07級(jí)粉體學(xué)基礎(chǔ)

1、粉體學(xué)基礎(chǔ),第十三章 粉體學(xué)基礎(chǔ),中山大學(xué)藥學(xué)院 胡海燕 Phone: 39943118 Address: Room120, SPS Building Email: huhaiyan73@gmail.com,粉體學(xué)基礎(chǔ),,主要內(nèi)容,概述 粉體粒子的性質(zhì) 密度與空隙率 流動(dòng)性與充填性 吸濕性與潤(rùn)濕性 黏附性與凝聚性 壓縮性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),概述,定義粉體 powder 是無數(shù)個(gè)固體粒子

2、particles的集合體。粒子為粉體的最小單元。粒子存在相互作用，粉體體現(xiàn)不同的性質(zhì)。粉體學(xué)micromeritics 研究粉體所表現(xiàn)的基本性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué)。>100um稱粒，<100um稱粉。單一結(jié)晶粒子叫一級(jí)粒子；單一粒子的聚合體，稱二級(jí)粒子。,粉體學(xué)基礎(chǔ),基本特性將固體粉碎成粉體后：1）具有與液體相類似的流動(dòng)性2）具有與氣體類似的壓縮性3）固體的抗變形能力。,,劑型的基礎(chǔ),散劑、顆粒劑、膠囊劑、

3、片劑 混懸劑 粉針,概述,粉體學(xué)基礎(chǔ),,1,2,3,4,混合均勻性,分散度粒子大小形態(tài),,容積分劑量,粒徑大小堆密度流動(dòng)性壓縮性,,壓片,結(jié)晶形態(tài)粒徑大小分布流動(dòng)性,,溶出度生物利用度,粒子大小比表面積潤(rùn)濕性,概述,

4、粉體學(xué)基礎(chǔ),粒子徑和粒度分布,,,,,,,吸附性/附著性,流動(dòng)性,粉體的密度,,Size,比表面積,溶解度,孔隙率,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),粒子徑和粒度分布 1）粒子徑的表示方法,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),幾何學(xué)粒子徑 根據(jù)幾何學(xué)尺寸定義的粒子徑。,粉體粒子的性質(zhì),(d)定方向等分徑,(a) 三軸徑,(b)定方向徑,(c)定方向最大徑,(e)等投影面積徑,,粉體學(xué)基礎(chǔ),比表面積徑 系指用吸附法或透過法測(cè)定比表面后求得的粒徑

5、稱比表面積徑。這種方法求得的粒徑為平均徑，不能求算粒度分布。Sw—比表面積；ρ—粒子的密度；φ—粒子的性狀系數(shù)（粒子為球體時(shí)φ=6，其它形狀時(shí)一般為：φ=6.5-8）。,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),相當(dāng)徑(沉降速度相當(dāng)徑) 系指用沉降法測(cè)得的粒徑，又稱Stoke’s徑。,如何具體操作??,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),篩分徑 又稱為細(xì)孔通過相當(dāng)徑。當(dāng)粒子通過粗篩網(wǎng)且被截留在細(xì)篩網(wǎng)上時(shí)，粗細(xì)篩孔直徑的算術(shù)或幾何平均值稱為篩

6、分徑，記作DA。 算術(shù)平均值： 幾何平均值： 在以上兩式中：a—粒子通過的粗篩網(wǎng)直徑，b—截留粒子的細(xì)篩網(wǎng)直徑 。,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),粒子徑和粒度分布2）粒度分布 粉體由粒徑不等的粒子群組成的，存在著粒度分布（particle size distribution）問題。粒度分布可用簡(jiǎn)單的表格、繪圖和函數(shù)等形式表示。 一般常用頻率粒度分布或

7、累積粒度分布來表示粉體的粒度分布狀態(tài)：,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),平均粒子徑 為了求出由不同粒徑組成的粒子群的平均粒徑，首先求出前面所述具有代表性的粒徑，然后求其平均值。求平均值的方法有多種，如下表所示。,制藥行業(yè)中最常用的平均徑為中位徑(medium diameter)，也叫中值徑。在累積分布中累積值正好為50%所對(duì)應(yīng)的粒子徑，常用D50表示。,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體粒子的性質(zhì),重量或數(shù)量,粉體學(xué)基礎(chǔ)

8、,各種平均粒徑,,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),粒子徑的測(cè)定方法不同測(cè)定方法與粒徑的測(cè)定范圍。,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),1） 顯微鏡法（microscopic method） 在顯微鏡下，根據(jù)投影像測(cè)得粒徑的方法，主要測(cè)定幾何學(xué)粒徑。光學(xué)顯微鏡可以測(cè)定μm級(jí)粒徑，電子顯微鏡可以測(cè)定nm級(jí)粒徑。主要測(cè)定以個(gè)數(shù)、面積為基準(zhǔn)的粒度分布。**顯微鏡方法允許直接查看所被討論的顆粒**可以看到顆粒的形狀**可以判斷是否達(dá)到良好分

9、散或者是否存在凝聚**電子顯微鏡需要精心的樣品制備，而且速度慢德國(guó)ZBAS 2000圖像分析儀,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),2）庫(kù)爾特計(jì)數(shù)法(Coulter counter me thod） 該法的測(cè)定原理:將粒子群混懸在電解質(zhì)溶液中，隔壁上有一細(xì)孔，孔兩側(cè)各有電極，電極間有一定電壓，當(dāng)粒子通過細(xì)孔時(shí)，粒子體積排除孔內(nèi)電解質(zhì)而電阻發(fā)生改變。利用電阻與粒子的體積成正比的關(guān)系將電信號(hào)換算成粒徑以測(cè)定粒度分布。獲得等效電阻徑

10、。,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),3）沉降法（sedimentation method） 利用液相中混懸粒子沉降速度，根據(jù)Stock`s方程求出。Stock`s方程適用于100μm以下的粒徑的測(cè)定，常用Andrasen吸管法。這種裝置固定一定沉降高度，將一定量的混懸液在一定時(shí)間間隔內(nèi)取出，測(cè)得的粒子徑與粒度分布，為重量基準(zhǔn)。,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),4）比表面積法（specific surface area method）

11、 粉體的比表面積隨粒徑的減少而迅速增加，因此通過粉體層中比表面積的信息與粒徑的關(guān)系可以求得平均粒徑（測(cè)定粒度范圍為100μm以下），但不能求得粒度分布?？捎梦椒ê屯高^法測(cè)定比表面積。,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),5）動(dòng)態(tài)光散射法：英國(guó)馬爾文(Malvern)公司一單色相干的激光光束照射粉體-溶劑分散體系中，在某一角度連續(xù)地測(cè)量散射光。由于分散顆粒受到液體中分子的撞擊作布朗和/或熱運(yùn)動(dòng)，觀察到的散射光強(qiáng)度將不斷地隨時(shí)間起伏漲

12、落。分析散射光強(qiáng)度-時(shí)間函數(shù)可提供與粒徑相關(guān)信息。,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體學(xué)基礎(chǔ),6）篩分法（sieving method） 是粒徑分布測(cè)量中使用最早、應(yīng)用最廣、簡(jiǎn)便和快速的方法。常用測(cè)定范圍在45μm以上,粉體粒子的性質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),比表面積（specific surface area）的表示方法,1）體積比表面積Sv Sv是單位體積粉體的表面積（cm2/cm3）。,粒子的比表面積,粉

13、體學(xué)基礎(chǔ),2）重量比表面積Sm,SW是單位重量粉體的表面積（cm2/g）。  比表面積是表征粉體中粒子大小的一種量度，也是表示固體吸附能力的重要參數(shù)?？捎糜谟?jì)算無孔粒子和高度分散粉末的平均粒徑。,粒子的比表面積,粉體學(xué)基礎(chǔ),比表面積的測(cè)定方法1）氣體吸附法（gas adsorption method） 根據(jù)微粉吸附氣體的量來測(cè)定比表面,P為被吸附氣體的平衡壓力；V為在P壓力下1g粉體吸附氣體的量

14、；P。為同一溫度下液態(tài)氮的飽和蒸氣壓;C為常數(shù)(第一層吸附熱和液化熱的差值),,,粒子的比表面積,粉體學(xué)基礎(chǔ),比表面積的測(cè)定方法2.氣體透過法（gas permeability method）,透過法是將流體通過微粉層，根據(jù)壓力的變化及透過速率與微粉比表面三者之間的關(guān)系來求出其比表面。,粉體學(xué)基礎(chǔ),真體積 (true volume,Vt)粒體積 (granule volume, Vg)松體積 (bulk volume, V

15、b)比較： Vb >Vg > Vt,粉體的密度及空隙率,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體的密度,粉體的密度及空隙率,真密度,粒密度,松密度,,真密度 （true density，ρt) ρt = m/Vt

16、粒密度 (granule density, ρg ): ρg = m/Vg松密度 (bulk density, ρb) ρb = m/Vb *比較： ρt >ρg > ρb,粉體學(xué)基礎(chǔ),某些藥物的松密度與真密度比較表,粉體的密度及空隙率,粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體的孔隙率總孔隙率間孔隙率內(nèi)孔隙率,粉體的密度及空隙率,粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體的流動(dòng)性與充填性,粉體的流動(dòng)性（flowability),影響散劑的分劑

17、量、膠囊劑分裝、片劑的壓片等,粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體的流動(dòng)性（flowability)1）粉體流動(dòng)性的評(píng)價(jià)與測(cè)定方法 休止角（angle of repose) θ≦ 300 θ≦ 400,粉體的流動(dòng)性與充填性,粉體學(xué)基礎(chǔ),休止角因測(cè)量方法不同而不同，重現(xiàn)性較差,粉體的流動(dòng)性與充填性,粉體學(xué)基礎(chǔ),,2）流動(dòng)性的影響因素與改善方法增大粒子大小粒徑減小時(shí)，表面能增大，粉體的附著性和聚集性增大。>200um，流動(dòng)性

18、好。 降低含濕量由于粉體的吸濕作用，在粒子表面吸附的水分增加粒子間粘著力，適當(dāng)干燥有利于減弱粒子間作用力。加入助流劑助流劑粒子可在粉體層粒子表面填平粗糙面而形成光滑表面，減少阻力，減少靜電力等；但過多的助流劑反而增加阻力。,粉體的流動(dòng)性與充填性,粉體學(xué)基礎(chǔ),1）粉體的充填性的表示方法,粉體的充填性,粉體的流動(dòng)性與充填性,粉體學(xué)基礎(chǔ),2）助流劑對(duì)充填性的影響助流劑粒徑較小，粉體混合時(shí)在粒子表面附著，減弱粒子間的黏附從而增強(qiáng)流

19、動(dòng)性，增大充填密度。,粉體的流動(dòng)性與充填性,粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體的吸濕性和潤(rùn)濕性,吸濕性( moisture absorption)定義：固體表面吸附水分的現(xiàn)象對(duì)粉末的影響：降低流動(dòng)性、固結(jié)、潤(rùn)濕、液化、變質(zhì),粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體的吸濕性和潤(rùn)濕性,臨界相對(duì)濕度（CRH）,粉體學(xué)基礎(chǔ),水溶性藥物的臨界相對(duì)濕度（CRH）CRHAB=CRHA×CRHB物料的CRH越小越易吸濕制劑意義：吸濕性指標(biāo)、控制環(huán)境、輔料選擇,粉體的吸濕性和

20、潤(rùn)濕性,粉體學(xué)基礎(chǔ),潤(rùn)濕性(wetting)定義：固體界面由固氣界面變?yōu)楣桃航缑娴默F(xiàn)象。接觸角：接觸角越小潤(rùn)濕性越好,粉體的吸濕性和潤(rùn)濕性,粉體學(xué)基礎(chǔ),黏附性與凝聚性,黏附性(adhesion) 不同分子間產(chǎn)生的引力，粉體粒子與器壁間的黏附 凝聚性(cohesion) 同分子間產(chǎn)生的引力產(chǎn)生黏附性與凝聚性的原因：1）干燥狀態(tài)下范德華力和靜電作用力；2）潤(rùn)濕狀態(tài)下形成液體橋/固體橋避免的方法：增大粒徑/加入助流劑,

21、粉體學(xué)基礎(chǔ),粉體的壓縮性質(zhì),壓縮性（compressibility) 粉體在壓力下減少體積的能力。 成形性（compactibility) 物料緊密結(jié)合形成一定形狀的能力。壓縮成形性(片劑）,粉體學(xué)基礎(chǔ),壓縮成形的機(jī)理①壓縮后粒子間的距離很近，從而在粒子間產(chǎn)生范德華力、靜電力等吸引力；②粒子在受壓時(shí)產(chǎn)生的塑性變形使粒子間的接觸面積增大；③粒子受壓破碎而產(chǎn)生的新生表面有較大的表面自由能；④粒子在受壓變形時(shí)相互嵌