粉体学基础

药剂学第十章粉体学基础粉体粒径的分类及表示方法等等

粉体学基础

• 概述
  • 粉体（powder）——是无数个固体粒子集合体的总称。
  • 粉体学（micromeritics）——是研究粉体的基本性质及其应用的学科
  • 粒子（particles）——是粉体中最小的运动单元，是组成粉体的基础
    • ≤100μm的粒子称为“粉”
    • ＞100μm的粒子称为“粒”
  • 单一粒子称为一级粒子（primary particles）
  • 单一粒子的聚结体称为二级粒子（secondary particles）
• 粉体的基本性质
  • 粒径的表示方法
    • 几何学粒径
      • 三轴径——粒子的平面投影图上测定的长径l、短径b和高度h
      • 定方向径
        • Feret径（或Green径）——定方向接线径，在粒子的投影面上按照一定方向画出外接平行线，其平行线间的距离为定方向径
        • Krummbein径——定方向最大径，用一直线将粒子的投影面按一定方向进行分割，分割线的最大长度为定方向最大径
        • Martin径——定方向等分径，用一直线将粒子的投影面按一定方向进行分割，恰好将投影面积分割为等份时的长度为定方向等分径
      • 圆相当径
        • Heywood径——投影面积圆相当径，与粒子投影面积相当的圆的直径
    • 筛分径
      • 又称细孔通过相当径，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分平均径
    • 有效径
      • 与粒子在液相中具有相同沉降速度的球的直径，又称沉降速度相当径。
  • 粒径分布
    • 频率分布
      • 表示各个粒径所对应的粒子在全体粒子群中所占的百分数
    • 累积分布
      • 表示小于（或大于）某粒径的粒子在全体粒子群中所占的百分数
  • 平均粒径
    • 在制药行业中最常用的平均径为中位径（median diameter）,也叫中值径，是累积分布图中累积值正好为50%所对应的粒径
  • 粒径的测定方法
    • 显微镜法
    • 筛分法
    • 沉降法
    • 库尔特计数法
    • 激光衍射/散射法
    • 比表面积法
    • 级联撞击器法
• 粉体的其他性质
  • 粉体的密度
    • 真密度ρt
      • 粉体质量（W）除以真体积Vt求得的密度，真体积不包括颗粒内外空隙的体积，即ρt=W/Vt
    • 粒密度ρg
      • 粉体质量除以粒体积Vg所求得的密度，即ρg=W/Vg，粒体积包括内部空隙。
    • 堆密度ρb
      • 粉体质量除以该粉体所占的体积V求得的密度，即ρb=W/V，亦称松密度。
    • 振实密度ρbt
      • 填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得的堆密度称为振实密度ρbt。
        • ρt≥ρg＞ρbt≥ρb
  • 粉体的空隙率
    • 粉体在压缩过程中之所以体积减少，主要是因为粉体内部的空隙减少，片剂在崩解前吸水也受空隙率大小的影响。一般片剂的空隙率在5%-35%。
    • 粉体中空隙所占有的比率
      • 颗粒内空隙率
        • ε内=V内/（Vt+V内）
      • 颗粒间空隙率
        • ε间=V间/V
      • 总空隙率
        • ε总=（V内＋V间）/V
  • 粉体的流动性
    • 粉体流动性的评价方法
      • 休止角
        • 粉体堆积层的自由斜面与水平面形成的最大角。
        • 休止角是检验粉体流动性好坏的最简便的方法。
        • 休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认为，θ≤30°时流动性好，θ≤40°时可以满足生产过程中流动性的需求。
      • 流出速度
        • 可用单位时间内从容器的小孔中流出的粉体的量表示。
      • 压缩度和Hausner比
    • 改善粉体流动性的方法
      • 增大粒子大小
      • 改善粒子形态及表面粗糙度
      • 改变表面作用力
      • 助流剂的影响
      • 改变过程条件
    • 粉体的充填性
      • 充填状态的变化与速度方程
        • 川北方程
        • 久野方程
      • 影响粉体充填性的因素
        • 粒径大小及其分布
        • 颗粒的形状和结构
        • 颗粒的表面性质
        • 粉体处理及过程条件
        • 助流剂的影响
    • 粉体的吸湿性
      • 水溶性药物的吸湿性
        • 临界相对湿度（CRH）——水溶性的药物粉末在较低的相对湿度环境中其平衡水分含量较低，不吸湿，但当空气中的相对湿度提高到某一定值时，吸湿量急剧增加，此时的相对湿度为物料的临界相对湿度。
      • 水不溶性药物的吸湿性
        • 水不溶性药物的吸湿性在相对湿度变化时缓慢发生变化，没有临界点
        • 由于平衡水分吸附在固体表面，相当于水分的等温吸附曲线。水不溶性药物混合物的吸附性具有加和性。
    • 粉体的润湿性
      • 润湿（wetting）是固体界面由固-气界面变为固-液界面时所表现得性质。
      • 接触角
        • 将液滴滴到固体表面时，液滴的切线与固体平面间的夹角称为接触角
        • 接触角最小为0°，最大为180°，接触角越小润湿性越好。
    • 粉体的黏附与内聚
      • 黏附产生于不同分子之间，是指不同粉粒的结合或粉粒与固体表面的结合，如粉体与漏斗壁间产生的黏附
      • 内聚产生于同分子之间如由于粒子与粒子间的引力而发生的团聚
      • 产生黏着的其他的吸引力包括
        • 在干燥状态下粒子的接触或摩擦产生的静电力
        • 在润湿状态下由于粒子表面吸附水分形成液体架桥，在水分的界面张力的作用下使粒子粘结在一起
    • 粉体的压缩性质
      • 弹性变形——在施加压力是发生变形，但解除压力时恢复原样，弹性形变在压片过程中不产生结合力
      • 塑性形变——在施加压力时一旦发生变形，尽管解除了压力也不能恢复原型，产生结合力。
      • 脆性变形——颗粒在压力下破碎而产生的变形，解除压力后不能恢复原形，亦称破碎变形。颗粒破碎时产生的新生界面增加表面能，从而增强结合力。