第六章粉体学基础(micromeritics)

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第六章粉体学基础

第一节概述
粉：<100µm，粒：>
药剂：
100µm
1µm ~ 10mm 第四种物态：非液，非气，非固；似液，似气，似固固体制剂的知识基础
一级粒子
二级粒子
志愿者服用不同粒径的非那西丁混悬液后，体内血药浓度图
问题：为什么颗粒越小，其血药浓度越大？
第二节粉体粒子的性质

重量比表面积

（二）比表面积的测定方法
1。气体吸附法 BET公式
V-在p压力下1g粉体吸附气体的量 C:常数 P0:实验温度下吸附气体饱和蒸汽压 Vm：单分子层吸附量 A:氮气的截断面积 A=0.162nm2
vM 23 S w A. .6.02 10 22400
P 1 c 1 P v( P0 P) vM c vM c P0
二、包合物
包合物----一种分子被包嵌于另一种分子的空穴结构内而形成的络合物。主分子、客分子主分子（包合材料）具有较大的空穴结构，足以将客分子（药物）容纳在内，通常按1:1比例形成分子囊包合物能否形成，主要取决于主分子和客分子的立体结构和两者的极性，客分子必须与主分子的空穴形状及大小相适应。包合物的稳定性主要取决于两组分间Vander Waals引力的大小。
固体分散物制法
熔融法
滴丸（苏冰滴丸）
药物放置变脆
熔融
载体
骤冷固化
检查
溶剂法
药物有机溶剂载体蒸发干燥检查
固体分散物制法
溶剂—熔融法
药物有机溶剂混合载体熔融
骤冷固化
放置变脆
检查
研磨法
药物
强力持久地研磨

13-药剂学-粉体学基础

一、粒子径与粒度分布
（三）平均粒子径中位径（中值径）是最常用的平均径。在累计分布中累积值为50％所对应的粒子径为中值径。用D50表示。
（四）粒子径的测定方法
1、显微镜法 2、筛分法 3、沉降法 4、感应区测定法：1）电阻变化法：库尔特计数器 2）光散射法：激光散射仪 5、比表面积法粒子粒径是测量方向的函数，也是测量方法的函数。相同粒子用不同方法测量会得到不同粒径。因为各种方法依据不同的原理。
（二）粉体密度的的测定方法
1、真密度与颗粒密度的测定（1）液浸法求真密度时，将颗粒研细，消除开口与闭口细孔，使用易润湿粒子表面的液体，将粉体浸入液体中，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。求颗粒密度时，使用的液体不同，应为与颗粒的接触角大，难于浸入开口细孔的液体。如水银或水
（二）粉体密度的的测定方法
2、松密度与振实密度的测定将粉体装入容器中测得的体积包括粉体的真体积、粒子内孔隙和粒子间空隙等，不施加任何外力测得的密度为松密度.经一定规律振动或轻敲后测得的密度称振实密度.
粉体的空隙率
孔隙率是粉体层中空隙所占有的比例。颗粒内孔隙率： ε内＝V内/(Vt＋V内) 颗粒间孔隙率：ε间＝V间/V 总孔隙率: ε总＝（V内＋V间)/V
第三节粉体的密度与空隙率
一、粉体的密度 1、真密度（true density):粉体质量除以不包括颗粒内外孔隙的体积求得的密度 2、颗粒密度（granule density)：粉体质量除以包括开口细孔与封闭细孔在内的体积求得的密度 3、松密度（堆密度，bulk density)：粉体质量除以该粉体所占容器的体积求得的密度
筛号一号筛二号筛三号筛四号筛五号筛六号筛七号筛八号筛九号筛筛孔内径（μm) 2000±70 850±29 355±13 250±9.9 180±7.6 150±6.6 125±5.8 90±4.6 75±4.1 工业筛目数（孔/英寸） 10 24 60 65 80 100 120 150 200

药剂学：粉体学基础

物料风干示意图
44
6、粉体的吸湿性
水是化学反应的媒介。固体药物吸附水份以后，在表面形成一层液膜，分解反
应就在液膜中进行。药物是否容易吸湿，取决于其临界相对湿度（Critical
Relative Humidity）,化合物的CRH越低对湿度越敏感。药物的降解反应速度与环境的相对湿度成正比。
( ) g t
p
l
8
1、粒子径的表示方法
➢ 筛分径（sieving diameter）
当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网上时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径。
算术平均值几何平均值
D ab
A
2
D ab A
a—粒子通过的粗筛网直径， b—截留粒子的细筛网直径 9
1、粒子径的表示方法
4
1、粒子径的表示方法
➢ 几何学粒子径 geometric diameter
̶ 等体积径 equivalent volume diameter ̶ 比表面积等价径 equivalent specific surface diameter
➢ 有效径（Stocks沉降径）settling velocity diameter ➢ 筛分径 sieving diameter
45
6、粉体的吸湿性
临界相对湿度（critical relative humidity, CRH）
水溶性的药物粉末在较低相对湿度环境时一般不吸湿，但当相对湿度提高到某一定值时，吸湿量急剧增加，此时的相对湿度即CRH。
• CRH是水溶性药物的固有特征； • 是药物吸湿性大小的衡量指标； • CRH越小则越易吸湿；反之，则不易吸湿。46
9. 平均面积径
nd 2 /

6粉体学基础

以加入玻璃球助流，加入量越多，流动性越差。
3. 压缩度：反映粉体的凝聚性、松软状态。<20%时，
流动性较好； >40%时，粉体难自由流出。
C = ρ f − ρ0 ×100(%) ρf
粉体流动性的影响因素与改善方法
粒子间的粘着力、摩擦力、范得华力、静电力等阻碍粉体的自由流动，影响粉体的流动性。
改善方法： 1. 增大粒子大小 2. 粒子形态及表面粗糙度 3. 密度 4. 含湿量 5. 加入助流剂
三、粉体的吸湿性与润湿性
1. 吸湿性固体表面吸附水分的现象。
（一）水溶性药物的吸湿性 CRH为水溶性药物的特征参数。混合物CRH为各成分CRH的乘积，与各成分的量无关。 CRH的意义
第六章粉体学基础
第一节概述概念：
粉体：无数个固体粒子的集合体。粉：小于100μm；容易产生粒子间相互作用而流动
性差；粒：大于100μm；自身体重大于粒子间相互作用，
流动性好，肉眼可见。粉体学(micromeics)：是研究粉体所表现出的基
本性质及其应用的科学。
一级粒子：单个粒子称为一级粒子。二级粒子：聚结粒子称为二级粒子。
二、粒子形状
形状：系指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。形状指数：球形度、圆形度。非对称度越大，相同体积的
表面积越大，对称度越好，表面积越小。形状系数：体积形状系数、表面积形状系数、比表面积形
状系数。
σ
三、粒子的比表面积
比表面积是衡量粒子粗细的一个重要指标，也是表示固体吸附能力的重要参数。它随着粒径减小而增加。 1. 体积比表面积Sv：单位体积粉体的表面积。 2. 重量比表面积Sw：单位重量粉体的表面积。

药剂学：粉体学基础

光学显微镜法：n=300~600，=0.2~100m，可用于混悬剂、乳剂、混悬软膏剂、散剂等。
库尔特计数法(coulter counter): 测定等体积球相当径；可用于混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等。沉降法：可分Andreasen吸管法、离心法、比浊法、沉降天平法、光扫描快速粒度测定法等,得到有效径/Stoke’s 径比表面积法：气体吸附法和透过法。不能得到粒度分布。

三、粉体粒子的比表面积
（一)比表面积
粒子比表面积：指单位重量或体积所具有的粒子表面积。
Sw=6/d； Sv=6/d
Sw ,Sv分别为重量和体积比表面积，为粉体粒密度，d面积平均径。
16
(二)比表面积测定
1. 吸附法(BET法)
Sw=ANVm = AVm /22400 *6.028*1023
第七节粉体的压缩性质
2
第一节概述
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0.1~100m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“粉”，> 100 m者称“粒”。
粉体属于固体分散在空气中形成的粗分散体系，兼有气
分布两种形式。

区间分布又称为微分分布or频率分布，它表示一系
列粒径区间中颗粒的百分含量。

累计分布也叫积分分布，它表示小于或大于某粒径颗粒的百分含量。
(二)粒度分布★
9
可参见P86 图6-6
频率最多的粒子径
中位径/ 中直径
（三）平均粒径（mean diameter） P87
个数平均径/算术平均径 dln=(nd)/n

粉体学基础

（2）有效粒径（Stocks径）在液相中和欲测质点具有相同沉降速度的球形颗粒的直径。（用沉降法测定）（3）比表面积径与待测粒子具有相等比表面积的球的直径。测定比表面（用吸附法或透过法）后再推算质点的直径，故此法不知个别质点的直径。（4）筛分径粒子通过粗筛网且被截留在细筛网时，粗细筛子的直径的算术或几何平均值称为筛分径。
混合物的吸湿性：
混合物的CRH值最小
。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，而与各成分的比例无关。 CRHAB=CRHA· CRHB
Elder假设的条件是各成分间不发生相互
作用，不适用于能相互作用或受共同离子影响的药物。
(二) 水不溶性药物的吸湿性

（二）粒子的形态
指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成
的图像。
（三）比表面积
微粒的比表面积是指单位质量或容量微粉所具有的表面积。
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和质量比表面积SW。 Sw=6/dvs； Sv=6/dvs Sw ,Sv分别为质量和体积比表面积，为粉体的粒密度，dvs粒径。
第八节粘附性与凝聚性
粘附性(adhesion)是指不同分子产生的引
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。
2. 流出速度(flow velocity)

粉体学基础

28
2、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。
29
30
(二) 润湿性(wetting)
1、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。 ★润湿性用接触角θ表示。液滴在固体表面上所受的力达平衡时符合Yong’s公式：Ysg=Ysl+Ylgcosθ
Coulomb公式：F=W+Ci W为对剪切面所施加的重直重力，F为剪切拉力， Ci为粒子间凝聚力，为内摩擦系数。 Ci和越小，流动性越好。
(4)压缩度(compressibility)
C=(ρf -ρ0)/ρf ×100% 式中， ρ0为最松密度；ρf为最紧密度。压缩度20%以下流动性较好。
（粉体学的第二性质）
第七节粉体的压缩性质
2
第一节概述
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0.1~100m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“粉”，> 100 m者称“粒”。
粉体属于固体分散在空气中形成的粗分散体系，兼有气
体的压缩性、液体的可流动性、固体的抗变形能力。
粉体学是药剂学的基础理论，对固体制剂的处方设计、
制剂的制备、质量控制、包装等都有重要指导意义。
3
第二节粉体粒子的性质
一、粒子大小(粒子径) 与粒度分布
粉体的粒子大小也称粒度，是在空间范围所占据的尺寸。含

06 微粉学散剂颗粒剂

shape index（形态指数）: degree of sphericility（球形度,πD2/L） degree of circularity（圆形度） shape factor（形状系数）:
体积-（V/D3）、表面积-(S/D2)、比表面积 coefficient of rugosity（皱度系数）
单位时间内从一定孔径中流出的速度
测定方法：流速越大，流动性越好
微粉学
18
粉体的流动性与填充性
微粉学
19
粉体的流动性与填充性
压缩度(Compressibility)：
卡氏系数
测定方法：
C=((ρf-ρ0)/ρf)100% C=(1-ρ0/ρf)100% (ρf轻敲密度/ ρ0松密度) C越大，可压缩性越好，
微粉学
21
粉体的可压性
Heckel方程:
In[1/(1-h0/h)]=(1/PY)P+A
测定方法: 不同压片压力(P)下压缩物的厚度(h)以及最大压片压力下的压缩物厚度(h0)。
微粉学
2
一、固体制剂的相关基础知识
固体制剂占临床所用制剂70-80% 散剂是其它固体剂型的基础特点是设备多、操作步骤多，影响因素多
微粉学
3
（一）微粉学（Micromeritics）
研究粉体的基本性质及应用的科学，也称粉体学
粉体即无数个固体粒子的集合体一般在1 μ m-10mm范围小于100 μ m叫粉，大于100 μ m叫粒
微粉学
11
粒子的比表面积（Specific surface area）
表示方法：体积比表面积（单位体积粉体的表面积）重量比表面积（单位重量粉体的表面积）

《粉体学基础》课件

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药物载体
粉体可作为药物载体，将药物包裹在粉体中，以控制药物的释放速度和部位。
医疗器械
粉体在医疗器械的制造中也有应用，如用于制造人工关节、牙科材料等。
化妆品工业
粉底
粉体作为化妆品中的主要成分，起到遮盖皮肤瑕疵、调整肤色等作用。
眼影
不同颜色的粉体用于制造眼影，增加眼部层次感和立体感。
腮红
粉体腮红能够增添脸部红润感，提升整体妆容效果。
粉体作为食品添加剂，如面粉、糖粉、奶粉等，用于改善食品的口感、质地和外观。
食品包装材料
粉体材料如二氧化硅、滑石粉等，用于食品包装，起到防潮、防霉、防虫等作用。
食品加工助剂
粉体如碳酸钙、碳酸镁等，作为食品加工助剂，起到调节酸碱度、增加食品稳定性等作用。
医药工业
药物制备
粉体在医药工业中用于制备药物，如中药粉末、西药颗粒等。
应用
在化工、陶瓷、制药等领域，粉体的密度与孔隙率对产品的性能和生产工艺具有重要影响，如流动性和填充性等。
粉体的流动性与填充性
总结词
粉体的流动性与填充性是描述粉体流动和填充性能的重要参数，它们对粉体的加工和应用具有重要影响。
影响因素
粉体的流动性与填充性受到粒径、粒径分布、颗粒形状、表面粗糙度、摩擦系数等因素的影响。
干式粉碎
通过机械力将大颗粒物料破碎成小颗粒，如球磨、振动磨等。
湿式粉碎
将物料与液体一起送入粉碎机，使物料在湿润状态下进行粉碎。
超细粉碎
利用超音速气流、高能球磨等技术将物料粉碎至纳米级别。
物理粉碎法
结晶法
利用物质结晶时体积膨胀、硬度增加的特性，通过反复结晶、破碎来制备粉体。

[医学]药剂学第六章粉体学基础

DSV =Ф/SW·ρ 式中，SW—比表面积，Ф—粒子的性状
系数，球体时Ф=6，其他形状时一般情况下Ф=6.5~8。
2.沉降速度相当径
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 径或有效径（effect diameter），记作 DStk.
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，是粉体的基础性质。
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，测定值也不同。
（一）粒子径的表示方法 1.几何学粒子径
几何学粒子径筛分径有效径表面积等价径
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。
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。
1. 频率分布与累积分布
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）
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）。
18η DStk= [ (ρp -ρ1) ·g
h 1/2 ·]
t
式中， ρp ，ρ1—分别表示被测粒子与液相的密度； η— 液相的粘度；h——等速沉降距离；t—沉降时间。
3.筛分径（sieving diameter）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经，记作DA 。
表面积相当径：记作DS，将粒子的表面积当做球的表面积计算求得的直径。
比表面积相当径（equivalent specific surface diameter）

粉体学基础及其应用

多数为超细粉或接近超细粉，甚至是纳米粉。
MCMB超细粉末的SEM照片
可以看出，颗粒近似呈球形或椭球形，粒径约为0.1~0.5μm，是各向同性沥青母液中经初期成长的胶体颗粒。
a
b
SEM photograph of LiCoO2 & MGS(shanshan)
a—LiCoO2，D50 :6~10μm；b—MGS， D50 ：13~15 μm
16
14
12
10
8
6
4
2
00.01
0.1
CMS, 2003粒5粒31粒 14:39:06
粒粒粒粒
1
10
粒粒 (um)
100
1000 3000
Particle size distribution of MGS
（3）粒子的形态：定义：指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。粒子的形态系数：平均粒径为D，体积为V，表面积为S，则粒子的各种形态
筛分径（sieving diameter）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经，记作DA 。
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。
系数： a. 体积形态系数 Φv=V/D3 b. 表面积形态系数 Φs=S/D2 c. 比表面积形态系数 Φ= Φs/Φv
Φ→6 该粒子越接近于球体或立方体不对称粒子Φ>6，常见粒子Φ6~8。
粒子的比表面积(specific surface area)：比表面积的表示方法：粒子的比表面积的表示方法根据计算基准不同，可分为体积比表面积SV和质量比表面积SW：

粉体学基础

粉体学基础一粉体概述1 粉体相关概念1.1 粉体粉体是无数固体粒子的集合体1.2 粒子在粉体中不能再分离的运动单元1.3 “粉”和“粒”通常≤100μm的粒子叫“粉”，容易产生粒子间的相互作用而流动性较差；> 100μm的粒子叫“粒”，较难产生粒子间的相互作用而流动性较好。

2 粉体的物理特征自然界中的物质可分为三种形态：气体、固体和液体，那么粉体属于哪种形态？粉体虽然具有与固体类似的抗变形能力，但不是固体粉体虽然具有与流体相似的流动性，但不是液体。

粉体虽然具有与气体相似的可压缩性，但不是气体。

它属于第四种物质形态3 粉体的性质3.1 一般性质粉体的一般性质包括：粉体粒度（尺寸、形状和粒度分布）、流动性、分散性及稳定性、填充性及吸湿性等等。

3.2 特殊性质当尺寸处于亚微米级或纳米级时，粉体具有与普通粉体完全不同的特殊性质。

（1）表面效应纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。

如图1所示。

超微粉体尺寸小，比表面积大，位于表面的原子占有相当大的比例。

随着尺寸减小，比表面积急剧增大，引起表面原子数迅速增加，增强了粒子的活性。

例如，尺寸小于5 m的赤磷在空气中能自燃，而某些纳米级的金属粉末在空气中也会燃烧。

（2）小尺寸效应随着颗粒尺寸的量变，在一定的条件下会引起颗粒性质的质变。

由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。

纳米颗粒尺寸小，表面积大，在熔点，磁性，热阻，电学性能，光学性能，化学活性和催化性等都较大尺度颗粒发生了变化，产生一系列奇特的性质。

例如，金属纳米颗粒对光的吸收效果显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频率偏移；出现磁有序态向磁无序态，超导相向正常相的转变。

（3）量子尺寸效应各种元素原子具有特定的光谱线。

由无数的原子构成固体时，单独原子的能级就并合成能带，由于电子数目很多，能带中能级的间距很小，因此可以看作是连续的，从能带理论出发成功地解释了大块金属、半导体、绝缘体之间的联系与区别，对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。

药剂学第六章粉体学基础

()定向径（投影径）：
径(或径) ：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。
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。
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。
()圆相当径：径：投影面积圆相当径，即与粒子的投影面
积相同圆的直径，常用表示。：等投影面周长相当径，记作。
混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等可以用本法测定。
. 沉降法（）
是液相中混悬的粒子在重力场中恒速沉降时，根据方程求出粒径的方法。
①具有与液体相类似的流动性；
②具有与气体相类似的压缩性；
③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。
第二节粉体粒子的性质
一、粒子径与粒度分布二、粒子形态三、粒子的比表面积
一、粒子径与粒度分布
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，是粉体的基础性质。
Ф·ρ
式中，—比表面积，Ф—粒子的性状系数，球体时Ф，其他形状时一般情况下Ф。
.沉降速度相当径
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。该粒经根据方程计算所得，因此有叫径或有效径（），记作 .
η [
(ρ ρ) ·
h ·]
t
式中， ρ ，ρ—分别表示被测粒子与液相的密度； η— 液相的粘度；——等速沉降距离；—沉降时间。
频数最多的粒子直径
累积中间值（ D 50）
nd 2 / nd
nd 3 / nd 2
nd 4 / nd 3
n d 2 /
1/ 2

粉体学基础与其应用

3. 干粉配料控制系统干混料(Drymix) 又称干拌料，是一种将干粉状的配料
均匀混合以备所需工程或建材上可直接使用的中间原料的过
程。干粉料在建筑、化工及药业等领域得到广泛应用，具有广阔的应用前景。在化学电源中，生产高质量的干混料对于保证电池质量起着重要作用。例如，锂离子电池正负极料是由活性物质和碳黑组成的，为了使它们分布均匀，须按配方要求准确配料，且先在干态下混合均匀，然后加入粘结剂再进行搅拌。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（3）粒子的形态：
定义：
指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。粒子的形态系数：平均粒径为D，体积为V，表面积为S，则粒子的各种形态系数：
a. 体积形态系数 Φv=V/D3
b. 表面积形态系数 Φs=S/D2 c. 比表面积形态系数 Φ= Φs/Φv Φ→6 该粒子越接近于球体或立方体不对称粒子Φ>6，常见粒子Φ6~8。
粉体加工行业已基本形成的共识：纳米材料：粒径 <100nm 亚微米材料：粒径 100nm～1.0μm 微米材料：粒径 1.0μm～5.0μm
※ 粉体的物态特征： ①具有与液体相类似的流动性； ②具有与气体相类似的压缩性； ③具有固体的抗变形能力。 ◆ 粉体在锂离子电池中的应用： Positive Materials : LiCoO2、LiNi1-xCoxO2、
1、纳米、亚微米材料(石墨、SiO2等)；
2、各种非金属粉(滑石粉、石墨等)； 3、各种金属粉(铝粉、锌粉、铜粉等)； 4、其它粉体。
（5）粉体的流动性（flowability）：粉体的流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空
隙率等有关。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。

粉体学基础教案

粉体学基础教案教案标题：粉体学基础教案教案目标：1. 了解粉体学的基本概念和原理。

2. 理解粉体的特性和分类。

3. 掌握粉体的制备方法和工艺流程。

4. 学习粉体的性能测试和表征方法。

教学步骤：引入：1. 利用实例或图片引入粉体学的概念，解释粉体学在工程和科学领域的重要性。

知识讲解：2. 解释粉体的定义和特点，包括颗粒形状、颗粒大小、颗粒分布等。

3. 介绍粉体的分类，如金属粉末、陶瓷粉末、聚合物粉末等。

4. 讲解粉体的制备方法，包括物理方法（研磨、气流法、喷雾干燥等）和化学方法（溶胶-凝胶法、沉淀法等）。

5. 介绍粉体的工艺流程，包括原料准备、混合、成型、烧结等步骤。

案例分析：6. 提供实际案例，让学生分析和解决粉体制备过程中可能遇到的问题，如颗粒分布不均匀、成型困难等。

实验操作：7. 进行简单的粉体实验操作，如研磨、喷雾干燥等，让学生亲自体验粉体制备的过程，并观察和记录实验结果。

性能测试：8. 介绍粉体性能测试的方法，如颗粒大小分析、比表面积测定、流动性测试等。

9. 引导学生进行粉体性能测试实验，让他们学会使用相应的测试设备和方法。

总结：10. 总结粉体学的基本概念和原理，强调粉体的重要性和应用领域。

11. 鼓励学生继续深入学习和研究粉体学的相关内容。

教学评估：12. 设计小测验或问答环节，检查学生对粉体学知识的掌握程度。

13. 观察学生在实验操作和性能测试中的表现，评估他们的实际操作能力和数据处理能力。

教学资源：- PowerPoint演示文稿- 实验室设备和材料- 粉体样品和实验材料- 教科书和参考书籍教学延伸：- 鼓励学生进行粉体学相关的研究项目，如粉体材料的应用研究、粉体制备工艺的改进等。

- 组织学生参观相关企业或实验室，了解粉体学在实际工程中的应用和发展。

备注：教案的具体内容和教学步骤可根据教育阶段和学生的学习能力进行调整和适应。

以上教案建议仅供参考。

粉体学基础及其应用

（3）粒子的形态：
定义：
指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。粒子的形态系数：平均粒径为D，体积为V，表面积为S，则粒子的各种形态系数：
a. 体积形态系数 Φv=V/D3
b. 表面积形态系数 Φs=S/D2 c. 比表面积形态系数 Φ= Φs/Φv Φ→6 该粒子越接近于球体或立方体不对称粒子Φ>6，常见粒子Φ6~8。
总孔隙率：
总= V -Vt/V =1- b/t
BT－1000型粉体特性测试仪
BT-2003激光粒度分布仪
一、性能指标二、测试对象
1、测试范围：40nm~600μm；
2、进样方式：循环泵式； 3、重复性误差：小于1%； 4、测试时间：一般2-3min/次； 5、自动对中系统精度：≤1微米。
（2）粒度分布（particl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。
频率分布（frequncy size distribution）：
表示与各个粒径相对应的粒子在全粒子群中所占的百分数
（微分型）。
累积分布（cumulative size distribution)：
20 24 27 32 35 40
991
833 701 589 495 417 350
80
100 110 180 200 250 270
198
165 150 83 74 61 53
500
625 800 1250 2500 3250 12500
25
20 15 10 5 2 1
平均粒径：由不同粒径组成的粒子群的平均粒径。亦称叫中值径，常
度，也是表示固体吸附能力的重要参数。
（4）粉体的密度与空隙率：粉体的密度：粉体的密度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三种：

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第三节粉体的性质
一、密度与孔隙率
（一）粉体的密度
1.密度定义真密度：指粉体质量与真体积之比。即排除所有孔隙（粒子本身和粒子之间）而求得的粉体体积。真密度是物料固有性质。一般文献中所载密度如无特殊指明是指真密度。
颗粒密度：粉体质量与颗粒体积之比。其体积排除粒子间的空隙，但不排除粒子本身细小空隙。
第六章粉体学基础 (micromeritics)
第六章粉体学(micromeritics)基础
第一节概述粉体是无数个固体粒子的集合体。属于固体分散在空气中形成的粗分散体系。粉体学是研究粉体基本性质及其应用的科学。一级粒子：单个粒子二级粒子：多个粒子聚结体 <100µm 称“粉” >100µm 称“粒” 表6-1 粉体中颗粒的分类（3mm～1nm）固体制剂粒度范围：几µm ～十几mm
第二节粉体的基本性质一、粒子径及粒度分布（一）粒子径 ⑷球相当径：用球体粒径表示不规则粒子的大小。体积（球）相当径，表面积（球）相当径，比表面积（球）相当径， 2.沉降速度相当径 3.筛分径算术平均径：DA=a+b/2 几何平均径：DA=ab1/2 a: 粒子通过粗筛网直径 b：粒子被截留于细筛网直径粒径表示方式：（-a +b）即粒径< a， >b 如（-1000+900）µm <1000µm >900µm平均 950µm
第二节粉体的基本性质
一、粒子径与粒度分布粒子大小常用粒子径来表示。粒子的大小也称粒度，含有粒子大小及分布双重含义。（一）粒子径 1. 几何学粒子径：(1)三轴径：长、短、高 (2) 定向径：粒子在投影面上某定向直线长度。定方向接线径(Feret或Green径) 定方向等分径（ Martin径）定方向最大径（Krummbein径） (3)圆相当径（Heywood径）
第二节粉体的基本性质二、粒子的形状
粒子形状：球形、立方形、片状、柱状、鳞状、粒状、棒状、针状、块状、纤维状、海绵状等（一）形状指数 1.球形度 2.圆形度（二）形状系数体积形状系数：фv = V/D3 表面积形状系数：фs= s/D2 比表面形状系数：ф= фs/фv = s·D/v D为平均粒径，V为体积，S为表面积。 ф↑，偏离理想形态越大，越不规则。
2.粉体密度测定 (1)液浸法：液体置换法求得真体积（比重瓶测定）。 (2)压力比较法
粒径表示法
第二节粉体的基本性质一、粒子径及粒度分布
（二）粒度分布
粒子分布是指不同粒径的粒子群在粉体中所占
的百分率。反映粒子的均匀程度。频率分布与累积分布（直方图或曲线）（三）平均粒子径 P87 表6-3 各种平均粒径与计算公式。
粒度分布
第二节粉体的基本性质一、粒子径及粒度分布（四）粒径的测定方法 1. 显微镜法：根据投影像测得，主要测几何学径。光镜：µm级，电镜：nm级视野中应选300~600个粒子电子显微镜：扫描～观察表面形态图像富立体感放大至几十万倍; m
第二节粉体的基本性质一、粒子径及粒度分布（四）粒径的测定方法 5.筛分法：应用最早、最广、简便。测定范围：45µm以上，微孔筛可筛分10µm以下用筛孔孔径表示粒子径。操作方法：将筛子从上到下，从粗到细排列，粉粒置最上层，振摇一定时间后，称量留在每个筛子上的粉粒重量，求得各粒径范围内粒子重量百分比，求得以重量为基准的筛分粒径分布及平均粒径筛号与筛孔尺寸： “目”：2.54cm上筛孔的数目。除去筛网线直径。中国药典规定9个筛号。 P90 表6-5各国标准筛系比较（µm） P91表6-6国内常用标准筛
Sirion200扫描电子显微镜（荷兰菲利普公司） Zetasizer nano ZS90 Malvern英国马尔文公司粒径范围： 1nm～3 μm 测量角度： 90° 最小样品量：12 μl Zeta电位人民币32万元
第二节粉体的基本性质一、粒子径及粒度分布（四）粒径的测定方法
2. 库尔特计数法（电感应法）：测定范围1～600µm 将粒子混悬于电解质溶液中，细孔两侧各有电极，粒子通过细孔，电阻发生变化，电阻与粒子体积成正比，电信号换算成粒径。本法测得粒径为等体积球相当径。
粒径的测定方法
第二节粉体的基本性质一、粒子径及粒度分布（四）粒径的测定方法 3.沉降法：根据stokes定律：测定范围：0.5~200µm V= 2r2(ρ1-ρ2)g/9η t = h/v = 9η· h/2r2(ρ1-ρ2)g 测定时只需测定t时间的粒子沉降的高度h代入公式，即可求出粒径r。形态不规则的粒子用本法测定的粒径不是其真实粒径，称为有效径（stokes径）。 4.比表面积法：粒径减少比表面积增加。
第二节粉体的基本性质三、粉粒的比表面积（一）比表面积的表示方法粒子的比表面积是指单位重量（或体积）粉体所具有的表面积。粉粒的比表面积既包括粒子外表面的面积，也包括粒子裂缝和孔隙中表面的面积。 1.体积比表面积：SV=S/V=πd2n/πd3n/6=6/d 2.重量比表面积：SW=S/W=πd2n/πd3ρn/6=6/dρ 比表面积是表征粒子粗细的一种量度。固体吸附能力的重要参数。
一、密度与孔隙率
（一）粉体的密度
1. 密度定义的堆体积之比。堆密度：指粉体质量与该粉体
某些固体药物有轻质和重质之分与其真密度无关，主要因为堆密度不同，轻质：堆密度小，既堆体积大。一般用量筒测定其体积，测定结果重现性较差。没受外力时体积较大，此时称松密度，填充粉体时经一定规律振动或轻敲后测得的密度称紧密度或振实密度。
第二节粉体的基本性质三、粉粒的比表面积（二）比表面积的测定方法
1.气体吸附法：粉粒可吸附与其接触的气体或溶液中的溶质，吸附作用的强弱与粉体的表面积有关，因此可用粉粒吸附物质的量来测定其比表面积，在测定比表面积的实验中经常用氮气。 2.气体透过法：使气体透过粉粒层，气体流速与阻力受粉粒表面积的影响，求比表面积。

第六章粉体学基础(micromeritics)

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