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1、第三章 散剂、颗粒剂与胶囊剂, 粉体学简介,粉体学（micromeritics):研究粉体基本性质及其应用科学。 制备散剂、颗粒剂与胶囊剂的原料多为粉体状态。,单体粒子叫一级粒子 （primary particle),聚结粒子叫二级粒子 (second particle),100 mm 粒,粉体学,研究粉体表面、力学、电学性质等应用科学。 粒子指粉体中不能再分离的运动单位。 100m的粒子叫“粉”， 100m的粒子叫“粒”。,固体粒子集合体,药剂学应用 影响外观、色泽、均匀度、稳定性和生物利用度。,粉体中颗粒的分类表,一、粒子径与粒度分布 二、粒子形态 三、粒子的比表面积, 粉体粒子的性质,粒
2、子径与粒度分布,（一）粒子径的表示方法,1 、几何学粒子径 （geometric diameter),2 、球相当径 （ equivalent diameter),3、筛分径 (sieving diameter),1 、几何学粒子径（geometric diameter),几何学粒子径,三轴径,定方向径,投影面积圆相当经DH,定方向接线径DF,定方向等分径DM,定方向最大径DK,图 4-1 各种直径的表示方法 (a)三轴径 (b）定方向接线径DF（c）定方向最大径 DK,（d）定方向等分径DM （e）投影面积圆相当径DK,一般用显微镜法、库尔特计数法测定,2.球相当径,2.球相当径,沉降速度相
3、当径 （有效径）,等筛分球相当径,等表面积球相当径,等体积球相当径,等重量球相当径,最小长度球相当径,最大长度球相当径,3、筛分径 （sieving diameter,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，粗细筛孔的直径的算术或几何平均值称为筛分径, DA,b粒子被截留的细筛网直径,粒径的表示方式是（-a+b），即粒径小于a，大于b,a粒子通过的粗筛网直径,（二）粒度分布（particles size distribution),1. 频率分布与累积分布,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一样。,0.5 0.4 0.3 0.2 0.1,个
4、数基准,面积基准,重量或体积基准,不同基准表示的粒度分布,（三）平均粒子径,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，也叫中值径，在累积分布中累积值正好为50%所对应的粒子径，常用D50表示。,（四）粒子径的测定方法,粒径的测定方法与适用范围,1.显微镜法（microscopic method）,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。 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。 测定时应避免粒子间的重叠，以免产生测定误差。 主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。,2.库尔特计数法（coulter counter method
5、）,测得等体积球相当径，粒径分布以个数或体积为基准。 混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等,库尔特计数法 等体积球径 粒子体积排除孔内电解质而电阻发生改变。 电阻与粒子的体积成正比电信号换算成粒径测定粒度分布。,3. 沉降法（sedimentation method),液相中混悬粒子在重力场中恒速沉降时，根据Stocks方程求出粒径。 Stocks方程适用于100m以下粒径的测定，常用Andreasen吸管法。测得的粒径分布以重量为基准 Stocks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.,4. 比表面积法 （specific surface area method）,
6、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积的信息与粒径关系求得平均粒径的方法 可测定100m以下的粒子，但不能测定粒度分布。,粒子比表面积,吸附能力的重要参数 1）表示方法 （1）体积比表面积Sv （cm2/cm3） （2）重量比表面积Sw （cm2/g）,比表面积的测定方法,(1)气体吸附法 气体（或液体）吸附在粒子表面，比表面吸附 常用氮气。测Sw。,(2) 气体透过法 Sw与气流量、阻力、粘度等有关. (3）溶液吸附、浸润热、热传导原理等方法。,5. 筛分法（sieving method）,应用最广测量方法;常用测定范围在45m以上。 方法：将筛子由粗到细按筛
7、号顺序上下排列，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，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径。,5. 筛分法（sieving method）,筛号与筛号尺寸：筛号常用“目”表示。“目”系指在筛面25.4mm（1英寸）长度上开有孔数。 如开有30 个孔，称30目筛，孔径大小是24.5mm/30再减去筛绳直径。所用筛绳直径不同，筛孔大小也不同。因此必须注明筛孔尺寸 各国的标准筛号及筛孔尺寸有所不同，中国药典在R40/3系列规定了药筛的九个筛号。,粒子形态,粒子形状：指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。 定量描述粒子几何形状的
8、方法： 形状指数（shape index）：粒子的各种无因次组合。 形状系数（shape factor）：立体几何各变量的关系,（一）形状指数（shape index),1. 球形度（degree of sphericity）： 也叫真球度，表示粒子接近球体的程度,fs = p Dv2/ S,某粒子的球形度越接近于1，该粒子越接近于球,粒子实际体表面积,粒子球相当径,2. 圆形度（degree of circularity）： 表示粒子的投影面接近于圆的程度。,c= DH/L,DHHeywood 径 (投影面积圆相当径） DH=(4A/)1/2 L粒子的投影周长。,（二）形状系数（shape
9、factor),平均粒径为D，体积为Vp，表面积S的粒子各种形 状系数表示如下：,1.体积形状系数 v=Vp/ D3 球体为p/6，立方体为1 2.表面积形状系数 s=S / D2 球体为p，立方体为6 3.比表面积形状系数 = s/球体为6，立方体为6,粒子比表面积形状系数越接近6，该粒子越接近于球体或立方体，不对称粒子比表面积形态系数大于6，常见粒子比表面积形状系数在68范围,粒子的比表面积,（一）比表面积表示方法 粒子比表面积(specific surface area) 根据计算基准不同分为：体积比表面积SV；重量比表面积SW。,1.体积比表面积，单位体积粉体表面积，Sv(cm2/cm
10、3),（二）比表面积的测定方法,直接测定粉体比表面积常用方法有： 气体吸附法; 气体透过法,气体透过法(gas permeability method): 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，因此不适合用于多孔形粒子的比表面积的测定。,气体吸附法(gas adsorption method):,粉体的密度,表示方法 (1) 真密度： t =W/Vt (2) 颗粒密度: g=W/Vg (3) 松密度(堆密度) b=W/V t g b,不含内、外空隙体积Vt,包括开孔及闭孔体积（有效颗粒密度，）Vg。,粉体所占容器的体积V,粉体的密度与空隙率,粉体的密度,（一）粉体密度的概念 粉
11、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，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：真密度、颗粒密度、松密度三种。,1.真密度（true density) t,指粉体质量（W）除以不包括颗粒内外空隙的体积（真体积Vt）求得的密度,t = w / Vt,2.颗粒密度（granule density) g,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Vg所求得密度,g = w / Vg,3.松密度（bulk density) b,粉体质量除以该粉体 所占容器体积V求得密 度，亦称堆密度。 填充粉体时，经一定 规律振动或轻敲后测 得密度称振实密
12、度（tap density）bt。,若颗粒致密，无细孔和空洞，则t = g 一般： t g bt b,（二）粉体密度的测定方法,1.真密度与颗粒粒度的测定：,（1）液浸法(liquid immersion method),（2）压力比较法 常用于药品、食品等复杂有机物的测定。,2.松密度与振实密度的测定,不施加外力所测密度为最松松密度 施加外力使粉体处于最紧充填状态下所测得密度是最紧松密度。 最终振荡体积不变时测得振实密度为最紧松密度,将粉体装入容器中所测得的体积包括:,粉体真体积、粒子内空隙、粒子间空隙等,测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装填方式等均影响粉体体积。,粉体空隙率,粒子内空
13、隙率 内=Vg-Vt/Vg =1-g/t 粒子间空隙率 间=V-Vg/V = 1- b/g 总空隙率 总= V -Vt/V =1- b/t,空隙率（porosity）是粉体层中空隙所占有的比率。,粉体的流动性与充填性,粉体的流动性（ flowability）,影响粉体流动性因素：,粒子形状、大小、表面状态、密度、空隙率、颗粒间内摩擦力、黏附力等,粉体的流动性是固体制剂制备过程中必须考虑的重要性质，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。,根据粉体流动推动力不同，将粉体流动现象分为：重力流动、振动流动、压缩流动、流态化流动。,（一）粉体流动性的评价与测定方法,1. 休止角(
14、angle of repose)：是粉体堆积层自由斜面在静止平衡状态下，与水平面所形成的最大角,休止角的测定方法有： 注入法、排出法、容器倾斜法等。,休止角的测定,常用的方法是固定圆锥法（亦称残留圆锥法）。固定圆锥法将粉体注入到某一有限直径的圆盘中心上，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。tg=h/r, 300 流动性好,2.流出速度,移去挡板的同时开始计时,3. 压缩度( compressibility),压缩度表示振动流动时粉体的流动性，可评价振动加料、振动筛、振动填充与振动流动等,f 振动最紧密度；0 最松密度,压缩度20%流动性较好; 压缩度达4050
15、%粉体难从容器中流出,（二）粉体流动性的影响因素与改善方法,1.增大粒子大小 2.粒子形态及表面粗糙度 球形粒子 3.含湿量 水分增加粒子间粘着力 4.加入助流剂的影响 加入0.5%2%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。,（一）粉体充填性的表示方法,充填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。,充填性可用松比容(specific)、松密度(bulk density)、空隙率(porosity) 、空隙比(void ratio) 、充填率(packing fraction) 、配位数(coordination number)来表示
16、。,粉体的充填性,粉体的吸湿性与润湿性,13.5.1吸湿性(moisture absorption),危害：可使粉末流动性下降、固结、润湿、液化等，甚至促进化学反应而降低药物稳定性。,p=pw时吸湿与干燥达动态平衡，此时水分称平衡水分。 物料长期放置一定空气中，所含水分为平衡水分。,药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线表示。,水分含量 %,水分含量 %,（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(critical relative humidity, CRH)。,水分含量 %,混合物的吸湿性：,水溶性物质的更强，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。 CRHAB=CRHACRHB 使用Elder方程的条件是各成分间不发生相互作用，因
