粉体学基础课件

第十三章粉体学基础华东理工大学制药工程系第十三章粉体学基础华东理工大学1第一节概述粉体学：是研究粉体的基本性质及其应用的科学“粉”（小于100um的粒子）和“粒”（大于100um的粒子）一级粒子（单体粒子）和二级粒子（聚结粒子）粉体可作为第四种物态与液体的流动性相似与气体的压缩性相似与固体的抗变形性相似第一节概述粉体学：是研究粉体的基本性质及其应用的科学2第二节粉体粒子的性质一、粒子径与粒度分布粒子径的表示方法粒度分布平均粒子径粒径的测定二、粒子形态三、粒子的比表面积第二节粉体粒子的性质一、粒子径与粒度分布3一、粒子径与粒度分布（一）粒子径的表示方法1、几何学径：根据几何学尺寸定义，显微镜或库尔特计数器测定。（1）三轴径：长径l，短径b，厚度h（2）定方向径：投影按同一方向测得的粒子径（3）Heywood径：与粒子的投影面积相同的圆的直径（4）等体积径：与粒子的体积相同的球体的直径2、筛分径：－a＋b3、有效径：在液体中具有相同沉降速度的球形颗粒的直径，常用以测定混悬剂的粒子径，又称stokes径。4、比表面积等价径：与粒子的比表面积相同的球的直径，用吸附法或透过法测定粉体的比表面积后推算出的粒子径一、粒子径与粒度分布（一）粒子径的表示方法4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。频率分布和累积分布（二）粒度分布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5（三）平均粒子径平均值：常用中位径（中值径），即在累积分布中累积值正好为50%时对应的粒子径。（三）平均粒子径平均值：常用中位径（中值径），即在累积分布中6（四）粒子径的测定方法测定方法不同，原理不同，适用范围也不相同显微镜法：几何学粒径库尔特计数法：等体积球相当径沉降法：根据Stoke方程，有效径比表面积法：有气体透过法和氮气吸附法，不能求得粒度分布筛分法：“目”测定方法适用粒径范围(um)测定方法适用粒径范围(um)光学显微镜≥0.5库尔特计数法1~600电子显微镜≥0.001气体透过法1~100筛分法≥40氮气吸附法0.03~1沉降法0.5~200（四）粒子径的测定方法测定方法不同，原理不同，适用范围也不相7二、粒子形态工程上广泛使用描述性术语，如球形，针状等定量描述粒子的几何形状可用形状指数、形状系数二、粒子形态工程上广泛使用描述性术语，如球形，针状等8三、粒子的比表面积单位重量或体积所具有的粒子表面积根据计算基准不同可分为体积比表面积和重量比表面积比表面积即可表征粒子的粗细，也可表示固体的吸附能力，同时对制剂性质和药理性质也有重要意义比表面积的测定方法：吸附法(BET法)透过法三、粒子的比表面积单位重量或体积所具有的粒子表面积9第三节粉体的密度和空隙率一、粉体的密度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，粉体有不同的体积，所以粉体的密度可分为三种:真密度：粉体质量除以颗粒的真体积（不包括颗粒内外空隙的体积）颗粒密度：粉体质量除以包括颗粒内空隙的体积，水银置换法测定松密度：粉体质量除以粉体所占的体积（包括颗粒内外空隙）第三节粉体的密度和空隙率一、粉体的密度10二、粉体的空隙率粉体层中空隙所占有的比率由于颗粒内、颗粒间都有空隙，相应地将空隙率分为：颗粒内空隙率颗粒间空隙率总空隙率二、粉体的空隙率粉体层中空隙所占有的比率11第四节粉体的流动性与充填性一、粉体的流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率、颗粒间的内摩擦力和粘附力等有关，无法用单一的物性值表示。（一）流动性的测定休止角：静止状态的粉体堆集体自由表面与水平面之间的夹角流出速度：流出速度越大，粉体流动性越好压缩度：压缩度20%以下流动性较好第四节粉体的流动性与充填性一、粉体的流动性12（二）改善流动性的方法增大粒子大小：一般粒径>200um，休止角小，流动性好。改善粒子形态及表面粗糙度：粒子形状越不规则，表面越粗糙，休止角就越大，流动性也越小。适当含湿量：表面吸附的水分增加了粒子间的粘着力。加入助流剂：润滑剂可以减少粒子间的凝聚力，改善粒子的表面状态，主要是减小表面的粗糙性。（二）改善流动性的方法增大粒子大小：一般粒径>200um，休13二、

粉体的充填性

粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片剂、胶囊剂的填充过程中具有重要意义。填充性可用松比容(specific)、松密度(bulkdensity)、空隙率(porosity)、空隙比(voidratio)、充填率(packingfraction)、配位数(coordinationnumber)来表示助流剂对充填性的影响助流剂的粒径一般为40μm左右，与粉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，增大充填密度用量为0.05%-0.1%(w/w)二、粉体的充填性粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片14第五节粉体的吸湿性与润湿性一、吸湿性(moistureabsorption)吸湿性是指固体表面吸附水分的现象

药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线表示水溶性药物的吸湿性水不溶性药物的吸湿性第五节粉体的吸湿性与润湿性一、吸湿性(moisturea15（一）水溶性药物的吸湿性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相对湿度(criticalrelativehumidity，CRH)。水溶性物质的混合物吸湿性更强，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，而与各成分的量无关。测定CRH的意义(1)CRH值可作为药物吸湿性指标，一般CRH愈大，愈不易吸湿；(2)为生产、贮藏的环境提供参考；(3)为选择防湿性辅料提供参考，一般应选择CRH值大的物料作辅料。（一）水溶性药物的吸湿性水溶性药物在相对湿度较低的环境下，几16（二）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和性。（二）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17二润湿性(wetting)润湿性是指固体界面由固-气界面变为固-液界面现象。粉体的润湿性对片剂、颗粒剂等到固体制剂的崩解性、溶解性等具有重要意义。固体的润湿性用接触角θ表示。接触角越小润湿性越好。二润湿性(wetting)润湿性是指固体界面由固-气界面变18接触角的测定方法

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。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，测定水在管内粉体层中上升的高度与时间。根据Washburn公式计算接触角。由于毛细管半径不好测定，常用于比较相对润湿性。接触角的测定方法将粉体压缩成平面，水平放置后滴上液滴直接由19第十三章粉体学基础华东理工大学制药工程系第十三章粉体学基础华东理工大学20第一节概述粉体学：是研究粉体的基本性质及其应用的科学“粉”（小于100um的粒子）和“粒”（大于100um的粒子）一级粒子（单体粒子）和二级粒子（聚结粒子）粉体可作为第四种物态与液体的流动性相似与气体的压缩性相似与固体的抗变形性相似第一节概述粉体学：是研究粉体的基本性质及其应用的科学21第二节粉体粒子的性质一、粒子径与粒度分布粒子径的表示方法粒度分布平均粒子径粒径的测定二、粒子形态三、粒子的比表面积第二节粉体粒子的性质一、粒子径与粒度分布22一、粒子径与粒度分布（一）粒子径的表示方法1、几何学径：根据几何学尺寸定义，显微镜或库尔特计数器测定。（1）三轴径：长径l，短径b，厚度h（2）定方向径：投影按同一方向测得的粒子径（3）Heywood径：与粒子的投影面积相同的圆的直径（4）等体积径：与粒子的体积相同的球体的直径2、筛分径：－a＋b3、有效径：在液体中具有相同沉降速度的球形颗粒的直径，常用以测定混悬剂的粒子径，又称stokes径。4、比表面积等价径：与粒子的比表面积相同的球的直径，用吸附法或透过法测定粉体的比表面积后推算出的粒子径一、粒子径与粒度分布（一）粒子径的表示方法23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。频率分布和累积分布（二）粒度分布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24（三）平均粒子径平均值：常用中位径（中值径），即在累积分布中累积值正好为50%时对应的粒子径。（三）平均粒子径平均值：常用中位径（中值径），即在累积分布中25（四）粒子径的测定方法测定方法不同，原理不同，适用范围也不相同显微镜法：几何学粒径库尔特计数法：等体积球相当径沉降法：根据Stoke方程，有效径比表面积法：有气体透过法和氮气吸附法，不能求得粒度分布筛分法：“目”测定方法适用粒径范围(um)测定方法适用粒径范围(um)光学显微镜≥0.5库尔特计数法1~600电子显微镜≥0.001气体透过法1~100筛分法≥40氮气吸附法0.03~1沉降法0.5~200（四）粒子径的测定方法测定方法不同，原理不同，适用范围也不相26二、粒子形态工程上广泛使用描述性术语，如球形，针状等定量描述粒子的几何形状可用形状指数、形状系数二、粒子形态工程上广泛使用描述性术语，如球形，针状等27三、粒子的比表面积单位重量或体积所具有的粒子表面积根据计算基准不同可分为体积比表面积和重量比表面积比表面积即可表征粒子的粗细，也可表示固体的吸附能力，同时对制剂性质和药理性质也有重要意义比表面积的测定方法：吸附法(BET法)透过法三、粒子的比表面积单位重量或体积所具有的粒子表面积28第三节粉体的密度和空隙率一、粉体的密度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，粉体有不同的体积，所以粉体的密度可分为三种:真密度：粉体质量除以颗粒的真体积（不包括颗粒内外空隙的体积）颗粒密度：粉体质量除以包括颗粒内空隙的体积，水银置换法测定松密度：粉体质量除以粉体所占的体积（包括颗粒内外空隙）第三节粉体的密度和空隙率一、粉体的密度29二、粉体的空隙率粉体层中空隙所占有的比率由于颗粒内、颗粒间都有空隙，相应地将空隙率分为：颗粒内空隙率颗粒间空隙率总空隙率二、粉体的空隙率粉体层中空隙所占有的比率30第四节粉体的流动性与充填性一、粉体的流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率、颗粒间的内摩擦力和粘附力等有关，无法用单一的物性值表示。（一）流动性的测定休止角：静止状态的粉体堆集体自由表面与水平面之间的夹角流出速度：流出速度越大，粉体流动性越好压缩度：压缩度20%以下流动性较好第四节粉体的流动性与充填性一、粉体的流动性31（二）改善流动性的方法增大粒子大小：一般粒径>200um，休止角小，流动性好。改善粒子形态及表面粗糙度：粒子形状越不规则，表面越粗糙，休止角就越大，流动性也越小。适当含湿量：表面吸附的水分增加了粒子间的粘着力。加入助流剂：润滑剂可以减少粒子间的凝聚力，改善粒子的表面状态，主要是减小表面的粗糙性。（二）改善流动性的方法增大粒子大小：一般粒径>200um，休32二、

粉体的充填性

粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片剂、胶囊剂的填充过程中具有重要意义。填充性可用松比容(specific)、松密度(bulkdensity)、空隙率(porosity)、空隙比(voidratio)、充填率(packingfraction)、配位数(coordinationnumber)来表示助流剂对充填性的影响助流剂的粒径一般为40μm左右，与粉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，增大充填密度用量为0.05%-0.1%(w/w)二、粉体的充填性粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片33第五节粉体的吸湿性与润湿性一、吸湿性(moistureabsorption)吸湿性是指固体表面吸附水分的现象

药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线表示水溶性药物的吸湿性水不溶性药物的吸湿性第五节粉体的吸湿性与润湿性一、吸湿性(moisturea34（一）水溶性药物的吸湿性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相对湿度(criticalrelativehumidity