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1、粉体堆积和流动性能测试技术 宋远明 2 内容 粉体密度测定粉体流动性能测定 3 粉体密度测定 一 粉体的密度单位体积粉体的质量称为粉体密度 由于颗粒内部含有空隙 颗粒之间也含有空隙 所以给粉体体积的测定带来麻烦 粉体密度根据体积的含义不同具有不同的定义 相应于各种密度为 4 1 真密度 t truedensity t是粉体质量 W 除以不包括颗粒内外空隙的体积 真体积Vt 求得的密度 即 t W Vt 2 颗粒密度 g granuledensity g是粉体质量除以包括封闭细孔在内的颗粒体积Vg所求得密度 也叫有效颗粒密度 粉体质量除以包括开孔及闭孔在内的颗粒体积所求得密度为表观颗粒密度 用公
2、式表示为 g W Vg 5 若颗粒致密 无细孔和空洞 则 t g 一般情况下 t g bt b 3 松密度 b bulkdensity b是粉体质量除以该粉体所占容器的体积V求得的密度 亦称堆密度 即 b W V 填充粉体时 经一定规律振动或轻敲后测得的堆密度称振实密度 bt tapdensity 6 测量原理 粉体真密度是粉体质量与其真体积之比值 其真体积不包括存在于粉体颗粒内部的封闭空洞 所以 测定粉体的真密度必须采用无孔材料 根据测定介质的不同 粉体真密度的主要测定方法可分为气体容积法和浸液法 7 浸液法是将粉末浸入在易润湿颗粒表面的浸液中 测定其所排除液体的体积 此法必须真空脱气以完全
3、排除气泡 真空脱气操作可采用加热 煮沸 法和减压法 或两法同时并用 浸液法主要有比重瓶法和悬吊法 其中 比重瓶法具有仪器简单 操作方便 结果可靠等优点 已成为目前应用较多的测定真密度的方法之一 8 气体容积法是以气体取代液体测定试样所排出的体积 此法排除了浸液法对试样溶解的可能性 具有不损坏试样的优点 但测定时易受温度的影响 还需注意漏气问题 气体容积法又分为定容积法与不定容积法 9 比重瓶法测定粉体真密度基于 阿基米德原理 将待测粉末浸入对其润湿而不溶解的浸液中 抽真空除气泡 求出粉末试样从已知容量的容器中排出已知密度的液体 就可计算所测粉末的真密度 真密度 当被测定粉末粒度小于75 m时
4、认为是真密度 计算式为 10 e 粉体的真密度 克 厘米3 l 测定温度下浸液密度 克 厘米3 m0 比重瓶的质重 克 ms 比重瓶 粉体 的质重 克 msl 比重瓶 粉体 液体 的质重 克 V0 比重瓶的容积 厘米3Ve 粉体的有效体积 厘米3 11 粉体流动性能 flowability 测定 粉体的流动性与粒子的形状 大小 表面状态 密度 空隙率等有关 加上颗粒之间的内摩擦力和粘附力等的复杂关系 粉体的流动性无法用单一的物性值来表达 粉体的流动性对颗粒剂 胶囊剂 片剂等制剂的重量差异影响较大 是保证产品质量的重要环节 12 13 一 流动性的评价与测定方法 休止角是粉体堆积层的自由斜面与水
5、平面所形成的最大角 常用的测定方法有注入法 排出法 倾斜角法等 休止角不仅可以直接测定 而且可以通过测定粉体层的高度和圆盘半径后计算而得 即tan 高度 半径 1 休止角 angleofrepose 14 休止角是粒子在粉体堆积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得 是检验粉体流动性的好坏的最简便的方法 15 16 休止角越小 摩擦力越小 流动性越好 一般认为 40 时可以满足生产上对流动性的需要 粘性粉体 stickypowder 或粒子径小于100 200 m以下粉体的粒子间相互作用力较大而流动性差 相应地所测休止角较大 值得注意的是 测量方法不同所得数据有
6、所不同 重现性差 所以不能把它看作粉体的一个物理常数 17 2 压缩度 compressibility 将一定量的粉体轻轻装入量筒后测量最初松体积 采用轻敲法 tappingmethod 使粉体处于最紧状态 测量最终的体积 计算最松密度 0与最紧密度 f 根据下式计算压缩度C 压缩度C反映了粉体的凝聚性 松软状态 C 20 时 流动性较好 C值增大时 流动性变差 C值增大达到40 50 时 粉体将很难从容器中自动流出 18 3 流出速度 flowvelocity 流出速度是将物料加入于漏斗中用测定的全部物料流出所需的时间来描述 测定装置如下图所示 如果粉体的流动性很差而不能流出时 加入100 m的玻璃球助流 测定自由流动所需玻璃球的量 w 以表示流动性 加入量越多流动性越差 19
