药剂学-6章粉体学

1、第一节第一节 概述概述粉体学粉体学(micromeritics)是研究无数个固体粒是研究无数个固体粒子集合体的基本性质及其应用的科学。子集合体的基本性质及其应用的科学。 通常通常 100m的的粒子叫粒子叫“粒粒”，较难产生粒子间的相互作用，较难产生粒子间的相互作用而流动性较好。而流动性较好。单体粒子叫一级粒子（单体粒子叫一级粒子（primary particles)；聚结粒子叫二级粒子（聚结粒子叫二级粒子（second particle)。 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

2、变形能力。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、包装等方设计、制剂的制备、质量控制、包装等都有重要指导意义。都有重要指导意义。一、粒子径与粒度分布一、粒子径与粒度分布二、粒子形态二、粒子形态三、粒子的比表面积三、粒子的比表面积第二节第二节 粉体粒子的性质粉体粒子的性质一、粒子径与粒度分布一、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，是粉体的基础小和粒子分布双重含义，是粉体的基础性质。性质。对于一个不规则粒子，其粒子径的测定对于一个不规则粒子，其粒

3、子径的测定方法不同，其物理意义不同，测定值也方法不同，其物理意义不同，测定值也不同。不同。1.1.几何学粒子径几何学粒子径根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用显微镜法、库尔特计数法等测定。显微镜法、库尔特计数法等测定。(1)(1)三轴径：在粒子的平面投影图上测定长三轴径：在粒子的平面投影图上测定长径径l l与短径与短径b b，在投影平面的垂直方向测，在投影平面的垂直方向测定粒子的厚度定粒子的厚度h h。反映粒子的实际尺寸。反映粒子的实际尺寸。（一）粒子径的表示方法（一）粒子径的表示方法几何学粒子径几何学粒子径筛分径筛分径有效径有效径表面积等价径表面积等价径(2)

4、定向径（投影径）：定向径（投影径）：Feret径径(或或Green径径) ：定方向接线径，即：定方向接线径，即一定方向的平行线将粒子的投影面外接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。时平行线间的距离。Martin径：定方向等分径，即一定方向径：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。的线将粒子投影面积等份分割时的长度。Krummbein径：定方向最大径，即在一径：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。定方向上分割粒子投影面的最大长度。(3)圆相当径：圆相当径：Heywood径：投影面积圆相当径，即与粒子径：投影面积圆相当径，即与粒子的投影面积相

5、同圆的直径，常用的投影面积相同圆的直径，常用DH表示。表示。equivalent perimeter diameter：等投影面周：等投影面周长相当径，记作长相当径，记作DL。(4)球相当径：球相当径：体积等价径（体积等价径（equivalent volume diameter)：与粒子的体积相同的球体直径，也叫球相与粒子的体积相同的球体直径，也叫球相当径。用库尔特计数器测得，记作当径。用库尔特计数器测得，记作Dv。表面积相当径：记作表面积相当径：记作DS，将粒子的表面积当将粒子的表面积当做球的表面积计算求得的直径。做球的表面积计算求得的直径。与欲测粒子具有等比表面积的球的直径，与欲测粒子具有

6、等比表面积的球的直径，记作记作DSV。采用透过法、吸附法测得比表。采用透过法、吸附法测得比表面积后计算求得。面积后计算求得。这种方法求得的粒径为平均径，不能求粒这种方法求得的粒径为平均径，不能求粒度分布。度分布。 DSV =/SW式中，式中，SW比表面积，比表面积，粒子的性状粒子的性状系数，球体时系数，球体时=6，其他形状时一般情况，其他形状时一般情况下下=6.58。比表面积相当径比表面积相当径（equivalent specific surface diameter）粒径相当于在液相中具有相同沉降速度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。该粒经根据的球形颗粒的直径。该粒经根据S

7、tocks方程计算所得，因此有叫方程计算所得，因此有叫Stocks 径或有径或有效径效径（effect diameter） ，记作，记作 DStk.2.沉降速度相当径沉降速度相当径DStk=18(p -1) ght 1/2式中，式中， p ，1分别表示被测粒子与液相的密度；分别表示被测粒子与液相的密度； 液相的粘度；液相的粘度；h等速沉降距离；等速沉降距离；t沉降时间。沉降时间。又称细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网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，记作术或几何平均值称为筛分经，记作DA 。3.3

8、.筛分径筛分径（sieving diameter）算术平均径算术平均径 DA=(a+b)/2几何平均径几何平均径DA=(ab)1/2式中，式中，a粒子通过的粗筛网直径；粒子通过的粗筛网直径； b粒子被截留的细筛网直径。粒子被截留的细筛网直径。粒径的表示方式是（粒径的表示方式是（-a+b），即粒径小于），即粒径小于a，大于，大于b。粒度分布（粒度分布（particles size distribution)表示不同粒径的粒子群在粉体中所分布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。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、绘粒子群的粒度分布可用简单的

9、表格、绘画和函数等形式表示。画和函数等形式表示。（二）粒度分布（二）粒度分布频率分布（频率分布（frequncy size distribution）表示与各个粒径相对应得粒子在全粒子表示与各个粒径相对应得粒子在全粒子群中所占的百分数（微分型）群中所占的百分数（微分型）累积分布（累积分布（cumulative size distribution)表示小于（表示小于（pass）或大于）或大于（on）某粒径的粒子在全粒子群中所占）某粒径的粒子在全粒子群中所占的百分数（积分型）。的百分数（积分型）。1. 频率分布与累积分布频率分布与累积分布百分数的基准可用个数基准（百分数的基准可用个数基准（coun

10、t basis）、质量基准（）、质量基准（mass basis）、面）、面积基准（积基准（surface basis）、体积基准）、体积基准（volumn basis）、长度基准（）、长度基准（length basis）等表示。）等表示。表示粒度分布时必须注明测定基准，不同表示粒度分布时必须注明测定基准，不同的测定基准，所获得的粒度分布曲线也不的测定基准，所获得的粒度分布曲线也不一样。一样。不同基准的粒度分布理论上可以互相换算。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。实际应用较多的是质量和个数基准分布。粒径粒径（m）频率粒度分布频率粒度分布累积粒度分布累积粒度

11、分布质量质量（%）个数个数（%）质量（质量（%）个数（个数（%）粒径粒径粒径粒径粒粒径径粒径粒径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 频率粒度分布和累积粒度分布表频率粒度分布和累积粒度分布表（百分含量的基准采用个数基准和质量基准）（百分含量的基准采用个数基准和质量

12、基准）是指由不同粒径组成的粒子群的平均粒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值径，在累积分布中累积值正好为50%所对应的粒子径，常用所对应的粒子径，常用D50表示。表示。（三）平均粒子径（三）平均粒子径名名 称称 公公 式式 1. 算算 术术 平平 均均 径径 2. 几几 何何 平平 均均 径径 3. 调调 和和 平平 均均 径径 4. 众众 数数 径径 频频 数数 最最 多多 的的 粒粒 子子 直直 径径 5. 中中 位位 径径 累累 积积 中中 间间 值值 （ D50） 6. 长长 度度 平平

13、均均 径径 7. 面面 积积 平平 均均 径径 8. 重重 量量 平平 均均 径径 9. 平平 均均 面面 积积 径径 10. 平平 均均 体体 积积 径径 11. 比比 表表 面面 积积 径径 ndn/()/dddnnnnnn12112 nnd/(/)ndnd/2ndnd32/ndnd43/ndn21 2/ndn31 3/Sw 粒径的测定方法与适用范围粒径的测定方法与适用范围（四）粒子径的测定方法（四）粒子径的测定方法 测定方法测定方法 粒子经粒子经(m) 测定方法测定方法 粒子经粒子经(m) 光学显微镜光学显微镜 0.5 电子显微镜电子显微镜 0.001 筛分法筛分法 40 沉降法沉降法

14、0.5200 库尔特计数法库尔特计数法 1600 气体透过法气体透过法 1100 氮气吸附法氮气吸附法 0.031是将粒子放在显微镜下，根据投影像测得是将粒子放在显微镜下，根据投影像测得粒径的方法，主要测定几何粒径。粒径的方法，主要测定几何粒径。光学显微镜可以测定微米级的粒径，电子光学显微镜可以测定微米级的粒径，电子显微镜可以测定纳米级的粒径。测定时应显微镜可以测定纳米级的粒径。测定时应避免粒子间的重叠，以免产生测定的误差。避免粒子间的重叠，以免产生测定的误差。主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。1.显微镜法显微镜法（microscopic method

15、）将粒子群混悬于电解质溶液中，隔壁上设有一将粒子群混悬于电解质溶液中，隔壁上设有一个细孔，孔两侧各有电极，电极间有一定电压，个细孔，孔两侧各有电极，电极间有一定电压，当粒子通过细孔时，粒子容积排除孔内电解质当粒子通过细孔时，粒子容积排除孔内电解质而电阻发生改变。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，以测定粒径与其分布。换算成粒径，以测定粒径与其分布。测得的是等体积球相当径，粒径分布以个数或测得的是等体积球相当径，粒径分布以个数或体积为基准。体积为基准。混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等可以用本混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等可

16、以用本法测定。法测定。2.库尔特计数法库尔特计数法（coulter counter method）是液相中混悬的粒子在重力场中恒速沉降是液相中混悬的粒子在重力场中恒速沉降时，根据时，根据Stocks方程求出粒径的方法。方程求出粒径的方法。Stocks方程适用于方程适用于100m以下的粒径的以下的粒径的测定，常用测定，常用Andreasen吸管法。测得的粒吸管法。测得的粒径分布是以重量为基准的。径分布是以重量为基准的。Stocks径的测定方法还有离心法、比浊法、径的测定方法还有离心法、比浊法、沉淀天平法、光扫描快速粒度测定法等。沉淀天平法、光扫描快速粒度测定法等。3. 沉降法沉降法（sedime

17、ntation method）是利用粉体的比表面积随粒径的减少而是利用粉体的比表面积随粒径的减少而迅速增加的原理，通过粉体层中比表面迅速增加的原理，通过粉体层中比表面积的信息与粒径的关系求得平均粒径的积的信息与粒径的关系求得平均粒径的方法。方法。可测定可测定100m的粒子，但不能测定粒度的粒子，但不能测定粒度分布。分布。4. 比表面积法比表面积法（specific surface area method）是应用最广的测量方法。常用的测定范围是应用最广的测量方法。常用的测定范围在在45m以上。以上。方法：将筛子由粗到细按筛号顺序上下排方法：将筛子由粗到细按筛号顺序上下排列，将一定量粉体样品置于最

18、上层中，振列，将一定量粉体样品置于最上层中，振动一定时间，称量各个筛号上的粉体重量，动一定时间，称量各个筛号上的粉体重量，求得各筛号上的不同粒径重量百分数，获求得各筛号上的不同粒径重量百分数，获得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒径。径。5. 筛分法筛分法（sieving method）筛号与筛号尺寸：筛号常用筛号与筛号尺寸：筛号常用“目目”表示。表示。“目目”系指在筛面的系指在筛面的25.4mm（1英寸）长度上开有英寸）长度上开有的孔数。的孔数。如开有如开有30 个孔，称个孔，称30目筛，孔径大小是目筛，孔径大小是24.5mm/30再减去筛绳的直径。所用筛

19、绳的再减去筛绳的直径。所用筛绳的直径不同，筛孔大小也不同。因此必须注明筛直径不同，筛孔大小也不同。因此必须注明筛孔尺寸。孔尺寸。各国的标准筛号及筛孔尺寸有所不同，中国药各国的标准筛号及筛孔尺寸有所不同，中国药典在典在R40/3系列规定了药筛的九个筛号。系列规定了药筛的九个筛号。5. 筛分法筛分法（sieving method）各国的标准筛各国的标准筛号及筛孔尺寸号及筛孔尺寸有所不同，中有所不同，中国药典在国药典在R40/3R40/3系列规定了药系列规定了药筛的九个筛号。筛的九个筛号。表中列出一些表中列出一些国家标准筛系国家标准筛系的对照关系，的对照关系，我国常用的标我国常用的标准筛号与尺寸准筛

20、号与尺寸见表右见表右。 系指一个粒子的轮廓或表面上各点所构系指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。成的图像。定量描述粒子几何形状的方法：形状指定量描述粒子几何形状的方法：形状指数（数（shape index）和形状系数（）和形状系数（shape factor）。将粒子的各种无因次组合称为）。将粒子的各种无因次组合称为形状指数，将立体几何各变量的关系定形状指数，将立体几何各变量的关系定义为形状系数。义为形状系数。二、粒子形态二、粒子形态（一）形状指数（一）形状指数1球形度球形度球形度（球形度（degree of sphericility）亦称真球度，）亦称真球度，表示粒子接近球体的程度。表示

21、粒子接近球体的程度。 式中，式中，Dv粒子的球相当径；粒子的球相当径；S粒子的实际体粒子的实际体表面积。一般不规则粒子的表面积不好测定，表面积。一般不规则粒子的表面积不好测定，用式计算更实用。用式计算更实用。 / /S SD D2 2v vs s直直径径粒粒子子投投影影面面最最小小外外接接圆圆粒粒子子投投影影面面相相当当径径2圆形度圆形度圆形度（圆形度（degree of circularity）表示）表示粒子的投影面接近于圆的程度：粒子的投影面接近于圆的程度：式中：式中：DHHeywood径；径；L粒子的投影周粒子的投影周长。长。LDHc/投影面积圆相当径，是与粒子投影面积相同的圆的直径.（

22、二）形状系数（二）形状系数1.体积形状系数体积形状系数v 在以下各公式中在以下各公式中: D平均粒径平均粒径;Vp 体积；体积；S 表面积。表面积。显然，立方体的形状系数为显然，立方体的形状系数为1,球体的形球体的形状系数为状系数为/6 。3/ DVpvVp=4 r3/3=D3 /62. 表面积形状系数表面积形状系数s 显然显然,球体的表面积形状系数为球体的表面积形状系数为；立方体的表；立方体的表面积形状系数为面积形状系数为6。 3.3.比表面积形状系数比表面积形状系数 用表面积形状系数与体积形状系数之比表示。用表面积形状系数与体积形状系数之比表示。球体和立方体的球体和立方体的=6。某粒子的。

23、某粒子的越接近于越接近于6，则它越接近于球体或立方体，不对称粒子的比表则它越接近于球体或立方体，不对称粒子的比表面积形状系数大于面积形状系数大于6，常见粒子的，常见粒子的在在68范围。范围。 2 2s sS S/ /D Dvs/S球球=D2 /6 三、粒子的比表面积三、粒子的比表面积（一）比表面积的表示方法（一）比表面积的表示方法粒子的比表面积（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的表示方法根据计算基准不同可分为体积比表面积表面积Sv和重量比表面积和重量比表面积Sw。1体积比表面积体积比表面积Sv Sv是单位体积粉体的表面积（是单位

24、体积粉体的表面积（cm2/cm3）。）。 d d6 6n n6 6d dn nd dv vs sS S3 32 2v v2重量比表面积重量比表面积Sm Sm是单位重量粉体的表面积（是单位重量粉体的表面积（cm2/g）。）。 比表面积是表征粉体中粒子大小的一种比表面积是表征粉体中粒子大小的一种量度，也是表示固体吸附能力的重要参数。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可用于计算无孔粒子和高度分散粉末的平均粒径。比表面积不仅对粉体性质、而且对制粒径。比表面积不仅对粉体性质、而且对制剂性质和药理性质都有重要意义。剂性质和药理性质都有重要意义。 d d6 66 6

25、n nd dn nd dw ws sS S3 32 2w w（二）比表面积的测定方法1气体吸附法气体吸附法（gas adsorption method） 本法的基本原理在于：气体（或液体）可以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，气体（或液体）的愈多。可用一定温度下，1g粉粉体所吸附的气体体积体所吸附的气体体积V V 对气体压力对气体压力p p 做图，即可做图，即可制得吸附等温线。制得吸附等温线。 被吸附在粉体表面的气体，在低压下形成单被吸附在粉体表面的气体，在低压下形成单

26、分子层，在高压下形成多分子层。分子层，在高压下形成多分子层。 如果已知一个气体分子的断面积如果已知一个气体分子的断面积A，形成单，形成单分子层的吸附量分子层的吸附量Vm，可用下面的公式计算该粉体，可用下面的公式计算该粉体的比表面积的比表面积Sw，常用的吸附用气体为氮气。，常用的吸附用气体为氮气。 式中的式中的Vm可通过可通过BET（Brunauer，Emmett，Teller）公式计算：）公式计算： 、 2323m mw w10106.026.022240022400V VA AS S0011)(ppVCCVppVpmm式中式中, ,V在在p压力下粉体吸附气体的量压力下粉体吸附气体的量, ,m

27、ol/g；p0实验室温度下吸附气体饱和蒸汽压，实验室温度下吸附气体饱和蒸汽压，Pa，为常数。在一定实验温度下为常数。在一定实验温度下, ,测定一系列测定一系列p对对V的数值，用的数值，用p/V（p0-p）对对p/p0绘图，可得直绘图，可得直线，由直线的斜率与截距即可求得线，由直线的斜率与截距即可求得Vm。2.气体透过法气体透过法（gas permeability method） 气体通过粉体层时，由于气体透过粉体气体通过粉体层时，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）的力受粉体层的表面积大小（或粒子大小）

28、的影响。粉体层的比表面积影响。粉体层的比表面积Sw与气体流量、阻与气体流量、阻力、粘度等关系可用力、粘度等关系可用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；气体的粘度；气体的粘度；粉体层的空隙率；粉体层的空隙率；A粉体层断面积；粉体层断面积；P粉体层压力差（阻力）；粉体层压力差（阻力）；Qt时间时间内通过粉体层的气体流量。内通过粉体层的气体流量。气体透过法只能测粒子外部比表面积，粒气体透过法只能测粒子外部比表面积，粒子内部空隙的比表面积不能测。子内部空隙的比表面积不能测。 此外还有溶液吸附、浸润热、热传导、此外还有溶液吸附、浸润热、热传导、阳极氧化

29、原理等方法阳极氧化原理等方法测定粒子的粒子的比表面积。 22w)(1QLtPA14S第三节第三节 粉体的性质粉体的性质（一）粉体密度的概念（一）粉体密度的概念粉体的密度系指单位体积粉体的质量。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，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。密度、颗粒密度、松密度三种。一、一、密度与空隙率密度与空隙率1.真密度（真密度（true density) t是指粉体质量（是指粉体质量（W）除以不包

30、括颗粒内）除以不包括颗粒内外空隙的体积（真体积外空隙的体积（真体积Vt）求得的密度。）求得的密度。t = w/Vt2.颗粒密度（颗粒密度（granule density) g是指粉体质量除以包括开口细孔与封闭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细孔在内的颗粒体积Vg所求得密度。所求得密度。g = w/Vg是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V求求得的密度，亦称松密度。得的密度，亦称松密度。填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得的填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得的密度称振实密度（密度称振实密度（tap density） bt。3. 堆密度

31、（堆密度（bulk density) bb= w/Vt若颗粒致密，无细孔和空洞，则若颗粒致密，无细孔和空洞，则t = g 一般：一般： t g bt b（二）粉体密度的测定方法（二）粉体密度的测定方法1真密度与（颗）粒密度的测定真密度与（颗）粒密度的测定实质上，这是个准确测定粉体的真体积和颗实质上，这是个准确测定粉体的真体积和颗粒体积的问题，常用的方法是将粉体用液体粒体积的问题，常用的方法是将粉体用液体或气体进行置换而测得。或气体进行置换而测得。（1）液浸法（）液浸法（liquid immersion method） 将粉体浸入液体中，采用加热或减压等将粉体浸入液体中，采用加热或减压等方法法脱

32、气后，测定粉体排出液体的体积。方法法脱气后，测定粉体排出液体的体积。测真密度时，将颗粒研细，消除开口与闭口测真密度时，将颗粒研细，消除开口与闭口细孔，使用易润湿粒子表面的液体；细孔，使用易润湿粒子表面的液体；测颗粒密度时，使用与颗粒物质接触角大，测颗粒密度时，使用与颗粒物质接触角大，难于浸入开口细孔的液体。难于浸入开口细孔的液体。 用比重瓶（用比重瓶（pycnometer）（如图）测量真密度步骤如（如图）测量真密度步骤如下：称空比重瓶质量下：称空比重瓶质量m0，然后加入约瓶容量然后加入约瓶容量1/3的试样，的试样，称其合重称其合重mS；加部分浸液；加部分浸液约至瓶体积的约至瓶体积的2/3处，减

33、压脱处，减压脱气约气约30min，真空度为，真空度为2kPa；继续加满浸液加盖、擦干，继续加满浸液加盖、擦干，称出（瓶称出（瓶+试样试样+液）重液）重maL；称比重瓶单加满浸液的质称比重瓶单加满浸液的质量量mL，可按下式计算颗粒真，可按下式计算颗粒真密度密度t： 式中，式中，l浸液密度。当测颗粒密度时，方法相同，采用的浸液密度。当测颗粒密度时，方法相同，采用的液体不同，计算时用液体不同，计算时用p代替代替t。（2）压力比较法）压力比较法 一般用氦气或空气来进行测定，其原理一般用氦气或空气来进行测定，其原理如图。本方法是根据如图。本方法是根据Boyle定理建立起来的方定理建立起来的方法，与浸液法

34、相比，本法可避免样品的破坏法，与浸液法相比，本法可避免样品的破坏（如润湿或溶解），常用于药品、食品等复（如润湿或溶解），常用于药品、食品等复杂有机物的测定，杂有机物的测定， 除上述方法外，还有气体透过法、重液分除上述方法外，还有气体透过法、重液分离法、密度梯度法以及沉降法等。离法、密度梯度法以及沉降法等。)()()(00SaLLlStmmmmmm压力比较法的原理压力比较法的原理：A、B为体积相等、装为体积相等、装有气密活塞的两个密闭有气密活塞的两个密闭室。室。B室不装试样时，室不装试样时，若加压若加压 P0P1，则两室则两室活塞从移至时，两活塞从移至时，两室压力相同；当室压力相同；当B室装室装

35、入试样入试样粉体粉体后，重复同后，重复同一操作，当一操作，当B室活塞移室活塞移至时，两室压力至时，两室压力P1相相等，则等，则 与之间体积与之间体积差即为试样的体积。差即为试样的体积。2松密度与振实密度的测定松密度与振实密度的测定将粉体装入某容器中所测得体积包括粉体将粉体装入某容器中所测得体积包括粉体真体积、粒子内空隙、粒子间空隙等，因真体积、粒子内空隙、粒子间空隙等，因此测量容器形状、大小、装填速度及装填此测量容器形状、大小、装填速度及装填方式等影响粉体体积。方式等影响粉体体积。装填时不施加任何外力所测得的密度称为装填时不施加任何外力所测得的密度称为最松松（堆）密度；最松松（堆）密度；装填时

36、施加外力而使粉体最紧填充状态下装填时施加外力而使粉体最紧填充状态下所测得的密度称为最紧松（堆）密度；所测得的密度称为最紧松（堆）密度；振实密度随对粉体的振荡（振实密度随对粉体的振荡（tappingtapping）次）次数而发生变化，最终达到最紧松（堆）密数而发生变化，最终达到最紧松（堆）密度。度。 二、二、粉体的粉体的空隙率空隙率空隙率（空隙率（porosityporosity）是粉体中空隙所占有的）是粉体中空隙所占有的比率。由于颗粒内、颗粒间都有空隙，相应比率。由于颗粒内、颗粒间都有空隙，相应地将空隙率分为总空隙率、颗粒内空隙率、地将空隙率分为总空隙率、颗粒内空隙率、颗粒间空隙率等。颗粒间空

37、隙率等。颗粒的总体积（颗粒的总体积（V）是粉体的真体积（）是粉体的真体积（Vt）、）、颗粒内空隙体积（颗粒内空隙体积（V内内）、颗粒间空隙体积）、颗粒间空隙体积（V间间）之和，即）之和，即V=Vt+V内内+V间间。因此有：因此有：总空隙率总空隙率总总=（V内内+V间间）/V= （V - Vt ）/V 颗粒内空隙率颗粒内空隙率内内=V内内/（Vt+V内内） 颗粒间空隙率颗粒间空隙率间间=V间间/V 空隙率也可以通过相应的密度计算而求得，如式空隙率也可以通过相应的密度计算而求得，如式表示。表示。tg 1内gb 1间tb 1总 空隙率的测定方法还有压汞法、气体吸附空隙率的测定方法还有压汞法、气体吸附

38、法等，可参阅有关文献及说明书。法等，可参阅有关文献及说明书。总总= （V - Vt ）/V = (W/ b-W/ t) /W/ b二、粉体的流动性与充填性二、粉体的流动性与充填性粉体的流动性（粉体的流动性（flowability）与粒子的）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关。对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制等有关。对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异以及正常的操作影响很大。剂的重量差异以及正常的操作影响很大。粉体的流动包括重力流动、压缩流动、粉体的流动包括重力流动、压缩流动、流态化流动等多种形式。流态化流动等多种形式。粉体的流动性粉体的流动性静止状态

39、的粉体堆积静止状态的粉体堆积 体自由表面与水平体自由表面与水平面之间的夹角为休止角，用面之间的夹角为休止角，用 表示，表示， 越越小流动性越好。小流动性越好。 tan =h/r 常用的测定方法有注入法、排出法、倾斜常用的测定方法有注入法、排出法、倾斜角法等，测定方法不同所得数据有所不同，角法等，测定方法不同所得数据有所不同，重现性差。重现性差。粘性粉体或粒径小于粘性粉体或粒径小于100200m的粉体粒的粉体粒子间相互作用力较大而流动性差，相应地子间相互作用力较大而流动性差，相应地所测休止角较大。所测休止角较大。（一）粉体流动性的评价与测定方法（一）粉体流动性的评价与测定方法1. 休止角休止角(

40、angle of repose) 是将物料加入漏斗中，测量全部物料流是将物料加入漏斗中，测量全部物料流出所需的时间，即为流出速度。出所需的时间，即为流出速度。粉体流动性差时可加入粉体流动性差时可加入100100 m的玻璃球的玻璃球助流。助流。流出速度越大，粉体流动性越好。流出速度越大，粉体流动性越好。 2. 流出速度流出速度(flow velocity) C=(f - 0)/ f 100% 式中，式中， C为压缩度；为压缩度；0为最松密度；为最松密度；f为为最紧密度。最紧密度。压缩度是粉体流动性的重要指标，其大小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。反映粉体的凝聚性、

41、松软状态。 压缩度压缩度20%以下流动性较好。压缩度增大以下流动性较好。压缩度增大时流动性下降。时流动性下降。3. 压缩度压缩度( compressibility) 1.增大粒子大小增大粒子大小对于粘附性的粉状粒子进行造粒，以减少粒子间对于粘附性的粉状粒子进行造粒，以减少粒子间的接触点数，降低粒子间的附着力、凝聚力。的接触点数，降低粒子间的附着力、凝聚力。2.粒子形态及表面粗糙度粒子形态及表面粗糙度球形粒子的光滑表面，能减少接触点数，减少摩球形粒子的光滑表面，能减少接触点数，减少摩擦力。擦力。3.密度：重力流动时，粒子的密度大利于流动。密度：重力流动时，粒子的密度大利于流动。4.含湿量：适当干

42、燥有利于减弱粒子间的作用力。含湿量：适当干燥有利于减弱粒子间的作用力。5.加入助流剂的影响加入助流剂的影响加入加入0.5%2%滑石粉、微粉硅胶等助流剂可大滑石粉、微粉硅胶等助流剂可大大改善粉体的流动性。但过多使用反而增加阻力。大改善粉体的流动性。但过多使用反而增加阻力。（二）粉体流动性的影响因素与改善方法（二）粉体流动性的影响因素与改善方法（一）粉体的填充性的表示方法（一）粉体的填充性的表示方法粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片剂、在片剂、 胶囊剂的填充过程中具有重要胶囊剂的填充过程中具有重要意义。意义。 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) 、配位数、配位数(coordination number)来表示。来表示。粉体的填充性粉体的填充性（二）颗粒的排列模型（二）颗粒的排列模型颗粒的装填方式影响到粉体的体积与空颗粒的装填方式影响到粉体的体积与空隙率。隙率。 粒子的排列方式中最简单的模型是大小粒子的排列方式中最简单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。容器中轻轻加入粉体后给予振荡或冲击时

44、，容器中轻轻加入粉体后给予振荡或冲击时，粉体层的体积减少。粉体层的体积减少。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 分别表示最初分别表示最初(0次次)，n次，最终次，最终(体积不变体积不变)的密度；的密度；C为体积的为体积的减少度，减少度，C=(V0-Vn)/ V0 ； a为最终的体积为最终的体积减少度，减少度，a值越小流动性越好；值越小流动性越好；k、b为充为充填速度常数，其值越大充填速度越大，充填速度常数，其值越大充填速

45、度越大，充填越容易。填越容易。（三）充填状态的变化与速度方（三）充填状态的变化与速度方程程（四）助流剂对充填性的影响（四）助流剂对充填性的影响助流剂的粒径一般为助流剂的粒径一般为40m左右，与粉左右，与粉体混合时在粒子表面附着，减弱粒子体混合时在粒子表面附着，减弱粒子间的粘附从而增强流动性，增大充填间的粘附从而增强流动性，增大充填密度。密度。 用量为用量为0.05%-0.1%(w/w)。吸湿性吸湿性(moisture absorption)是指固体表是指固体表面吸附水分的现象。面吸附水分的现象。 危害：可使粉末的流动性下降、固结、危害：可使粉末的流动性下降、固结、润湿、液化等，甚至促进化学反应

46、而降润湿、液化等，甚至促进化学反应而降低药物的稳定性。低药物的稳定性。药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线表示。药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线表示。吸湿性吸湿性三、粉体的吸湿性与润湿性三、粉体的吸湿性与润湿性水溶性药物在相对湿度较低的环境下，水溶性药物在相对湿度较低的环境下，几乎不吸湿，而当相对湿度增大到一定几乎不吸湿，而当相对湿度增大到一定值时，吸湿性急剧增加，一般把这个吸值时，吸湿性急剧增加，一般把这个吸湿量开始急剧增加的相对湿度称为临界湿量开始急剧增加的相对湿度称为临界相对湿度相对湿度(critical relative humidity, CRH)。（一）水溶性药物的吸湿性（一）水溶性药物的

47、吸湿性混合物的吸湿性：混合物的吸湿性：水溶性物质的更强，根据水溶性物质的更强，根据Elder假说，水假说，水溶性药物混合物的溶性药物混合物的CRH约等于各成分约等于各成分CRH的乘积，而与各成分的量无关。的乘积，而与各成分的量无关。 CRHAB=CRHACRHB使用使用Elder方程的条件是各成分间不发生方程的条件是各成分间不发生相互作用，因此该假说不适用于含同离相互作用，因此该假说不适用于含同离子或水溶液中形成复合物的体系。子或水溶液中形成复合物的体系。测定测定CRH的意义：的意义：(1)CRH值可作为药物吸湿性指标，一般值可作为药物吸湿性指标，一般CRH愈大，愈不易吸湿；愈大，愈不易吸湿；

48、(2)为生产、为生产、 贮藏的环境提供参考；贮藏的环境提供参考； (3)为选择防湿性辅料提供参考，一般应选为选择防湿性辅料提供参考，一般应选择择CRH值大的物料作辅料。值大的物料作辅料。(二二) 水不溶性药物的吸湿性水不溶性药物的吸湿性水不溶性药物的吸湿性随着相对湿度的水不溶性药物的吸湿性随着相对湿度的变化而缓慢发生变化，没有临界点。变化而缓慢发生变化，没有临界点。 水不溶性药物的混合物的吸湿性具有加水不溶性药物的混合物的吸湿性具有加和性。和性。润湿性润湿性 (wetting) 是指固体界面由固是指固体界面由固-气界气界面变为固面变为固-液界面现象。粉体的润湿性对液界面现象。粉体的润湿性对片剂

49、、颗粒剂等到固体制剂的崩解性、溶片剂、颗粒剂等到固体制剂的崩解性、溶解性等具有重要意义。解性等具有重要意义。 固体的润湿性用接触角固体的润湿性用接触角表示。表示。 液滴在固液滴在固体表面上所受的力达平衡时符合体表面上所受的力达平衡时符合Yongs公公式式： sg= sl+ lgcos 式中，式中， sg、 sl、 lg分别固分别固-气、固气、固-液、气液、气-液间的界面张力。液间的界面张力。润湿性润湿性( (一一) )润湿性润湿性=0=0，完全润湿；，完全润湿； =180=180，完全不润湿；，完全不润湿； =0-90=0-90，能被润湿；，能被润湿；=90-180=90-180，不被润湿。，

50、不被润湿。1.将粉体压缩成平面将粉体压缩成平面水平放置后滴上液滴直接由量角器测定。水平放置后滴上液滴直接由量角器测定。 2.在圆筒管里精密充填粉体在圆筒管里精密充填粉体下端用滤纸轻轻堵住后接触水面，测定水在管下端用滤纸轻轻堵住后接触水面，测定水在管内粉体层中上升的高度与时间。根据内粉体层中上升的高度与时间。根据Washburn公式计算接触角：公式计算接触角： h2= rtYlcos /2式中，式中，h为为t时间内液体上升的高度；时间内液体上升的高度；Yl、分别分别为液体的表面张力与粘度；为液体的表面张力与粘度；r为粉体层内毛细管为粉体层内毛细管半径。半径。由于毛细管半径不好测定，常用于比较相对润由于毛细管半径不好测定，常用于比较相对润湿性。湿性。（二）接触角的测定方法（二）接触角的测定方法第四节第四节 粘附性与凝聚性粘附性与凝聚性粘附性粘附性(adhesion)是指不同分子间产生的引是指不同分子间产生的引力，如粉体粒子与器壁间的粘附。力，如粉体粒子与器壁间的粘附。 凝聚性凝聚性(cohesion，粘着性，粘着性)是指同分子间产生的引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力，如粉体粒子之间发生粘附而形成聚集体体(random floc)。 产生粘附性和凝聚性的原因：产生粘附性和凝聚性的原因： 1