药剂学：第六章 粉体学基础.ppt

第六章 粉体学基础,1掌握粉体粒子的性质 2熟悉粉体密度及孔隙率的概念及测定方法 3熟悉粉体流动性的评价与测定方法，影响因素及粉体充填性的表示方法 4熟悉粉体吸湿性与润湿性的特点及测定方法 5了解粉体压缩性及压缩方程第一节 概述,粉体学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 “粉”: 100m-流动性较好 单体粒子叫一级粒子 聚结粒子叫二级粒子,粉体的物态特征(第四种物态)： 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 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 粉体的基本性质,一、粒子径与粒度分布,粒子径的测定方法不同，其物理意义不同，测定值也不同 粒度，含有粒子大小和粒子分布双重含义，是粉体的基础性质一）粒子径的表示方法,几何学粒子径,筛分径,沉降速度相当径（有效径）,1.几何学粒子径,(1)三轴径：粒子的实际尺寸,用显微镜法、库尔特计数法测定,(2)定向径（投影径）：,Feret径(或Green径):定方向接线径,Krummbein径：定方向最大径。

Martin径：定方向等分径3)Heywood径： DH -投影面积圆相当径,(4)体积等价径： Dv -球相当径用库尔特计数器测得 粒子的体积V=Dv3/6,细孔通过相当径-DA 2.筛分径（sieving diameter）,算术平均径,DA=(a+b)/2,几何平均径,DA=(ab)1/2,式中，a粒子通过的粗筛网直径； 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相当-相同沉降速度的球形颗粒的直径又叫Stocks 径，记作 DStk.,3.有效径（effect diameter）,DStk=,18,(p -1) g, ,1/2,式中， p ，1分别表示被测粒子与液相的密度； 液相的粘度；h等速沉降距离；t沉降时间粒度分布-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 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,频率分布-（微分型）,1. 频率分布与累积分布,累积分布-（积分型）,百分数的基准可用个数基准、质量基准、面积基准、体积基准、长度基准等表示 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。

不同基准的粒度分布理论上可以互相换算 实际应用较多的是质量和个数基准分布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,主要测定几何粒径 光学显微镜-微米级，电子显微镜-纳米级 测定时应避免粒子间的重叠 主要测定以个数、面积为基准的粒度分布1.显微镜法（microscopic method）,原理:当粒子细孔时电解质电阻发生改变(电阻与粒子的体积成正比）将电信号换算成粒径，以测定粒径与其分布2.库尔特计数法（coulter counter method）,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、粉末药物等可以用本法测定原理：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3. 沉降法（sedimentation method）,Andreasen吸管法,测得的粒径分布是以重量为基准的 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原理：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。

可测定100m的粒子，但不能测定粒度分布4. 比表面积法（specific surface area method）,方法：将筛子由粗到细按筛号顺序上下排列 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）,是应用最广的测量方法 原理：机械阻挡筛号与筛号尺寸：筛号常用“目”表示目”系指在筛面的25.4mm（1英寸）长度上开有的孔数 中国药典在R40/3系列规定了药筛的九个筛号系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方法：形状指数和形状系数将粒子的各种无因次组合称为形状指数，将立体几何各变量的关系定义为形状系数二、粒子形态（自学）,三、粒子的比表面积（自学）,（一）比表面积的表示方法 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 比表面积是表征粉体中粒子粗细的一种量度，也是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。

气体吸附法 气体透过法,第三节 粉体的性质,（一）粉体密度的概念 粉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、松密度三种一、密度与空隙率,1.真密度t,t = w/Vt,2.颗粒密度g,g = w/Vg,3.松密度（bulk density) b,b= w/Vt,若颗粒致密，无细孔和空洞，则t = g 一般： t g bt b,亦称堆密度,振实密度bt1.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：采用加热或减压脱气法测定粉体所排开的液体体积，即为粉体的真体积二）粉体密度的测定方法,（2）压力比较法 常用于药品、食品等复杂有机物的测定最松松密度 最紧松密度 最终振荡体积不变时测得的振实密度即为最紧松密度2.松密度与振实密度的测定,空隙率（porosity）是粉体层中空隙所占有的比率 粒子内孔隙率 内=(Vg-Vt)/Vg =1-g/t 粒子间孔隙率 间=(V-Vg)/V = 1- b/g 总孔隙率 总= (V -Vt)/V =1- b/t,（二）空隙率,二、 粉体的流动性与充填性,粉体的流动性（flowability）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关。

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 粉体的流动包括重力流动、压缩流动、流态化流动等多种形式一)、粉体的流动性,用表示， 越小流动性越好 tan=h/r 常用的测定方法有注入法、排出法、倾斜角法等，重现性差一）粉体流动性的评价与测定方法,1. 休止角(angle of repose),30o 流动性好 40o 可满足生产过程,粘性粉体或粒径小于100200m的粉体粒子间相互作用力较大而流动性差，相应地所测休止角较大是将物料加入漏斗中，测量全部物料流出所需的时间，即为流出速度 粉体流动性差时可加入100 m的玻璃球助流 流出速度越大，粉体流动性越好2. 流出速度(flow velocity),C=(f - 0)/ f 100% C为压缩度；0为最松密度；f为最紧密度 压缩度是粉体流动性的重要指标，其大小反映粉体的凝聚性、松软状态 压缩度20%以下流动性较好压缩度增大时流动性下降3. 压缩度( compressibility),（二）粉体流动性的影响因素与改善方法,影响因素:粘着力,摩擦力,范德华力,静电力,1.增大粒子大小 对于粘附性的粉状粒子进行造粒，以减少粒子间的接触点数，降低粒子间的附着力、凝聚力。

2.粒子形态及表面粗糙度 球形粒子的光滑表面，能减少接触点数，减少摩擦力3.含湿量 适当干燥有利于减弱粒子间的作用力 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 填充性可用松比容、松密度、空隙率 、空隙比 、充填率、配位数表示二）、粉体的填充性（自学）,（二）颗粒的排列模型,（三）充填状态的变化与速度方程,（四）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)三、 粉体的吸湿性与润湿性,吸湿性是指固体表面吸附水分的现象 危害：可使粉末的流动性下降、固结、润湿、液化等，甚至促进化学反应而降低药物的稳定性 药物的吸湿特性可用吸湿平衡曲线表示一 吸湿性,临界相对湿度(critical relative humidity, CRH)一）水溶性药物的吸湿性,混合物的吸湿性：,CRHAB=CRHACRHB(各成分的量无关) 使用Elder方程的条件是各成分间不发生相互作用，因此该假说不适用于含同离子或水溶液中形成复合物的体系。

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值大的物料作辅料二) 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润湿性 (wetting) 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二）、润湿性,(一)润湿性,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Yongs公式： sg= sl+ lgcos 式中， sg、 sl、 lg分别固-气、固-液、气-液间的界面张力0，完全润湿； =180，完全不润湿； =0-90，能被润湿；=90-180，不被润湿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 根据Washburn公式计算接触角： h2= rtYlcos /2,（二）接触角的测定方法,第四节 黏附性与黏着性,粘附性(adhension)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第五节 粉体的压缩性质,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 粉体的压缩性和成形性简称压缩成形性 压缩成形理论以及各种物料的压缩特性，对于处方筛选与工艺选择具有重要意义一、粉体的压缩特性,（一）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 粒子经过滑动或重新排列,弹性变形,塑性变形或破碎,以塑性变形为主的固体晶格压密过程,？,（一）粒子径的表示方法 1.几何学粒子径 (1)三轴径：反映粒子的实际尺寸 (2)定向径（投影径） Feret径(或Green径)：定方向接线径 Krummbein径：定方向最大径 Martin径：定方向等分径 (3)Heywood径：投影面积圆相当径 (4)体积等价径：球相当径。

2.筛分径：细孔通过相当径 算术平均径 DA=(a+b)/2 几何平均径DA=(ab)1/2 3.有效径：Stocks 径 4.比表面积等价径,粒子径的测定方法 1.显微镜法 2.库尔特计数法 3. 沉降法 。