第二章粉体特性及分布1粉体粒径与形状1.1粒径及粒径分布

《粉体工程》课程笔记第一章颗粒物性1.1 颗粒粒径和颗粒分布颗粒粒径是指颗粒的线性尺寸，通常用直径表示。

颗粒的形状、大小和分布对其物理和化学性质有重要影响。

颗粒分布是指颗粒大小的分布情况，可以通过粒度分布曲线来表示。

粒度分布曲线通常以颗粒直径的对数为横坐标，以对应直径的颗粒体积或质量分数为纵坐标。

颗粒的粒径分布可以分为单峰分布和双峰分布。

单峰分布是指颗粒大小集中在某个范围内，而双峰分布则是指颗粒大小分布在两个不同的范围内。

颗粒的粒径分布对其堆积、流动性等物理性质有重要影响。

1.2 颗粒形状和表面现象颗粒形状是指颗粒的外形特征，可以分为规则形状和不规则形状。

规则形状的颗粒如球形、立方体等，而不规则形状的颗粒则呈现出各种复杂的几何形状。

颗粒的形状对其堆积、流动性等物理性质有重要影响。

表面现象是指颗粒表面的吸附、反应、润湿等性质。

颗粒的表面现象对其在流体中的沉降、分散等行为有重要影响。

例如，表面活性剂可以改变颗粒的润湿性，从而影响其在流体中的分散性。

1.3 颗粒间的作用力颗粒间的作用力主要包括范德华力、静电力、氢键等。

这些作用力对颗粒的团聚、分散、堆积等行为有重要影响。

范德华力是由于颗粒表面分子的瞬时偶极矩引起的吸引力，静电力是由于颗粒表面带电而产生的相互作用力，氢键则是一种特殊的相互作用力，常见于含有氢键供体和受体的颗粒之间。

颗粒间作用力的强度和性质决定了颗粒体系的稳定性。

当颗粒间作用力较弱时，颗粒容易发生分散；而当颗粒间作用力较强时，颗粒容易发生团聚。

1.4 颗粒的团聚与分散颗粒在空气中或其他介质中容易发生团聚现象。

颗粒的团聚会导致其堆积密度降低，流动性变差。

颗粒的分散是指颗粒在介质中均匀分布，颗粒的分散性对其在流体中的沉降、输送等行为有重要影响。

颗粒的团聚与分散可以通过调节介质性质、添加分散剂等方法来控制。

介质性质包括介质的pH值、离子强度等，这些参数可以影响颗粒表面的电荷和润湿性，从而影响颗粒的分散性。

粉体学基础知识一粒径和粒度分布粉体学基础知识一:粒径和粒度分布粉体学(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。

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。

单体粒子叫一级粒子（primary particles)；团聚粒子叫二级粒子（second particle)。

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。

粉体粒子的物理性质主要有：粒子与粒度分布、粒子形态、比表面积等。

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。

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。

粒径的表示方法有以下两种：1、几何学粒子径：根据几何学尺寸定义的粒子径，一般用图像法测定。

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。

定向径（投影径）：Feret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。

Krummbein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。

Martin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。

2、等效粒径等效粒径的定义：当一个不规则体粒子的某种物理行为或者物理参量与材质相同的某球体相同或者近似时，我们把该球体的直径称为为此不规则粒子的某种等效粒径。

当参考的物理行为或者物理参量不同时，测量同一个不规则体粒子可能会得到多个等效粒径值。

常见的等效方法有以下几种：光散射等效：光波在传导过程中遇到障碍物颗粒会发生偏转，光波偏转的角度跟颗粒的粒径成反比关系。

当某颗粒引起的光波偏转量等于某同质球体的偏转量时，我们认为该球直径即为该颗粒的光散射等效粒径。

粉体学简介中粉体的性质： 1.粉体的粒⼦⼤⼩与粒度分布及其测定⽅法 （1）粉体的粒⼦⼤⼩与粒度分布粉体的粒⼦⼤⼩是粉体的基本性质，它对粉体的溶解性、可压性、密度、流动性等均有显著影响，从⽽影响药物的溶出与吸收等。

粒径的⼏种表⽰⽅法：定⽅向径（显微镜测定）、等价径、体积等价径（库尔特计数法测定）、有效径（称Stocks径）、筛分径（筛分法测得）。

粒度分布：⼀定量的粉体，不同粒径的粒⼦所占⽐例。

了解粒度分布的意义，在于了解粒⼦⼤⼩的均匀性，⽽均匀性对药物制剂研究很重要。

粒度分布，常⽤频率分布来表⽰，即各个平均粒径相对应的粒⼦占全体粒⼦群中的百分⽐。

（2）粒径测定⽅法： 1）光学显微镜法：测定粒径范围0.5～100µm，⼀般需测定200～500个粒⼦，才具有统计意义。

2）库尔特计数法：将粒⼦群混悬于电解质溶液中。

本⽅法可⽤于混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等粒径的测定。

3）沉降法：是根据Stocks⽅程求出的粒⼦的粒径，适⽤于100µm以下的粒径的测定。

4）筛分法：使⽤最早、应⽤最⼴泛的粒径测定⽅法，常测定45µm以上的粒⼦。

粒径测定注意的有关事项：粒径分析前对样品应进⾏合理的选择与处理；取样应采⽤⼀定的⽅法保证粒⼦的均匀性，流动样品可采取不同时间取样，静⽌样品可采取不同部位置医学教|育搜集整理取样，然后混合测定；为使取样具有代表性，应适当数量的取样量，⼤量样品取样量应在100g～1kg；库尔特计数法与沉降法测定是在液体中进⾏的为保证粒⼦的均匀性，可加⼊适当量的表⾯活性剂。

2.粉体的⽐表⾯积 粉体的⽐表⾯积是表征粉体中粒⼦粗细及固体吸附能⼒的⼀种量度。

粒⼦的表⾯积不仅包括粒⼦的外表⾯积，还包括由裂缝和空隙形成的内部表⾯积。

直接测定粉体的⽐表⾯积的常⽤⽅法有⽓体吸附法、还有⽓体透过法（测外表⾯积）。

3.粉体的孔隙率 孔隙率是粉体中总孔隙所占有的⽐率。

技术粒径及粒度分布粒径及粒度分布史英骥摘要：粒径和粒径分布式粉末涂料的重要参数，文章介绍了粉体材料的粒径和粒径分布定义，表示方法，以及在粉末涂料生产中的指导意义。

1、粒径的定义当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的同质球体（或其组合）最接近时，就把该球体的直径（或其组合）视作为被测颗粒的等效粒径（或粒度分布）。

其含义包括：—粒度测量实质上是通过把被测颗粒和同一种材料构成的圆球体相比较而得出的；—不同原理的测量仪器采用不同的物理特性或物理行为作为比较的参考量，例如沉降仪选用沉降速度、激光粒度仪选用散射光能分布、筛分法选用颗粒能否通过筛孔等等；—将待测颗粒的某种物理特性或物理行为与同质球体作比较时，有时可以找到一个（或一组）在该特性上完全相同的球体（如库尔特计数器），有时则只能找到最接近的球体（如激光粒度仪）。

由于理论上可以把“相同”视作为“近似”的特例，所以在定义中用“相近” 一词，使定义更有一般性；—将待测颗粒的某种物理特性或物理行为与同质球体作比较时，有时能找到某一确定直径的球体与之对应，有时则需一组大小不同的球体组合与之对应才能最接近（如激光粒度仪）目标值。

2、粒度分布的定义所谓粒度分布就是粉体样品中各种大小的颗粒占颗粒总数的比例。

当样品中所有颗粒的真密度相同时，颗粒的重量分布和体积分布一致。

在没有特别说明时，仪器给出的粒度分布一般是指重量分布或体积分布。

2.1 粒度分布的列表法与图示法粒度分布最常见的表达方式是表格和曲线，分别称为粒度分布表和粒度分布曲线。

粒度分布表实例见表1。

表1中黄色覆盖的部分表示5.81~6.88μm之间的颗粒重量占总重量的13.25%，小于6.88μm的颗粒占总重量的21.09%。

粒度分布曲线与粒度分布表相对应。

粒度分布表给出了详尽的定量数据，它以形象、直观的方式表明了粒度分布情况，如图1所示。

2.2 粒度分布的公式表达法通常采用Rosin-Rammler公式表达粒度分布。

第一章 颗粒几何形态特性1. 粒度：颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。

2. 粒径的表示方式：（1） 三轴径以颗粒的长度l 、宽度b 、高度h 定义的粒度平均值称为三轴平均径。

（2） 球当量径：（3） 圆当量径：（4） 定向径（又称统计平均径）：平行于一定方向（用显微镜）测得的线度定方向径（Feret 径）d F 、定方向等分径（Martin 径）d M 、定向最大径3. 粒度分布的概念粒度分布是指某一粒径或某一粒径范围的颗粒在整个粉体中占多大的比例。

也就是说粉体中不同粒度区间的颗粒含量。

4. 粒度分布的表示方式（1）频率分布：当用个数基准表示粉体的粒度分布时，将被测粉体样品中某一粒径或某一粒径范围的颗粒的数目称为频数n ，而将n 与样品的颗粒总数N 之比称为该粒径范围的频率f ，则100%n f N =⨯频数n 或频率f 随粒径变化的关系，称为频数分布或频率分布。

（2）累积分布表示小于（或大于）某一粒径的颗粒在全部颗粒中所占的比例。

按照频数或频率累积方式的不同，累积分布可分为两类：a ）负累积：将频率或频数按粒径从小到大进行累积，所得到的累积分布表示小于某一粒径的颗粒的数量或百分数。

这相当于在用筛分法测粒度时，通过某一筛孔的筛下部分的百分数，这样得到的曲线又称为累积筛下分布曲线，常用D （Dp ）表示。

b ）正累积：将频率或频数按粒径从大到小进行累积，所得到的累积分布表示大于某一粒径的颗粒的数量或百分数。

相当于用筛分法测粒度时，通过某一筛孔之后的筛余部分的百分数，这样得到的曲线又称为累积筛上分布曲线，常用R （Dp ）表示。

较之频率分布，累积分布更有用。

许多粒度测定技术，如筛分法、重力沉降法、离心沉淀法等，所得到的分析数据，都是以累积分布显示出来的。

它的优点是消除了直径的分组，特别适用于确定中位粒径（D 50：在粉体物料样品中，把样品个数（或质量）分成相等两部分的颗粒粒径）等。

5. 粒度分布的表达形式列表法、图解法、函数法6. 颗粒形状颗粒的形状是指一个颗粒的轮廓或表面上各点所构成的图像。

第二章散剂和颗粒剂一、粉体学简介（一）粉体学的概念粉体学（mlcromeritics）是研究固体粒子集合体（称为粉体）的表面性质、力学性质、电学性质等内容的应用科学。

粉体的各方面性质在固体制剂中占有较为重要的地位。

（二）粉体的性质1.粉体的粒子大小、粒度分布和粒径的测定方法（1）粉体的粒子大小和粒度分布①定方向径：即在显微镜下按同一方向测得的粒子径。

②等价径：即粒子的外接圆的直径。

③体积等价径：即与粒子的体积相同球体的直径，可用库尔特计数器测得。

④有效径：即根据沉降公式（Stocks方程）计算所得的直径，因此又称Stocks径。

⑤筛分径：即用筛分法测得的直径，一般用粗细筛孔直径的算术或几何平均值来表示。

粉体的大小不可能均匀一致，而是存在着粒度分布的问题，分布不均会导致制剂的分剂量不准、可压性变化以及粒子密度变化等问题。

因此，研究粒度分布同样具有重要的意义。

常用频率分布表示各个粒径相对应的粒子占全体粒子群中的百分比。

练习题配伍选择题A.定方向径B.等价径C.体积等价径D.有效径E.筛分径1.粉体粒子的外接圆的直径称为[答疑编号501242020101]『正确答案』B2.根据沉降公式（Stocks方程）计算所得的直径称为[答疑编号501242020102]『正确答案』D（2）粉体粒径的测定方法①显微镜法：显微镜法是将粒子放在显微镜下，根据投影像测得粒径的方法。

光学显微镜可以测定0.5～100μm级粒径。

测定时应注意避免粒子间的重叠，以免产生测定的误差，同时测定的粒子的数目应该具有统计学意义，一般需测定200～500个粒子。

②库尔特记数法：库尔特记数法是在测定管中装入电解质溶液，将粒子群混悬在电解质溶液中，测定管壁上有一细孔，孔电极间有一定电压，当粒子通过细孔时，由于电阻发生改变使电流变化并记录于记录器上，最后可将电信号换算成粒径。

可以用该方法求得粒度分布。

本法可以用于测定混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等的粒径分布。