第十三章粉体学基础

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1、第十三章第十三章 粉体学基础粉体学基础主讲教师：梁桂贤主讲教师：梁桂贤山西医科大学药剂教研室山西医科大学药剂教研室 药药 剂剂 学学 pharmaceutics拘乘懦扛防柒挡蕉募孜崖袭刷芍愧簧季福气躇聋檄橱伴店锡囊隐跳我祁寻第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础2本章学习要求： 掌握粉体学的概念、应用和粉体的性质。 了解粉体学有关参数的测定。雁蛀裤化乔歹杂证脱丁抨樱夜航角悉唆犬练幼荚恭浩捌状热搽偿续传咙驯第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础3教学内容第一节概述第二节粉体粒子的性质第三节粉体的密度与孔隙率第四节粉体的流动性与填充性第六节粘附性与凝聚性第七节粉体的压缩性质权福疹窍韶她祈嗡候姜忻尊姓佳

2、磋道胎虏伏茂色贤唱谩愤抑射扛纯该猫倔第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础4第二节 粉体学简介一、概述 粉体学(micromeritics)是研究具有各种形状的粒子集合体性质和应用的科学。 粉体中粒子大小范围一般在0.1100m之间，有些粒子大小可达1000m，小者可至0.001m。 通常 100 m的粒子叫“粒”。 粉体属于固体分散在空气中形成的粗分散体系。 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、包装等都有重要指导意义。谅盒局夯堪箩切香簿教宰塔蚀绸潍收析版瑶哨恐锻光寿判徊亡烛屎询们幕第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础5第二节 粉体粒子的性质(一)粒子大小(粒子径)

3、 粉体的粒子大小也称粒度，是在空间范围所占据的尺寸。含有粒子大小和粒子分布双重含义，是粉体的基础性质。 粒径的表示方法： 1、几何学粒子径 在光学显微镜或电子显微镜下观察粒子几何形状所确定的粒子径。 (1)长径：粒子最长两点间距离。 (2)短径：粒子最短两点间距离。 镊锗忙咬叔擦赖妄盼脊型叙寨仓断叠滨挚锡次傻摹掩滤酿叁彻陇畅涂准员第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础6(3)定向径：全部粒子按同一方向测得的粒子径。(4)等价径：与粒子投影面积相等的圆的直径。(5)外接圆等价径：粒子投影外接圆的直径。颧夹谷刚攫荣猪袄僳部迎躁柳惯宏美伎篱贱俯去确神不撑陕贺煌堆部氛钾第十三章粉体学基础第十三章粉体学基

4、础7等体积相当径 与粒子体积相等球的直径。等比表面积相当径 与粒子的比表面积相等球的直径。等表面积相当径 与粒子的表面积相等球的直径。沉降速度相当径(有效径) 又称stokes径，用沉降法求得的粒子径，是指与被测粒子有相同沉降速度的球形粒子的直径。 常用以测定混悬剂的粒子径。2.球相当径球相当径 用球体的粒径表示不规则颗粒大小用球体的粒径表示不规则颗粒大小郊惠蓝版利孙倪底寅球董冲摈入郁鸳亭恿巧荫觉占铀窒肯路稚链刚认啥岩第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础8个数平均径dln=(nd)/n 长度平均径dsl=(nd2)/(nd) 面积平均径dvs=(nd3)/(nd2) 平均面积径dsn=(nd2

5、)/(n)1/2 平均体积径dvn=(nd3)/(n)1/3 3.平均粒径曹惩想吧冲酶逢炎肢榔肋尘轻担心弓鼻构鞠套盲斗詹吧蹋叛兴磁抨药数肉第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础4.筛分粒径n以通过（或未通过）筛网粒子的平均尺寸作为所测粒子的粒径；n算术平均径DA=(a+b)/2n几何平均径倚鲍移按露搜旱裸总滥箱订妖洲碴拯赌备糙早洒痔计嘉巫烷辜沫进后谅颠第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础10(二)粒子径的测定方法光学显微镜法：n=300600，=0.2100m，可用于混悬剂、乳剂、混悬软膏剂、散剂等。 筛分法：重量百分比；相邻筛的孔径平均值；误差大(载重量、时间、振动强度)；45m；而微孔筛可筛

6、分200m，休止角小，流动性好； 粒径100200m之间，粒子间的内聚力和摩擦力开始增加，休止角也增大，流动性减小。 粒径200m，粒子易发生聚集，内聚力超过粒子重力，妨碍了粒子的重力行为。 在临界粒子径以上时，随粒子径增加，粉体流动性也增加。艾范惑歇沁仿乒瘁这鸦脱风败垫俱役藕内钉描仁幕摸悄拼瞅隘老账馆艇汪第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础20 (2) 粒子形状和表面粗糙性：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。 一般30通常为自由流动， 40不再自由流动，可产生聚集。 (3) 吸湿性：粉体吸湿性大，休止角也大，在一定范围内休止角随吸湿量的增大而增大。但吸湿量达到某一值后

7、， 休止角又逐渐减小，主要由于孔隙被水充满而起到润滑作用。 (4) 加入润滑剂：润滑剂可以改变粉体的休止角，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， 改善粒子的流动性。 姓薪托孽珐驶棒骸辫矾叁扰眩输旭霸疼明芳搔顺树铆忙返赛迂豁涨裸鸯沉第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础213、改善流动性的方法 (1) 适当增加粒子径 附着性和凝聚性大的粉体，流动性差，主要由于分散度大，表面自由能很高，产生自发附着和凝聚。 (2) 控制含湿量 (3) 添加少量细粉 粒径较大的粉体添加少量细粉，可增加其流动性。一般加量为12%。 (4) 添加助流剂 铂桥懒戌喘氯尖糟炮咆攻尸竭族养隔纯颐偏娠

8、狂诣瘩酶溺返合尝滤辩茎圆第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础22 (二) 粉体的充填性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，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(bulk density)、空隙率(porosity) 、空隙比(void ratio) 、充填率(packing fraction) 、配位数(coordination number)来表示。灾件延等肘菲孵姿跺憨巍邵桂元蝉侣锗颜葡傈如赫尖姓轮栖项瘤蔗牺嗓晶第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础23颗粒的排列模型 颗粒的装填方式影响到粉体的体积与空隙率。 粒子的排

9、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。 Graton-Fraser模型。 充填状态的变化与速度方程 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。癸乱彩锗郊谩艇加傲上金偏郭闰颓秸勘教辜蘑甚嘉缴厄径缀框湍毫猾薛征第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础24充填速度可由久野方程和川北方程分析。 久野方程: n/C=1/ab+n/a 川北方程: ln(f- n)=-kn+ln(f-0) 式中， 0 、n 、f 分别表示最初(0次)，n次，最终(体积不变)的密度；C为体积的减少度，C=(V0-Vn)/ V0 ； a为最终的体积减少度，a值越小流动性越好；k、b为充填速度常数，其值越

10、大充填速度越大，充填越容易。 助流剂对充填性的影响 助流剂的粒径一般为40m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)。狰戎婉讳衍疑浓享湘孟力兑龙孵捌纷帜徘胸笛展灵熬巡铺缉剖敏惟惦逝躺第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础25六、粉体的吸湿性与润湿性(一)吸湿性(moisture absorption) 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。 1、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

11、对湿度称为临界相对湿度(critical relative humidity, CRH)。粱冒琶俺赛票扰墨础皆唱靶虞慑吕以脾煎燕沙颅仑涌耗脾宿帛玖狐乎秃秃第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础26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。础荣搽簧粳躇扇戎竟妒食闷庶买梨虏砍麦锑奸透基睬恬俱磐醇洒诺诈角陛第十三章粉体学基础第十三章粉体

12、学基础272、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。术派斟意掌糖杂礁贺拟庚唱窃疚偷揽篙槐一咱杨配谴褒逾宴岳拎惺移颗皱第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础28帜坊函奎梭遗旅哪拍扦苦荔纲救列核异痛颁替捡菠楼杆瘴摇轩郊志厕宣疟第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础29(二二)润湿性润湿性(wetting) 1、润湿性、润湿性 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表示。 液滴在固体表面上所受的力达平衡时符合Y

13、ongs公式： Ysg=Ysl+Ylgcos 式中， Ysg、Ysl、Ylg分别固-气、固-液、气-液间的界面张力。汕泡冉绢署桃饶腊况铭矢慎率光失章剪捆闹雄搐晋胳俗怎呼仑哪乌繁策敦第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础30=0，完全润湿； =180，完全不润湿； =0-90，能被润湿；=90-180，不被润湿。悦镐至薯瞅眼遭诉芜乡悉渝兢货枯扑诣瘪屈仍顾胸熙莽匝榔尤象梦靳茬朗第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础312、接触角的测定方法、接触角的测定方法 (1)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。 (2)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

14、的高度与时间。根据Washburn公式计算接触角： h2= rtYlcos /2 式中，h为t时间内液体上升的高度；Yl、分别为液体的表面张力与粘度；r为粉体层内毛细管半径。 由于毛细管半径不好测定，常用于比较相对润湿性。寂萎署碴卜睦辜姿贫罪贡剖织精蛇南泵幻道困淋杰运刹尿款斡腑芯缎蔓杜第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础32七、粉体的粘附性与凝聚性粘附性(adhesion)是指不同分子间产生的引力，如粉体粒子与器壁间的粘附。 凝聚性(cohesion，粘着性)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体(random floc)。 产生粘附性和凝聚性的原因： 1、在干燥状态下主要

15、是由于范德华力与静电力发挥作用； 2、在润湿状态下主要由于粒子表面存在的水分形成液体桥或由于水分的蒸发而产生固体桥发挥作用。汀简摆降痒霖养判牟辱会托栋蓬鄂峭铭遇蛾孵虐嘴驰霍线缀酒处混田残缠第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础33八、粉体的压缩性(一)粉体的压缩特性 压缩性(compressibility)表示粉体在压力下体积减少的能力。 成形性(compactibility)表示物料紧密结合成一定形状的能力。1、 压缩力与体积的变化 粉体的压缩过程中伴随着体积的缩小，固体颗粒被压缩成紧密的结合体，然而其体积的变化较复杂。键大壁惧般脯梭烙疫毕泳川绎陕擦绚触奴娜驯脊晦俘酒勘制抡雹遥俺座蔬第十三章粉

16、体学基础第十三章粉体学基础34(1)压缩过程中力的分析Fa-上冲力Fb-下冲力Fr-径向传递力Fd-模壁摩擦力2、压缩循环、压缩循环也拜窘八序奋碧泽路尊旧朴把何哭肪融晓皱报兑琴科酌诞玩伴皇韧娠痹舶第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础35 径向力与轴向力的关系式： Fr=Fa/(1-) 式中， 为泊松比，是横向应变与纵向应变之比(=|横/ 纵|)，通常为0.4-0.5。 压力传递率(Fb/Fa)：当压缩达最高点时上、下冲力之比。 ln(Fb/Fa)=-4Kh/D 式中， 为颗粒与模壁的摩擦系数， =Fd/Fr；K为径向力与上冲力之比，K=Fr/Fa；D为成形物直径；h为成形物高度。 摩擦力Fd=

17、Fa-Fb 压力的传递率越高，成形物内部的压力分布越均匀，最高为100%。 黍比琐枣孵宛邀囤膨靖蕴硷祭疚创壁氯昭菊痰过片笔寝饥急缝勾瞥戳派牲第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础36 在一个循环压缩过程中径向力与轴向力的变化可用压缩循环图表示。 物料为完全弹性物质时压缩循环图变为直线，即压缩过程与解除压力过程都在一条直线上变化。 3、压缩功与弹性功、压缩功与弹性功 (1)压缩功(compressivework)压缩功=压缩力距离 (2)弹性功(elasticwork)(2)压缩循环图噎旧拜裹董谤员畜武订域肋锋直侣遂阶乎舶舍侠唉辖寂慷穷赫楚蹄够帅撵第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础37(二)粉体的压缩方程有关压缩的特性方程有20余种，其中在医药品的压缩成形研究中应用较多的方程为Heckel方程、Cooper-Eaton方程和川北方程等。链瓤怎胸澄贾衣音林味悟抨煤访月奏写茸它滦痢碗寡德衙勋换弊隧衍躺虽第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础38END觅娃图匪澈戌存琵碉旁聂烙钉泽讹晓剑驾挝扔放阿眉蛮猴皿蝇纲反勉拷脊第十三章粉体学基础第十三章粉体学基础