药剂学粉体学基础课件_精品文档.ppt

1、第十三章 粉体学基础第一节 概述v粉体学(micromeritics)是研究无数个固体粒子集合体的基本性质及其应用的科学。v通常 100m的粒子叫“粒”，较难产生粒子间的相互作用而流动性较好。v单体粒子叫一级粒子（primary particles)；聚结粒子叫二级粒子（second particle)。v粉体的物态特征：具有与液体相类似的流动性；具有与气体相类似的压缩性；具有固体的抗变形能力。v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。一、粒子径与粒度分布二、粒子形态三、粒子的比表面积第二节 粉体粒子的性质一、粒子径与粒度分布一、粒子径与粒度分

2、布粉体的粒子大小也称粒度，含有粒子大粉体的粒子大小也称粒度，含有粒子大小和粒子分布双重含义，是粉体的基础小和粒子分布双重含义，是粉体的基础性质。性质。对于一个不规则粒子，其粒子径的测定对于一个不规则粒子，其粒子径的测定方法不同，其物理意义不同，测定值也方法不同，其物理意义不同，测定值也不同。不同。1.几何学粒子径v根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用显微镜法、库尔特计数法等测定。显微镜法、库尔特计数法等测定。(1)三轴径：在粒子的平面投影图上测定长径l与短径b，在投影平面的垂直方向测定粒子的厚度h。反映粒子的实际尺寸。（一）粒子径的表示方法（一）粒子径的表示方法

3、几何学粒子径几何学粒子径筛分径筛分径有效径有效径表面积等价径表面积等价径(2)定向径（投影径）：vFeret径(或Green径)：定方向接线径，即一定方向的平行线将粒子的投影面外接时平行线间的距离。vKrummbein径：定方向最大径，即在一定方向上分割粒子投影面的最大长度。vMartin径：定方向等分径，即一定方向的线将粒子投影面积等份分割时的长度。(3)Heywood径：投影面积圆相当径，即与粒子的投影面积相同圆的直径，常用DH表示。(4)体积等价径（equivalent volume diameter)：与粒子的体积相同的球体直径，也叫球相当径。用库尔特计数器测得，记作Dv。粒子的体积粒

4、子的体积V=Dv3/6v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，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，记作DA。2.2.筛分径筛分径（sieving diameter）算术平均径算术平均径 DA=(a+b)/2几何平均径几何平均径DA=(ab)1/2式中，式中，a粒子通过的粗筛网直径；粒子通过的粗筛网直径；b粒子被截留的细筛网直径。粒子被截留的细筛网直径。粒径的表示方式是（粒径的表示方式是（-a+b），），即粒径小于即粒径小于a，大于大于b。v粒径相当于在液相中具有相同沉降速度的球形颗粒的直径。该粒经根据Stocks方程计算所得，因此有叫Stocks 径，记作 DStk.3

5、.3.有效径有效径（effect diameter）DStk=18(p-1)ght 1/2式中，式中，p，1分别表示被测粒子与液相的密度；分别表示被测粒子与液相的密度；液相的粘度；液相的粘度；h等速沉降距离；等速沉降距离；t沉降时间。沉降时间。v与欲测粒子具有等比表面积的球的直径，记作DSV。采用透过法、吸附法测得比表面积后计算求得。v这种方法求得的粒径为平均径，不能求粒度分布。DSV=/SWv式中，SW比表面积，粒子的性状系数，球体时=6，其他形状时一般情况下=6.58。4.4.比表面积等价径比表面积等价径（equivalent specific surface diameter）v粒度分布

6、（particles size distribution)表示不同粒径的粒子群在粉体中所分布的情况，反映粒子大小的均匀程度。v粒子群的粒度分布可用简单的表格、绘画和函数等形式表示。（二）粒度分布（二）粒度分布v频率分布（frequncy size distribution）表示与各个粒径相对应得粒子在全粒子群中所占的百分数（微分型）v累积分布（cumulative size distribution)表示小于（pass）或大于（on）某粒径的粒子在全粒子群中所占的百分数（积分型）。1.频率分布与累积分布频率分布与累积分布v百分数的基准可用个数基准（count basis）、质量基准（mass

7、basis）、面积基准（surface basis）、体积基准（volumn basis）、长度基准（length basis）等表示。v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。v不同基准的粒度分布理论上可以互相换算。v实际应用较多的是质量和个数基准分布。v筛下分布、筛上分布v是指由不同粒径组成的粒子群的平均粒径。v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。（三）平均粒子径（三）平均粒子径 粒径的测定方法与适用范围（四）粒子径的测定方法（四）粒子径的测定方法 测定方法测定方法 粒子经粒子经(m)测定方

8、法测定方法 粒子经粒子经(m)光学显微镜光学显微镜 0.5 电子显微镜电子显微镜 0.001 筛分法筛分法 40 沉降法沉降法 0.5200 库尔特计数法库尔特计数法 1600 气体透过法气体透过法 1100 氮气吸附法氮气吸附法 0.031v是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。v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，以免产生测定的误差。v主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。1.显微镜法显微镜法（microscopic method）v将粒子群混悬于电解质溶液中，隔壁上设有一个细孔，孔两侧各有电极，电极间有一定

9、电压，当粒子通过细孔时，粒子容积排除孔内电解质而电阻发生改变。v利用电阻与粒子的体积成正比的关系将电信号换算成粒径，以测定粒径与其分布。v测得的是等体积球相当径，粒径分布以个数或体积为基准。v混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等可以用本法测定。2.库尔特计数法库尔特计数法（coulter counter method）v是液相中混悬的粒子在重力场中恒速沉降时，根据Stocks方程求出粒径的方法。vStocks方程适用于100m以下的粒径的测定，常用Andreasen吸管法。测得的粒径分布是以重量为基准的。vStocks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。3.沉降法沉

10、降法（sedimentation method）v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的关系求得平均粒径的方法。v可测定100m的粒子，但不能测定粒度分布。v吸附法、透过法4.比表面积法比表面积法（specific surface area method）v是应用最广的测量方法。常用的测定范围在45m以上。v原理：机械阻挡的分级方法v方法：将筛子由粗到由粗到细按筛号顺序上下排列，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.筛分法筛分法（siev

11、ing method）v筛号与筛号尺寸：筛号常用“目”表示。“目目”系指在筛面的系指在筛面的25.4mm（1英寸）长度上开英寸）长度上开有的孔数有的孔数。v如开有30 个孔，称30目筛，孔径大小是24.5mm/30再减去筛绳的直径。所用筛绳的直径不同，筛孔大小也不同。因此必须注明筛孔尺寸。v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。5.筛分法筛分法（sieving method）v系指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。v定量描述粒子几何形状的方法：形状指数（shape index）和形状系数（shape factor）。将粒子的各种无因次组合称为形状

12、指数，将立体几何各变量的关系定义为形状系数。二、粒子形态二、粒子形态1.球形度（degree of sphericility）也叫真球度，表示粒子接近球体的程度。v某粒子的球形度越接近于1，该粒子越接近于球。（一）形状指数（一）形状指数=粒子投影面相当径粒子投影面相当径粒子投影最小外接圆直径粒子投影最小外接圆直径2.圆形度（degree of circularity）：表示粒子的投影面接近于圆的程度。（一）形状指数（一）形状指数c=D DH H/L/L式中，式中，DHHeywood 径径(DH=(4A/)1/2)；L粒子的投影周长。粒子的投影周长。v将平均粒径为D，体积为Vp，表面积为S的粒子

13、的各种形态系数包括：1.体积形态系数 v=Vp/D3 2.表面积形态系数 s=S/D2 3.比表面积形态系数=s/vv粒子的比表面积形状系数越接近于6，该粒子越接近于球体或立方体，不对称粒子的比表面积形态系数大于6，常见粒子的比表面积形状系数在68范围内。（二）形状系数（二）形状系数三、粒子的比表面积（一）比表面积的表示方法v粒子的比表面积(specific surface area)的表示方法根据计算基准不同可分为体积比表面积SV和和重量比表面积SW。Sw=6/dvs；Sv=6/dvs Sw,Sv分别为重量和体积比表面积，为粒子真密度，dvs体积面积平均数径。v比表面积是表征粉体中粒子粗细粒

14、子粗细的一种量度，也是表示固体吸附能力表示固体吸附能力的重要参数。可用于计算无孔粒子和高度分散粉末的平均粒径。v直接测定粉体比表面积的常用方法有：气体吸附法 气体透过法v气体透过法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。v还有溶液吸附、浸润热、消光、热传导、阳极氧化原理等方法。（二）（二）比表面积的测定方法比表面积的测定方法第三节 粉体的密度与空隙率（一）粉体密度的概念v粉体的密度系指单位体积粉体的质量。v由于粉体的颗粒内部和颗粒间存在空隙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。v粉体的密度根据所指的体积不同分为：真

15、真密度、颗粒密度、松密度密度、颗粒密度、松密度三种。一、粉体的密度一、粉体的密度1.真密度（true density)tv是指粉体质量（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/Vt2.颗粒密度（颗粒密度（granule density)g是指粉体质量除以包括开口细孔与封闭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细孔在内的颗粒体积Vg所求得密度。所求得密度。g=w/Vgv是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V求得的密度，亦称堆密度堆密度。v填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得的密度称振实密度（tap density）bt。3.松密度（bulk densit

16、y)bb=w/Vt若颗粒致密，无细孔和空洞，则若颗粒致密，无细孔和空洞，则t=g 一般：一般：t g bt b1.真密度与颗粒粒度的测定：常用的方法是用液体或气体将粉体置换的方法。（1）液浸法：v颗粒研细，消除开口、闭口细孔，使用易润湿粒子表面的液体；v采用加热或减压脱气法测定粉体所排开的液体体积，即为粉体的真体积。v当测定颗粒密度时，方法相同，但采用的液体不同，多采用水银或水。（二）粉体密度的测定方法（二）粉体密度的测定方法（2）压力比较法 v常用于药品、食品等复杂有机物的测定。v采用氦气或空气，可避免样品的破坏，如溶解等（3）其他方法气体透过法、重液分离法、密度梯度法、沉降法v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。v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。v不施加外力时所测得的密度为最松松密度，施加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的密度是最紧松密度。v最终振荡体积不变时测得的振实密度即为最紧松密度。2.2.松密度与振实密度的测定松密度与振实密度的测定v空隙率（porosity）是粉体层中空隙所占有的比率。v粒子内孔隙率 内