第9章 微粉学

1、第9章 微粉学 第第5 5节节 粉体的流动性粉体的流动性第九章第九章 微粉学微粉学 粉体的流动性粉体的流动性生物制药生物制药 2班班 张张 涛涛第五节第五节 回顾回顾 粉粉 体体粉体粉体 固体粒子的集合体固体粒子固体粒子 与大块固体相比较，相对微小的固体称之为粒子。根据其尺度的大小，常区分为粒子、微米粒子、亚微米粒子、超微粒子、纳米粒子等等。通常粉体工程学研究的对象，是尺度界于1nm-10mm范围的颗粒。在制药行业中常用的粉体粒子大小范围为1um-10mm。集合体集合体 从粒子存在形式上来区分，粒子有单粒子（单一粒子又被称为一级粒子）和由单粒子聚集而成的团聚粒子（聚结粒子又被称为二级粒子），因

2、而粉体可以是由单一粒子构成，也可以是由聚结粒子构成，还可以是由二者的混合体构成 图图 1 单粒子单粒子 图图 2 聚结粒子聚结粒子 粉体的物态特征粉体的物态特征具有与液体相类似的流动性具有与液体相类似的流动性具有与气体相类似的压缩性具有与气体相类似的压缩性 具有固体的抗变形能力具有固体的抗变形能力粉体的物态特征具有与液体相类似的流动性具有与气体相类似的压缩性具有固体的抗变形能力原因浅析原因浅析研究意义研究意义测定粉体的流动性并进一步改善它的流动性，对粉体的生产工艺、传输、储存、装填以及中药制剂中的不同成分的混合、颗粒剂、片剂、散剂、胶囊剂等等的成型机装量有重要意义。粉体的物态特征粉体的物态特征

3、类型类型 具有与液体相类似的流动性；具有与气体相类似的压缩性；具有固体的抗变形能力粉体的流动性粉体的流动性原因浅析原因浅析 粉体之所以流动，其本质是由于粉体中粒子受力的不平衡。对粒子受力分析对粒子受力分析 粒子所受的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等，其中重力和颗粒间的黏附力对粉体流动的影响最大。种类种类 常见的有重力流动、振动流动、压缩流动、液态化流动等粉体流动性的评价粉体流动性的评价常用方法常用方法 粉体流动性的测量方法很多，包括静态法和动态法。静态法有休止角法、内摩擦角法、壁摩擦角法和滑角法等；动态法有小孔流出速度法、旋转圆筒法、记录式粉末流速计法、旋转粘度计法等。休止角定义

4、休止角与流动性的关系 定义在粉体堆上，粉末下滑的表面与水平面之间的最大可能角度 休止角以及休止角法休止角以及休止角法定义定义 在粉体堆上，粉末下滑的表面与水平面之间的最大可能角度，常用表示表达式表达式在下滑面上粒子间产生的内摩擦力与粒子所受到的重力相平衡，使休止角为定值，角的正切就等于粒子间的摩擦系数 u tan=u=h/r休止角与粉体流动性的关系休止角与粉体流动性的关系 一般来讲，可以通过休止角度数表征粉体流动性的好坏，经验表明，当休止角30，流动性良好；当休止角处于3045，流动性较好；当休止角处于4560，流动性较差；当休止角处于6090，流动性差。 局限性局限性 用休止角评价粉体的流动

5、性能，只能大致定性地表示流动性的好坏，或者用于比较同种粉体因粒度和水分等引起的流动性差别。补充说明补充说明 事实上，粉体的流动性随粒子的形状、大小、含水量、表面状态、密度、空隙度、生产工艺等因素的不同而有明显的差异，再加上粉体之间的内摩擦力、粘附力、静电力等等的复杂关系，使得粉体的流动性无法用单一的物理量来表征。因而我们需要综合考虑其他方法。GFnf（cossinumgmghr休止角的测定方法注入法挤出法容器倾斜法 粉体流动性的测定方法 常见的有注入法、排出法、容器倾斜法等等（在有些文献中，把测定休止角的方法归纳为固定漏斗法、固定圆锥槽法、倾斜箱法、转动圆柱法四类）休止角的测定装置由支架、漏斗

6、、圆平板和刻度尺组成。将粉体注入到某一有限直径的圆盘中心（这里是圆平板）上，直到粉体堆积层斜边的物料沿圆盘边缘自动流出为止，停止注入，测定休止角。h -粉堆高度 r -圆平板半径hrtg=h/r 休止角的测定方法休止角的测定方法 粉体流动性的影响因素04加入润滑剂（滑石粉、硬脂酸镁等）细粉，可降低粒子间的内聚力，改善表面粗糙度，从而改善粒子的流动性一般加粉体量的1%润滑剂细粉润滑剂细粉02粒子形状粒子形状 03在吸湿曲线上，引起粉体大量吸湿的相对湿度（CRH）,CRH越小，粉末越容易吸湿，休止角就越大，粉体流动性就越小吸湿性吸湿性 01粒度粒度影响粉体流动性的因素01020304 概述概述 粉

7、体的流动性决定于物质本身的特性（如粒子大小、形态、粉体的流动性决定于物质本身的特性（如粒子大小、形态、表面状态密度等）以及环境的温度、压力等表面状态密度等）以及环境的温度、压力等粒度粒度 一般来讲，粒径下降，粒子间内聚力上升，摩擦阻力加大。一般来讲，粒径下降，粒子间内聚力上升，摩擦阻力加大。粒径粒径200um,粉体流动性好，粒径粉体流动性好，粒径100um,粒子内聚力超过所受粒子内聚力超过所受重力，粒子易聚集，流动性差。重力，粒子易聚集，流动性差。粒子形状粒子形状 粒子形状越不规则，偏离球形越远，表面越粗糙，休止粒子形状越不规则，偏离球形越远，表面越粗糙，休止角就越大，流动性越小。角就越大，流

8、动性越小。吸湿性吸湿性 在吸湿曲线上，引起粉体大量吸湿的相对湿（在吸湿曲线上，引起粉体大量吸湿的相对湿（CRH），），CRH越小，粉末越容易吸湿，休止角就越大，粉体流动性就越小越小，粉末越容易吸湿，休止角就越大，粉体流动性就越小润滑剂细粉润滑剂细粉 加入润滑剂（滑石粉、硬脂酸镁等）细粉，可降低加入润滑剂（滑石粉、硬脂酸镁等）细粉，可降低粒子间的内聚力，改善表面粗糙度，从而改善粒子的流动性，一般粒子间的内聚力，改善表面粗糙度，从而改善粒子的流动性，一般加粉体量的加粉体量的1%影响粉体流动性的因素影响粉体流动性的因素CB粉体流动性差时，可以加入100um的玻璃球助流流出速度越大，粉体流动性越好是将

9、物料加入容器中，测出全部物料流出所需的时间A 流出速度（flow velocity)概述概述 粉体的流动性在粉体工程设计中应用范围很广，粉体的流粉体的流动性在粉体工程设计中应用范围很广，粉体的流动性对其生产、输送、储存、装填以及工业中的粉末冶金、医药动性对其生产、输送、储存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒等工艺过程都具有重中不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒等工艺过程都具有重要的意义。要的意义。例如例如 在制药中如果粉末流动性较差，则难以将药品中的各种粉在制药中如果粉末流动性较差，则难以将药品中的各种粉末成分直接混合均匀，对药物的准确含量造成影响，若将粉

10、末制末成分直接混合均匀，对药物的准确含量造成影响，若将粉末制成一定大小的颗粒可以增加它的流动性；成一定大小的颗粒可以增加它的流动性；在胶囊剂、片剂、颗粒剂等的成型或填充时，由于粉末的流动性在胶囊剂、片剂、颗粒剂等的成型或填充时，由于粉末的流动性较差，粉末的表面粗糙，粉末容易粘连成块状，导致患者在服用较差，粉末的表面粗糙，粉末容易粘连成块状，导致患者在服用时非常不方便，会对工艺过程顺利进行有一定的影响时非常不方便，会对工艺过程顺利进行有一定的影响 ，使制剂，使制剂的成本增加；的成本增加；在外用散剂中，流动性差的粉体，易导致患者涂布不均匀，造成在外用散剂中，流动性差的粉体，易导致患者涂布不均匀，造

11、成局部用药过少或过多，影响疗效；局部用药过少或过多，影响疗效；在制剂的运输和贮藏过程中也有不利影响，流动性差的粉料更容在制剂的运输和贮藏过程中也有不利影响，流动性差的粉料更容易因为外界环境温度、湿度、压力等因素的影响，导致药物的稳易因为外界环境温度、湿度、压力等因素的影响，导致药物的稳定性和有效性降低定性和有效性降低 粉体流动性的应用粉体流动性的应用定义压缩度与流动性LOREMLOREM1234压缩度（compressibility)压缩度是粉体流动性的重要指标，其大小反映粉体的凝聚性，松软状态压缩度20%以下的流动性较好，压缩度增大时，流动性下降 粉体流动性的研究及其在中药制剂中的应用粉体流

12、动性的研究及其在中药制剂中的应用 参考文献参考文献 章波、冯怡、徐德声、刘怡章波、冯怡、徐德声、刘怡 上海中医药大学上海中医药大学摘要摘要 这篇文献主要讲述了三方面的内容，即影响粉体流动性的因素、粉体流动性的表征方法、粉体流动性的研究在中药制剂中的作用主要讲述主要讲述 粉体流动性的表征方法粉体流动性的表征方法 （1）休止角法）休止角法（2）小孔流出速度法）小孔流出速度法 休止法过于简单、偏差较大且不能反映流速的大小，所以流休止法过于简单、偏差较大且不能反映流速的大小，所以流速法是测定粉体流动性的又一方法，流速指微粉以一定孔径或管中流出的速度，一速法是测定粉体流动性的又一方法，流速指微粉以一定孔

13、径或管中流出的速度，一般来说，微粉流动快，其流动均匀性好，即流动性好。流速即是粉体的粒度也是其般来说，微粉流动快，其流动均匀性好，即流动性好。流速即是粉体的粒度也是其均匀的函数，但流速法不能定量地表示流出的速度，不能区分流动性很接近的两种均匀的函数，但流速法不能定量地表示流出的速度，不能区分流动性很接近的两种粉体粉体。（3）振实法）振实法 振动可影响粉体的松装密度进而影响其流动性，因此，振动性可以作为振动可影响粉体的松装密度进而影响其流动性，因此，振动性可以作为测定粉体流动性的方法。粉体的黏着力系粉体之间的相互作用力，它与粉末的流动测定粉体流动性的方法。粉体的黏着力系粉体之间的相互作用力，它与

14、粉末的流动性密切相关，其值越大，粉末的流动性越差。李忠全测定了性密切相关，其值越大，粉末的流动性越差。李忠全测定了7种粉体的黏着力及流动种粉体的黏着力及流动性并做了其中两种粉体的黏着力与流动性的重复实验，得出以下结论：粉末的黏着性并做了其中两种粉体的黏着力与流动性的重复实验，得出以下结论：粉末的黏着力和流动性与其松装密度有一定的关系，随着松末密度的增大，其黏着力随之减小，力和流动性与其松装密度有一定的关系，随着松末密度的增大，其黏着力随之减小，而粉末的流动性随之变好，振实法测量粉末流动性的重复性较好，而黏着力较差。而粉末的流动性随之变好，振实法测量粉末流动性的重复性较好，而黏着力较差。、 LO

15、REM IPSUM DOLOR SIT AMET CONSE ADIPISICING ELIT SED DO EIUSMOD TEMPOR INCIDIDUNT UT LABORE ET DOLORE MAGNA ENIM AD MINIM VENIAM QUIS NOSTRUD参参 考考 文文 献献振实法把流动性和粘附力、松装密度联系起来考察，直观而有说服力，且重复性振实法把流动性和粘附力、松装密度联系起来考察，直观而有说服力，且重复性好，但仍然没有量化这个确定值好，但仍然没有量化这个确定值（4）卡尔指数法卡尔指数法 Carr测定法测定法则则是综合是综合了影响了影响粉体流动性的诸多因素，经过

16、大量粉体流动性的诸多因素，经过大量实验而提出的应用实验而提出的应用自然坡度自然坡度角、平板角、凝聚度、压缩率、均齐度五项指数，用角、平板角、凝聚度、压缩率、均齐度五项指数，用得分制的数值方法表示粉体流动性的方法。该方法直接用经验测量法测定，简单得分制的数值方法表示粉体流动性的方法。该方法直接用经验测量法测定，简单实用，不仅适用于流动性好的粉末颗粒，而且适用于流动性差、附着性强、有团实用，不仅适用于流动性好的粉末颗粒，而且适用于流动性差、附着性强、有团聚倾向的粉体，适用范围较广。通过测定样品的上述几项流动性指数，把试验结聚倾向的粉体，适用范围较广。通过测定样品的上述几项流动性指数，把试验结果进行

17、累加，即可得到卡尔指数。卡尔法果进行累加，即可得到卡尔指数。卡尔法综合了休止角法、流速法和振实法，有综合了休止角法、流速法和振实法，有所改进，但仍然脱离不了经验性，它实际上只能用于表示和比较粉体物料的相对所改进，但仍然脱离不了经验性，它实际上只能用于表示和比较粉体物料的相对流动性。流动性。（5）Jenike法法 在在Carr指数法的基础上，指数法的基础上，jenike以粉体力学理论为基础以粉体力学理论为基础,进行了进行了大量的实验和深入的理论研究大量的实验和深入的理论研究，提出了粉体的连续塑料介质模型，并发展了流动提出了粉体的连续塑料介质模型，并发展了流动-不流动的判据，创建了一套科学的表示散状粉料流动性能的指标，归纳了不流动的判据，创建了一套科学的表示散状粉料流动性能的指标，归纳了一整一整套表示料仓内粉体流动性的参数和料仓定量设计的方法及理论套表示料仓内粉体流动性的参数和料仓定量设计的方法及理论，在他的理论中需，在他的理论中需要综合考虑有效内摩擦角、内摩擦角、壁摩擦角、容重、无侧界屈服强度、可压要综合考虑有效内摩擦角、内摩擦角、壁摩擦角、容重、无侧界屈服强度、可压缩系数、透气性等参数，以此来表征粉体的流动性缩系数、透气性等参数，以此来表征粉体的流动性。Jenike的测试结果对粉体的测试结果对粉