實(shí)驗(yàn)溫度下, ,測定一系列測定一系列p對對V的數(shù)值，用的數(shù)值，用p/V（p0-p）對對p/p0繪圖，可得直繪圖，可得直線，由直線的斜率與截距即可求得線，由直線的斜率與截距即可求得Vm。2.氣體透過法氣體透過法（gas permeability method） 氣體通過粉體層時，由于氣體透過粉體氣體通過粉體層時，由于氣體透過粉體層的空隙而流動，所以氣體的流動速度與阻層的空隙而流動，所以氣體的流動速度與阻力受粉體層的表面積大?。ɑ蛄Ｗ哟笮。┑牧κ芊垠w層的表面積大?。ɑ蛄Ｗ哟笮。?/p>

28、的影響。粉體層的比表面積影響。粉體層的比表面積Sw與氣體流量、阻與氣體流量、阻力、粘度等關(guān)系可用力、粘度等關(guān)系可用Kozeny-Carman公式公式表示如下：表示如下： 式中，式中，粒子密度；粒子密度；氣體的粘度；氣體的粘度；粉體層的空隙率；粉體層的空隙率；A粉體層斷面積；粉體層斷面積；P粉體層壓力差（阻力）；粉體層壓力差（阻力）；Qt時間時間內(nèi)通過粉體層的氣體流量。內(nèi)通過粉體層的氣體流量。氣體透過法只能測粒子外部比表面積，粒氣體透過法只能測粒子外部比表面積，粒子內(nèi)部空隙的比表面積不能測。子內(nèi)部空隙的比表面積不能測。 此外還有溶液吸附、浸潤熱、熱傳導(dǎo)、此外還有溶液吸附、浸潤熱、熱傳導(dǎo)、陽極氧化

29、原理等方法陽極氧化原理等方法測定粒子的粒子的比表面積。 22w)(1QLtPA14S第三節(jié)第三節(jié) 粉體的性質(zhì)粉體的性質(zhì)（一）粉體密度的概念（一）粉體密度的概念粉體的密度系指單位體積粉體的質(zhì)量。粉體的密度系指單位體積粉體的質(zhì)量。由于粉體的顆粒內(nèi)部和顆粒間存在空隙，由于粉體的顆粒內(nèi)部和顆粒間存在空隙，粉體的體積具有不同的含義。粉體的體積具有不同的含義。粉體的密度根據(jù)所指的體積不同分為：真粉體的密度根據(jù)所指的體積不同分為：真密度、顆粒密度、松密度三種。密度、顆粒密度、松密度三種。一、一、密度與空隙率密度與空隙率1.真密度（真密度（true density) t是指粉體質(zhì)量（是指粉體質(zhì)量（W）除以不包

30、括顆粒內(nèi)）除以不包括顆粒內(nèi)外空隙的體積（真體積外空隙的體積（真體積Vt）求得的密度。）求得的密度。t = w/Vt2.顆粒密度（顆粒密度（granule density) g是指粉體質(zhì)量除以包括開口細(xì)孔與封閉是指粉體質(zhì)量除以包括開口細(xì)孔與封閉細(xì)孔在內(nèi)的顆粒體積細(xì)孔在內(nèi)的顆粒體積Vg所求得密度。所求得密度。g = w/Vg是指粉體質(zhì)量除以該粉體所占容器的體積是指粉體質(zhì)量除以該粉體所占容器的體積V求求得的密度，亦稱松密度。得的密度，亦稱松密度。填充粉體時，經(jīng)一定規(guī)律振動或輕敲后測得的填充粉體時，經(jīng)一定規(guī)律振動或輕敲后測得的密度稱振實(shí)密度（密度稱振實(shí)密度（tap density） bt。3. 堆密度

31、（堆密度（bulk density) bb= w/Vt若顆粒致密，無細(xì)孔和空洞，則若顆粒致密，無細(xì)孔和空洞，則t = g 一般：一般： t g bt b（二）粉體密度的測定方法（二）粉體密度的測定方法1真密度與（顆）粒密度的測定真密度與（顆）粒密度的測定實(shí)質(zhì)上，這是個準(zhǔn)確測定粉體的真體積和顆實(shí)質(zhì)上，這是個準(zhǔn)確測定粉體的真體積和顆粒體積的問題，常用的方法是將粉體用液體粒體積的問題，常用的方法是將粉體用液體或氣體進(jìn)行置換而測得?；驓怏w進(jìn)行置換而測得。（1）液浸法（）液浸法（liquid immersion method） 將粉體浸入液體中，采用加熱或減壓等將粉體浸入液體中，采用加熱或減壓等方法法脫

32、氣后，測定粉體排出液體的體積。方法法脫氣后，測定粉體排出液體的體積。測真密度時，將顆粒研細(xì)，消除開口與閉口測真密度時，將顆粒研細(xì)，消除開口與閉口細(xì)孔，使用易潤濕粒子表面的液體；細(xì)孔，使用易潤濕粒子表面的液體；測顆粒密度時，使用與顆粒物質(zhì)接觸角大，測顆粒密度時，使用與顆粒物質(zhì)接觸角大，難于浸入開口細(xì)孔的液體。難于浸入開口細(xì)孔的液體。 用比重瓶（用比重瓶（pycnometer）（如圖）測量真密度步驟如（如圖）測量真密度步驟如下：稱空比重瓶質(zhì)量下：稱空比重瓶質(zhì)量m0，然后加入約瓶容量然后加入約瓶容量1/3的試樣，的試樣，稱其合重稱其合重mS；加部分浸液；加部分浸液約至瓶體積的約至瓶體積的2/3處，減

33、壓脫處，減壓脫氣約氣約30min，真空度為，真空度為2kPa；繼續(xù)加滿浸液加蓋、擦干，繼續(xù)加滿浸液加蓋、擦干，稱出（瓶稱出（瓶+試樣試樣+液）重液）重maL；稱比重瓶單加滿浸液的質(zhì)稱比重瓶單加滿浸液的質(zhì)量量mL，可按下式計算顆粒真，可按下式計算顆粒真密度密度t： 式中，式中，l浸液密度。當(dāng)測顆粒密度時，方法相同，采用的浸液密度。當(dāng)測顆粒密度時，方法相同，采用的液體不同，計算時用液體不同，計算時用p代替代替t。（2）壓力比較法）壓力比較法 一般用氦氣或空氣來進(jìn)行測定，其原理一般用氦氣或空氣來進(jìn)行測定，其原理如圖。本方法是根據(jù)如圖。本方法是根據(jù)Boyle定理建立起來的方定理建立起來的方法，與浸液法

34、相比，本法可避免樣品的破壞法，與浸液法相比，本法可避免樣品的破壞（如潤濕或溶解），常用于藥品、食品等復(fù)（如潤濕或溶解），常用于藥品、食品等復(fù)雜有機(jī)物的測定，雜有機(jī)物的測定， 除上述方法外，還有氣體透過法、重液分除上述方法外，還有氣體透過法、重液分離法、密度梯度法以及沉降法等。離法、密度梯度法以及沉降法等。)()()(00SaLLlStmmmmmm壓力比較法的原理壓力比較法的原理：A、B為體積相等、裝為體積相等、裝有氣密活塞的兩個密閉有氣密活塞的兩個密閉室。室。B室不裝試樣時，室不裝試樣時，若加壓若加壓 P0P1，則兩室則兩室活塞從移至?xí)r，兩活塞從移至?xí)r，兩室壓力相同；當(dāng)室壓力相同；當(dāng)B室裝室裝

35、入試樣入試樣粉體粉體后，重復(fù)同后，重復(fù)同一操作，當(dāng)一操作，當(dāng)B室活塞移室活塞移至?xí)r，兩室壓力至?xí)r，兩室壓力P1相相等，則等，則 與之間體積與之間體積差即為試樣的體積。差即為試樣的體積。2松密度與振實(shí)密度的測定松密度與振實(shí)密度的測定將粉體裝入某容器中所測得體積包括粉體將粉體裝入某容器中所測得體積包括粉體真體積、粒子內(nèi)空隙、粒子間空隙等，因真體積、粒子內(nèi)空隙、粒子間空隙等，因此測量容器形狀、大小、裝填速度及裝填此測量容器形狀、大小、裝填速度及裝填方式等影響粉體體積。方式等影響粉體體積。裝填時不施加任何外力所測得的密度稱為裝填時不施加任何外力所測得的密度稱為最松松（堆）密度；最松松（堆）密度；裝填時

36、施加外力而使粉體最緊填充狀態(tài)下裝填時施加外力而使粉體最緊填充狀態(tài)下所測得的密度稱為最緊松（堆）密度；所測得的密度稱為最緊松（堆）密度；振實(shí)密度隨對粉體的振蕩（振實(shí)密度隨對粉體的振蕩（tappingtapping）次）次數(shù)而發(fā)生變化，最終達(dá)到最緊松（堆）密數(shù)而發(fā)生變化，最終達(dá)到最緊松（堆）密度。度。 二、二、粉體的粉體的空隙率空隙率空隙率（空隙率（porosityporosity）是粉體中空隙所占有的）是粉體中空隙所占有的比率。由于顆粒內(nèi)、顆粒間都有空隙，相應(yīng)比率。由于顆粒內(nèi)、顆粒間都有空隙，相應(yīng)地將空隙率分為總空隙率、顆粒內(nèi)空隙率、地將空隙率分為總空隙率、顆粒內(nèi)空隙率、顆粒間空隙率等。顆粒間空

37、隙率等。顆粒的總體積（顆粒的總體積（V）是粉體的真體積（）是粉體的真體積（Vt）、）、顆粒內(nèi)空隙體積（顆粒內(nèi)空隙體積（V內(nèi)內(nèi)）、顆粒間空隙體積）、顆粒間空隙體積（V間間）之和，即）之和，即V=Vt+V內(nèi)內(nèi)+V間間。因此有：因此有：總空隙率總空隙率總總=（V內(nèi)內(nèi)+V間間）/V= （V - Vt ）/V 顆粒內(nèi)空隙率顆粒內(nèi)空隙率內(nèi)內(nèi)=V內(nèi)內(nèi)/（Vt+V內(nèi)內(nèi)） 顆粒間空隙率顆粒間空隙率間間=V間間/V 空隙率也可以通過相應(yīng)的密度計算而求得，如式空隙率也可以通過相應(yīng)的密度計算而求得，如式表示。表示。tg 1內(nèi)gb 1間tb 1總 空隙率的測定方法還有壓汞法、氣體吸附空隙率的測定方法還有壓汞法、氣體吸附

38、法等，可參閱有關(guān)文獻(xiàn)及說明書。法等，可參閱有關(guān)文獻(xiàn)及說明書?？偪? （V - Vt ）/V = (W/ b-W/ t) /W/ b二、粉體的流動性與充填性二、粉體的流動性與充填性粉體的流動性（粉體的流動性（flowability）與粒子的）與粒子的形狀、大小、表面狀態(tài)、密度、空隙率形狀、大小、表面狀態(tài)、密度、空隙率等有關(guān)。對顆粒劑、膠囊劑、片劑等制等有關(guān)。對顆粒劑、膠囊劑、片劑等制劑的重量差異以及正常的操作影響很大。劑的重量差異以及正常的操作影響很大。粉體的流動包括重力流動、壓縮流動、粉體的流動包括重力流動、壓縮流動、流態(tài)化流動等多種形式。流態(tài)化流動等多種形式。粉體的流動性粉體的流動性靜止?fàn)顟B(tài)

39、的粉體堆積靜止?fàn)顟B(tài)的粉體堆積 體自由表面與水平體自由表面與水平面之間的夾角為休止角，用面之間的夾角為休止角，用 表示，表示， 越越小流動性越好。小流動性越好。 tan =h/r 常用的測定方法有注入法、排出法、傾斜常用的測定方法有注入法、排出法、傾斜角法等，測定方法不同所得數(shù)據(jù)有所不同，角法等，測定方法不同所得數(shù)據(jù)有所不同，重現(xiàn)性差。重現(xiàn)性差。粘性粉體或粒徑小于粘性粉體或粒徑小于100200m的粉體粒的粉體粒子間相互作用力較大而流動性差，相應(yīng)地子間相互作用力較大而流動性差，相應(yīng)地所測休止角較大。所測休止角較大。（一）粉體流動性的評價與測定方法（一）粉體流動性的評價與測定方法1. 休止角休止角(

40、angle of repose) 是將物料加入漏斗中，測量全部物料流是將物料加入漏斗中，測量全部物料流出所需的時間，即為流出速度。出所需的時間，即為流出速度。粉體流動性差時可加入粉體流動性差時可加入100100 m的玻璃球的玻璃球助流。助流。流出速度越大，粉體流動性越好。流出速度越大，粉體流動性越好。 2. 流出速度流出速度(flow velocity) C=(f - 0)/ f 100% 式中，式中， C為壓縮度；為壓縮度；0為最松密度；為最松密度；f為為最緊密度。最緊密度。壓縮度是粉體流動性的重要指標(biāo)，其大小壓縮度是粉體流動性的重要指標(biāo)，其大小反映粉體的凝聚性、松軟狀態(tài)。反映粉體的凝聚性、

41、松軟狀態(tài)。 壓縮度壓縮度20%以下流動性較好。壓縮度增大以下流動性較好。壓縮度增大時流動性下降。時流動性下降。3. 壓縮度壓縮度( compressibility) 1.增大粒子大小增大粒子大小對于粘附性的粉狀粒子進(jìn)行造粒，以減少粒子間對于粘附性的粉狀粒子進(jìn)行造粒，以減少粒子間的接觸點(diǎn)數(shù)，降低粒子間的附著力、凝聚力。的接觸點(diǎn)數(shù)，降低粒子間的附著力、凝聚力。2.粒子形態(tài)及表面粗糙度粒子形態(tài)及表面粗糙度球形粒子的光滑表面，能減少接觸點(diǎn)數(shù)，減少摩球形粒子的光滑表面，能減少接觸點(diǎn)數(shù)，減少摩擦力。擦力。3.密度：重力流動時，粒子的密度大利于流動。密度：重力流動時，粒子的密度大利于流動。4.含濕量：適當(dāng)干

42、燥有利于減弱粒子間的作用力。含濕量：適當(dāng)干燥有利于減弱粒子間的作用力。5.加入助流劑的影響加入助流劑的影響加入加入0.5%2%滑石粉、微粉硅膠等助流劑可大滑石粉、微粉硅膠等助流劑可大大改善粉體的流動性。但過多使用反而增加阻力。大改善粉體的流動性。但過多使用反而增加阻力。（二）粉體流動性的影響因素與改善方法（二）粉體流動性的影響因素與改善方法（一）粉體的填充性的表示方法（一）粉體的填充性的表示方法粉體的填充性是粉體集合體的基本性質(zhì)，粉體的填充性是粉體集合體的基本性質(zhì)，在片劑、在片劑、 膠囊劑的填充過程中具有重要膠囊劑的填充過程中具有重要意義。意義。 填充性可用松比容填充性可用松比容(specif

43、ic)、松密度、松密度(bulk density)、空隙率、空隙率(porosity) 、空隙、空隙比比(void ratio) 、充填率、充填率(packing fraction) 、配位數(shù)、配位數(shù)(coordination number)來表示。來表示。粉體的填充性粉體的填充性（二）顆粒的排列模型（二）顆粒的排列模型顆粒的裝填方式影響到粉體的體積與空顆粒的裝填方式影響到粉體的體積與空隙率。隙率。 粒子的排列方式中最簡單的模型是大小粒子的排列方式中最簡單的模型是大小相等的球形粒子的充填方式。相等的球形粒子的充填方式。 Graton-Fraser模型。模型。容器中輕輕加入粉體后給予振蕩或沖擊時

44、，容器中輕輕加入粉體后給予振蕩或沖擊時，粉體層的體積減少。粉體層的體積減少。充填速度可由久野方程和川北方程分析。充填速度可由久野方程和川北方程分析。 久野方程久野方程: n/C=1/ab+n/a 川北方程川北方程: ln(f- n)=-kn+ln(f-0) 式中，式中， 0 、n 、f 分別表示最初分別表示最初(0次次)，n次，最終次，最終(體積不變體積不變)的密度；的密度；C為體積的為體積的減少度，減少度，C=(V0-Vn)/ V0 ； a為最終的體積為最終的體積減少度，減少度，a值越小流動性越好；值越小流動性越好；k、b為充為充填速度常數(shù)，其值越大充填速度越大，充填速度常數(shù)，其值越大充填速

45、度越大，充填越容易。填越容易。（三）充填狀態(tài)的變化與速度方（三）充填狀態(tài)的變化與速度方程程（四）助流劑對充填性的影響（四）助流劑對充填性的影響助流劑的粒徑一般為助流劑的粒徑一般為40m左右，與粉左右，與粉體混合時在粒子表面附著，減弱粒子體混合時在粒子表面附著，減弱粒子間的粘附從而增強(qiáng)流動性，增大充填間的粘附從而增強(qiáng)流動性，增大充填密度。密度。 用量為用量為0.05%-0.1%(w/w)。吸濕性吸濕性(moisture absorption)是指固體表是指固體表面吸附水分的現(xiàn)象。面吸附水分的現(xiàn)象。 危害：可使粉末的流動性下降、固結(jié)、危害：可使粉末的流動性下降、固結(jié)、潤濕、液化等，甚至促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)

46、而降潤濕、液化等，甚至促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)而降低藥物的穩(wěn)定性。低藥物的穩(wěn)定性。藥物的吸濕特性可用吸濕平衡曲線表示。藥物的吸濕特性可用吸濕平衡曲線表示。吸濕性吸濕性三、粉體的吸濕性與潤濕性三、粉體的吸濕性與潤濕性水溶性藥物在相對濕度較低的環(huán)境下，水溶性藥物在相對濕度較低的環(huán)境下，幾乎不吸濕，而當(dāng)相對濕度增大到一定幾乎不吸濕，而當(dāng)相對濕度增大到一定值時，吸濕性急劇增加，一般把這個吸值時，吸濕性急劇增加，一般把這個吸濕量開始急劇增加的相對濕度稱為臨界濕量開始急劇增加的相對濕度稱為臨界相對濕度相對濕度(critical relative humidity, CRH)。（一）水溶性藥物的吸濕性（一）水溶性藥物的

47、吸濕性混合物的吸濕性：混合物的吸濕性：水溶性物質(zhì)的更強(qiáng)，根據(jù)水溶性物質(zhì)的更強(qiáng)，根據(jù)Elder假說，水假說，水溶性藥物混合物的溶性藥物混合物的CRH約等于各成分約等于各成分CRH的乘積，而與各成分的量無關(guān)。的乘積，而與各成分的量無關(guān)。 CRHAB=CRHACRHB使用使用Elder方程的條件是各成分間不發(fā)生方程的條件是各成分間不發(fā)生相互作用，因此該假說不適用于含同離相互作用，因此該假說不適用于含同離子或水溶液中形成復(fù)合物的體系。子或水溶液中形成復(fù)合物的體系。測定測定CRH的意義：的意義：(1)CRH值可作為藥物吸濕性指標(biāo)，一般值可作為藥物吸濕性指標(biāo)，一般CRH愈大，愈不易吸濕；愈大，愈不易吸濕；

48、(2)為生產(chǎn)、為生產(chǎn)、 貯藏的環(huán)境提供參考；貯藏的環(huán)境提供參考； (3)為選擇防濕性輔料提供參考，一般應(yīng)選為選擇防濕性輔料提供參考，一般應(yīng)選擇擇CRH值大的物料作輔料。值大的物料作輔料。(二二) 水不溶性藥物的吸濕性水不溶性藥物的吸濕性水不溶性藥物的吸濕性隨著相對濕度的水不溶性藥物的吸濕性隨著相對濕度的變化而緩慢發(fā)生變化，沒有臨界點(diǎn)。變化而緩慢發(fā)生變化，沒有臨界點(diǎn)。 水不溶性藥物的混合物的吸濕性具有加水不溶性藥物的混合物的吸濕性具有加和性。和性。潤濕性潤濕性 (wetting) 是指固體界面由固是指固體界面由固-氣界氣界面變?yōu)楣堂孀優(yōu)楣?液界面現(xiàn)象。粉體的潤濕性對液界面現(xiàn)象。粉體的潤濕性對片劑

49、、顆粒劑等到固體制劑的崩解性、溶片劑、顆粒劑等到固體制劑的崩解性、溶解性等具有重要意義。解性等具有重要意義。 固體的潤濕性用接觸角固體的潤濕性用接觸角表示。表示。 液滴在固液滴在固體表面上所受的力達(dá)平衡時符合體表面上所受的力達(dá)平衡時符合Yongs公公式式： sg= sl+ lgcos 式中，式中， sg、 sl、 lg分別固分別固-氣、固氣、固-液、氣液、氣-液間的界面張力。液間的界面張力。潤濕性潤濕性( (一一) )潤濕性潤濕性=0=0，完全潤濕；，完全潤濕； =180=180，完全不潤濕；，完全不潤濕； =0-90=0-90，能被潤濕；，能被潤濕；=90-180=90-180，不被潤濕。，

50、不被潤濕。1.將粉體壓縮成平面將粉體壓縮成平面水平放置后滴上液滴直接由量角器測定。水平放置后滴上液滴直接由量角器測定。 2.在圓筒管里精密充填粉體在圓筒管里精密充填粉體下端用濾紙輕輕堵住后接觸水面，測定水在管下端用濾紙輕輕堵住后接觸水面，測定水在管內(nèi)粉體層中上升的高度與時間。根據(jù)內(nèi)粉體層中上升的高度與時間。根據(jù)Washburn公式計算接觸角：公式計算接觸角： h2= rtYlcos /2式中，式中，h為為t時間內(nèi)液體上升的高度；時間內(nèi)液體上升的高度；Yl、分別分別為液體的表面張力與粘度；為液體的表面張力與粘度；r為粉體層內(nèi)毛細(xì)管為粉體層內(nèi)毛細(xì)管半徑。半徑。由于毛細(xì)管半徑不好測定，常用于比較相對潤由于毛細(xì)管半徑不好測定，常用于比較相對潤濕性。濕性。（二）接觸角的測定方法（二）接觸角的測定方法第四節(jié)第四節(jié) 粘附性與凝聚性粘附性與凝聚性粘附性粘附性(adhesion)是指不同分子間產(chǎn)生的引是指不同分子間產(chǎn)生的引力，如粉體粒子與器壁間的粘附。力，如粉體粒子與器壁間的粘附。 凝聚性凝聚性(cohesion，粘著性，粘著性)是指同分子間產(chǎn)生的引是指同分子間產(chǎn)生的引力，如粉體粒子之間發(fā)生粘附而形成聚集力，如粉體粒子之間發(fā)生粘附而形成聚集體體(random floc)。 產(chǎn)生粘附性和凝聚性的原因：產(chǎn)生粘附性和凝聚性的原因： 1