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常用材料的安息角影响粉体流动性的因素
安息角指得是散料堆放保持的停止自然溜下的一种临界状态，也叫休止角。打个
比方，粉料堆(沙子)推起来的表面和水平面形成的一种不流动的平衡状态角度。我们今天来了解一下常用材料的安息角以及影响影响粉体流动性的因素吧!
安息角指得是散料堆放保持的停止自然溜下的一种临界状态，也叫休止角。打个比方，粉料堆(沙子)推起来的表面和水平面形成的一种不流动的平衡状态角度。我们今天来了解一下常用材料的安息角以及影响影响粉体流动性的因素吧!
一、常用材料的安息角
粉尘静止角也就是粒子安息角，大多的粒子尘安息角为35°到40°,安息角是和粉尘的种类、形状和含水率有着莫大的关系的。比方说同一种粉尘，含水率越大的话，安息角也会越大。而同一种粉尘它的形状越大的话，安息角就会越小。粉尘的安
息角是它动力特性之一。下面是常用材料的安息角，供大家参阅一下。
三、影响粉体流动性的因素
我们来说下影响粉体流动的一些因素，首先要了解粒子物体本身的特性，还要知道
粒子的大小、分布、形态和表面粗糙度。
1、一般认为粒子的粒径大于200μm 时，粉体的流动性表现的就会很好，这个时候安息角就会较小。而当粒径在200-100μm 的时候，粒径减小了粒子的摩擦力增大，安息角就会增大，流动性也就变差了。。
2、当粒子表面粗糙性呈球形粉体的时候，粒子就会在流动时候滚动，摩擦力就变小了，因此流动性就比较好了。如果粒子表面是一种针状或者片状的话，摩擦力就比较
大了，流动性就没有那么好了。也就是说粒子表面越粗糙的话，安息角也会越大，流
动性的话，想对来说就就比较差了。
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1、 如何测量粉末固体的接触角？有什么方法可以测量粉末固体的接触角？ 接触角是在固、液、气三相的交接处，由固、液界面经过液体内部至液、气界面的夹角。测量湿润接触角的方法一般有角度测量法、长度测量法、力测量法和透过测量法，前三种适用于连续的平固体表面，后一种方法可用于粉末固体表面的湿润接触角测定。 目前测量粉末固体接触角的方法有：透过测量法和薄板毛细渗透技术测定粉体表面的接触角两种方法。透过测量法可分为透过高度法和透过速度法。 （1）透过法 该法的基本原理是:固态粉体间的空隙相当于一 束毛细管，由于毛细作用，液体能自发渗透进入粉体 柱中(毛细上升效应)。毛细作用取决于液体的表面张 力和固体的接触角，故通过测定已知表面张力液体在 粉末柱中的透过状况，就可以得到有关该液体对粉末 的接触角的信息。具体的测定方法是:将固体粉末以固 定操作方法装入一个样品测量管中，管的底部有特制 的小孔，即能防止粉末漏失，又容许液体自由通过， 当管底与液体接触时，液体在毛细力的作用下在管中 上升(如图1所示) ，在t 时间内上升高度A 可由 Washburn 方程描述: t R h ?=)2/cos (2ηθγ 式中：γ为液体的表面张力，R 为粉末柱的有效毛细管半径，η为液体的粘度，θ为接触角，t 为时间。以h 2对t 作图得一直线。直线的斜率 k =γRcos θ/ 2η，进而可求出θ= arccos (2 k η/γR)。为了确定 R 值,一般先用一种对样品接触角为零的液体进行实验,然后再在相同条件下用其他液体实验,测定θ值。 在实际测量中，必须注意的是，尽管应用Washburn 方程设计的透过法能很简便地测得粉体的接触角，应用也很广泛，但透过法本身具有难以弥补的不足之处，即粉末柱的等效毛细管半径与粒子大小、 形状及填装紧密度密切相关，所得曲线的线性往往都不是很好，结果不是非常可信。要想用此方法得到相对准确的结果，每次实验要求粉末样品及装柱方法、 粉末柱的紧实度必须相同，显然做到这一点很难。另一方面，当液体的重力相对于Laplace 压力差不能忽略时，将给具体的接触角测定带来很大误差。 （2）薄板毛细渗透技术测定粉体表面的接触角 薄层毛细渗透技术的理论基础亦是 Washburn 方程，已经广泛证明 ,液体层状流入毛细管取代气体或另一种液体很吻合washburn 方程描述，液体在薄板上的渗透同样遵循 washburn 方程，可以用有效半径 R 替代毛细管半径 r ，即 2/cos 2L g Rt x γθη =? 式中，x 是t 时间时液体边界层在薄板上所经过的距离，η是液体的粘度，γ表示液体表面张力。利用一个低表面张力(如挥发性n-烷烃)液体作为渗透液，这样在固体表面可得到一个零接触角，每块板的板参数 R 就可以独立得到，进而利用其它液体在已知R 的薄板上作渗透液即可测得不同液体的接触角。 毛细渗透装置：用一块30 cm ×20 cm 平玻璃作台基 ，3个螺钉调节水平。用一个小铝盒或玻璃盒作渗透液容器，一端的壁高略低，形成一个0. 3 cm ×4 cm 的开口，内放脱脂棉图1 透过法测粉末接触角
粉体流动性Jenike 法与卡尔(Carr)指数法应用特点 在粉体工业中，流动性的测量是非常重要的指标，几乎贯穿了从生产工艺、料仓、生产设备、仓储、运输及实际上下游的应用.在材料采购、供应QC检验、研发部门等息息相关，任何数据的差异都可能造成品质判断的差异，常用的也是比较成熟和国际认可的方法包括： 卡尔(Carr)指数法和Jenike 法也是行业上下游厂商研发品质管控常用手段.但在实际过程中，两种方法各有优劣势. 下面我们就对两种方法进行分析： 一.卡尔(Carr)指数法 卡尔通过对2800种粉体试样进行测定，归纳提出了一套比较全面的表征粉体流动性的方法，即对粉体的安息角、压缩率、平板角(铲板角)、凝集率(对于细粉料)或均匀性系数(对于粗粉料)等指标进行测定，将测定结果换算成表示其高低程度的点数(每项以25点为满值)，然后采用“点加法”得出总点数作为流动性指数Ⅳ；并以此流动性指数来评估粉体的流动性。 卡尔流动性指数法评定分级： Ⅳ≥60的粉体为流动性较好的粉体，便于输送操作； 60>FI≥40的粉体容易发生输送管道的堵塞； FI<40的粉体为流动性不好的粉体，不便于输送操作，并且后两者在生产过程中都需要采取助流活化措施。 例如，ROOKO瑞柯仪器公司制作的FT-2000A就是在卡尔流动性指数法的基础上建立的，该测试仪可以同时测定卡尔指数所必需的检测项目。
如下图所示：
1.1.Carr指数法检测项目及内容分析 1. 松装(自然堆积)密度bulk density 2. 振实密度tap density 3. 安息角（休止角）Angel of repose 4. 质量流速mass flow velocity 5. 体积流速volume flow rate 6. 崩溃角 Angle of collapse 7. 平板角Flat Angle 8. 空隙率Voidage 9. 时间 time 10. 差角angle of difference 11. 分散性dispersibility 12.流动指数（卡尔指数和豪斯纳比）Flow index 13.压缩度 14.凝集度 15.均齐度
一般物料的密度和安息角 散料在堆放时能够保持自然稳定状态的最大角度（单边对地面的角度），称为“安息角”。 散物料在堆积到这一角度后，再往上堆加这种散物料，就会自然溜下，继续堆加，这个角度保持不变，只会增加高度，同时加大底面积。在土堆、煤堆、粮食、砂子、石灰等散物料堆放时，就可以看见这种现象，不同种类的散料安息角各不相同，提供参考： 松散物料的密度和安息角 序号物料名称密度\t/m3运动安息角\（°）静止安息角\（°） 1 无烟煤（干、小）0.7～1.0 27～30 27～45 2 烟煤0.8～1.0 30 35～45 3 褐煤0.6～0.8 35 35～50 4 泥煤0.29～0. 5 40 45 5 泥煤（湿）0.55～0.65 40 45 6 焦炭0.36～0.53 35 50 7 木炭0.2～0.4 - - 8 无烟煤粉0.84～0.89 - 37～45 9 烟煤粉0.4～0.7 - 37～45 10 粉状石墨0.45 - 40～45 11 磁铁矿2.5～3.5 30～35 40～45 12 赤铁矿2.0～2.8 30～35 40～45 13 褐铁矿1.8～2.1 30～35 40～45 14 硫铁矿（块）- 45 15 锰矿1.7～1.9 - 35～45 16 镁砂（块）2.2～2.5 - 40～42 17 粉状镁砂2.1～2.2 - 45～50 18 铜矿1.7～2.1 - 35～45 19 铜精矿1.3～1.8 - 40 20 铅精矿1.9～2.4 - 40 21 锌精矿1.3～1.7 - 40 22 铅锌精矿1.3～2.4 –40 23 铁烧结块1.7～2.0 - 45～50 24 碎烧结块1.4～1.6 35 – 25 铅烧结块1.8～2.2 - - 26 铅锌烧结块1.6～2.0 - - 27 锌烟尘0.7～1.5 - - 28 黄铁矿烧渣1.7～1.8 - - 29 铅锌团矿1.3～1.8 - - 30 黄铁矿球团矿1.2～1.4 - - 31 平炉渣（粗）1.6～1.85 - 45～50 32 高炉渣0.6～1.0 35 50 33 铅锌水碎渣（湿）1.5～1.6 - 42 34 干煤灰0.64～0.72 - 35～45 35 煤灰0.7 - 15～20 36 粗砂（干）1.4～1.9 - -
自然安息角 散料在堆放时能够保持自然稳定状态的最大角度（单边对地面的角度），称为“安息角”。在这个角度形成后，再往上堆加这种散料，就会自然溜下，保持这个角度，只会增高，同时加大底面积。在土堆、煤堆、粮食的堆放中，经常可以看见这种现象，不同种类的散料安息角各不相同。 粒子安息角又称粉尘静止角或堆积角。粉尘粒子通过小孔连续地落到水平板上时堆积成的锥体母线与水平面的夹角。许多粉尘安息角的平均值约为35°-4 0°，与粉尘种类、粒径、形状和含水率等因素有关。同一种粉尘，粒径愈小，安息角愈大；表面愈光滑或愈接近球形的粒子，安息较愈小；粉尘含水率愈大，安息角愈大。粉尘安息角是粉尘的动力特性之一，是设计除尘设备（如贮灰斗的锥体）和管（倾斜角）的主要依据。 安息角其实就是休止角。 常见材料的安息角 序号物料名称密度\t/m^3 运动安息角\（°）静止安息角\（°） 1 无烟煤（干、小）0.7～1.0 27～30 27～45 2 烟煤0.8～1.0 30 35～45 3 褐煤0.6～0.8 35 35～50 4 泥煤0.29～0. 5 40 45 5 泥煤（湿）0.55～0.65 40 45 6 焦炭0.36～0.53 35 50 7 木炭0.2～0.4 - - 8 无烟煤粉0.84～0.89 - 37～45 9 烟煤粉0.4～0.7 - 37～45 10 粉状石墨0.45 - 40～45 11 磁铁矿 2.5～3.5 30～35 40～45 12 赤铁矿 2.0～2.8 30～35 40～45 13 褐铁矿 1.8～2.1 30～35 40～45 14 硫铁矿（块）- 45 15 锰矿 1.7～1.9 - 35～45 16 镁砂（块） 2.2～2.5 - 40～42 17 粉状镁砂 2.1～2.2 - 45～50 18 铜矿 1.7～2.1 - 35～45 19 铜精矿 1.3～1.8 - 40 20 铅精矿 1.9～2.4 - 40 21 锌精矿 1.3～1.7 - 40 22 铅锌精矿 1.3～2.4 - 40 23 铁烧结块 1.7～2.0 - 45～50 24 碎烧结块 1.4～1.6 35 -
光学接触角测量仪可以记录液滴图像并且自动分析液滴的形状.液滴形状是液体表面张力、重力和不同液体样品的密度差和湿度差及环境介质的函数.在固体表面上，液滴形状和接触角也依赖于固体的特性（例如表面自由能和形貌）.使用液滴轮廓拟合方法对获得的图像进行分析，测定接触角和表面张力.使用几种已知表面张力的液体进行接触角测试可以计算得到材料的表面自由能. 作为光学方法，光学接触角测量仪的测量精度取决于图片质量和分析软件.Attension光学接触角测量仪使用一个高质量的单色冷LED光源以使样品蒸发量降到最低，高分辨率数码镜头、高质量的光学器件和精确的液体拟合方法确保了图片质量. 一、影像分析法接触角测试仪原理 影像分析法是通过滴出一滴满足要求体积的液体于固体表面，通过影像分析技术，测量或计算出液体与固体表面的接触角值的简易方法.作为影像分析法的仪器，其基本组成部分不外乎
光源、样品台、镜头、图像采集系统、进样系统.简单的一个影像分析法可以不含图像采购系统，而通过镜头里的十字形校正线去直接相切于镜头里观察到的接触角得到. 计算接触角的方法通常基于一特定的数学模型，如液滴可被视为球或圆椎的一部分，然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值.Young-Laplace方程描述了一封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系，可用来准确地描述一轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出其接触角. 仪器基本组成：光源、样品台、镜头、图像采集系统、进样系统. 二、插板法接触角测试仪原理 固体板插入液体时，只有板面与液体的夹角恰好为接触角时液面才直平伸至三相交界处，不出现弯曲.否则，液面将出现弯曲现象.因此，改变板的插入角度直至液面三相交界处附近无弯曲，这时，板面与液面的夹角即为接触角.
各种物料的休止角和容重与物料的水分。粒度及性质有关，确切的数据必须根据项目的资料定.下列数据仅供设计参考. 物料名称容重(t/m3) 休止角(°) 机械输送气力输送堆场或储库进料装载放料自流石灰石25mm 1.4~1.5 1.7 1.4~1.5 37 45 泥灰岩25mm 1.25 1.25 40 55 粘土25mm 1.4 1.6 1.4 硫铁矿渣0.9~1.0 1.1~1.2 0.9~1.0 铁矿石25mm 2.1 2.4 2.1 37 硫铁矿25mm 1.9 2.2 1.9 37 43 干砂 1.5 1.6 1.5 42 45 铝矾土25mm 2.4 2.6 2.4 高岭土25mm 2.2 2.6 2.2 火山灰0.8 1.2 0.9 38 粉煤灰0.6 1.4 0.8 45 白垩25mm 1.8 2.7 1.8 石英25mm 1.5 1.5 砂岩25mm 1.4 1.4 37 火山灰0.8 1.2 0.9 38 石膏25mm 1.4 1.6 1.4 40 页岩25mm 1.2~1.4 1.2~1.4 熟料25mm 1.3~1.4 1.5 27 32 白水泥熟料25mm 0.7 0.7 25 30 原煤25mm 0.7~0.8 0.8~0.9 37 45 高炉矿渣25mm 0.6~0.8 0.6~0.8 35~45 煤粉0.5 0.4 0.6 生料 粗料 1.0 0.8 细粉0.7~0.9 0.6~0.8 1.1~1.2 30 45 水泥 30 60 细粉(灰) 1.2 1.0 1.4~1.25 30 60 细粉(白) 1.0 0.8 1.2~1.0 粗料 1.2 1.0 0.6 0.8 粉煤灰0.6~0.7 窑灰0.3~0.5 0.3~0.5 0.7 65 物料名称容重(t/m3) 一般 窑皮 1.8~2.5 辊压机料饼 2.2~2.5 普通高铝砖 2.2~2.5 普通粘土砖 2.0~2.1 铬镁砖 2.8~3.0
如何选用接触角测量仪 什么是接触角 接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。 若θ<90°，则固体是亲液的，即液体可润湿固体，其角越小，润湿性越好；若θ>90°，则固体是憎液的，即液体不润湿固体，容易在表面上移动，不能进入毛细孔。 润湿过程与体系的界面张力有关。一滴液体落在水平固体表面上，当达到平衡时，形成的接触角与各界面张力之间符合下面的杨氏公式(Young Equation): γs,g = γs,l + γg,l×cosθ 由它可以预测如下几种润湿情况： 1)当θ=0，完全润湿； 2)当θ﹤90°，部分润湿或润湿； 3)当θ=90°，是润湿与否的分界线； 4)当θ﹥90°，不润湿； 5)当θ=180°，完全不润湿。 毛细现象中液体上升、下降高度h。h的正负表示上升或下降。 浸润液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降，接触角为钝角。 上升高度h=2*表面张力系数/(液体密度*重力加速度g*液面半径R)。 上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/(液体密度*重力加速度g*毛细管半径r)。 润湿性问题与采矿浮选、石油开采、纺织印染、农药加工、感光胶片生产、油漆配方以及防水、洗涤等都有密切关系。 The contact angle is the angle at which a liquid/vapor interface meets the solid surface. The contact angle is specific for any given system and is determined by the interactions across the three interfaces. Most often the concept is illustrated with a small liquid droplet resting on a flat horizontal solid surface. The shape of the droplet is determined by the Young Relation. The contact angle plays the role of a boundary condition. Contact angle is measured using a contact angle goniometer. The contact angle is not limited to a liquid/vapour interface; it is equally applicable to the interface of two liquids or two vapours. 接触角现有测试方法通常有两种:其一为外形图像分析方法;其二为称重法.后者通常称为润湿天平或渗透法接触角仪.但目前应用最广泛,测值最直接与准确的还是外形图像分析方法. 外形图像分析法的原理为,将液滴滴于固体样品表面,通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像, 再运用数字图像处理和一些算法将图像中的液滴的接触角计算出来. 计算接触角的方法通常基于一特定的数学模型如液滴可被视为球或圆椎的一部分,然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值。Young-Laplace方程描述了一封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系，可用来准确地描述一轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出其接触角。 接触角并不复杂，通俗的说，就是液滴在固体表面自然形成的半圆形态相对于固体平面的外切线。接触角的应用非常广泛，甚至可以说涉及到身边的每个细节，比如我们希望汽车玻璃上不沾雨水、但反之我们希望汽车钢板上的油漆永不脱落。其他比如农药和蔬菜叶面、涂料和内外墙面、绝缘油和绝缘材料、纳米材料表面改性等等，从教学科研、工农业生产到日常生活，举不胜举。 JC2000系列接触角/界面张力测量仪主要用于测量液体对固体的接触角，即液体对固体的浸润性，也可测量外相为液体的接触角。该仪器能测量各种液体对各种材料的接触角, 例如块
粉体的流动性 2012-01-16 12:01:04 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 粉体的流动性（flowability）与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关，加上颗粒之间的内摩擦力和粘附力等的复杂关系，粉体的流动性无法用单一的物性值来表达。然而粉体的流动性对颗粒剂、胶囊剂、片剂等制剂的重量差异影响较大，是保证产品质量的重要环节。粉体的流动形式很多，如重力流动、振动流动、压缩流动、流态化流动等，相对应的流动性的评价方法也有所不同，当定量地测量粉体的流动性时最好采用与处理过程相对应的方法，表12-7列出了流动形式与相应流动性的评价方法。 流动形式与其相对应的流动性评价方法 种类 现象或操作流动性的评价方法 重力流动 瓶或加料斗中的流出 旋转容器型混合器，充填 流出速度，壁面摩擦角 休止角，流出界限孔径 振动流动振动加料，振动筛 充填，流出 休止角，流出速度， 压缩度，表观密度 压缩流动压缩成形（压片）压缩度，壁面摩擦角内部摩擦角 流态化流动流化层干燥，流化层造粒 颗粒或片剂的空气输送 休止角，最小流化速度 （一）流动性的评价与测定方法 1．休止角 休止角（angle of repose）是粉体堆积层的自由斜面与水平面形成的最大角。常用的测定方法有注入法，排出法，倾斜角法等，如图12-10所示。休止角不仅可以直接测定，而且可以测定粉体层的高度和圆盘半径后计算而得。即tanθ=高度/半径。 休止角是粒子在粉体堆体积层的自由斜面上滑动时所受重力和粒子间摩擦力达到平衡而处于静止状态下测得，是检验粉体流动性的好坏的最简便的方法。休止角越小，摩擦力越小，流动性越好，一般认为θ≤40°时可以满足生产流动性的需要。粘附性粉体 （sticky powder）或粒子径小于100～200μm以下粉体的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。值得注意的是，测量方法不同所得数据有所不同，重现性差，所以不能把它看作粉体的一个物理常数。 2．流出速度 流出速度（flow velocity）是将物料加入于漏斗中测定全部物料流出所需的时间来描述，测定装置如图12-11所示。如果粉体的流动性很差而不能流出时加入100μm的玻璃球助流，测定自由流动所需玻璃球的量（w%），以表示流动性。加入量越多流动性越差。 3．压缩度 压缩度（compressibility）将一定量的粉体轻轻装入量筒后测量最初松体积；采用轻敲法（tapping method）使粉体处于最紧状态，测量最终的体积；计算最松密度ρ0与最紧密度ρf；根据公式12-31计算压缩度c。
2.1 接触角定义 当液滴自由地处于不受力场影响的空间时，由于界面张力的存在而呈圆球状。但是，当液滴与固体平面接触时，其最终形状取决于液滴内部的内聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图1所示。 图1 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，即 θγγγcos ///A L L S A S += （1） 式中γS/A 、γL/A 、γS/L 分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ为液体与固体间的界面和液体表面的切线所夹（包含液体）的角度，称为接触角（contact angle ），θ在00-1800之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度，θ＝90o 可 作为润湿与不润湿的界限，θ<90o 时可润湿，θ>90o 时不润湿。 2.2 润 湿 润湿(wetting)的热力学定义是，若固体与液体接触后体系（固体和液体）的自由能G 降低，称为润湿。自由能降低的多少称为润湿度，用W S/L 来表示。润湿可分为三类：粘附润湿（adhesional wetting ）、铺展润湿（spreading wetting ）和浸湿（immersional wetting ）。可从图2看出。 图2 三类润湿
（1）粘附润湿 如果原有的1m2固面和1m2液面消失，形成1m2固-液界面，则此过程的 W A S/L为： W A S/L＝γS/A+γL/A-γS/L （2） （2）铺展润湿 当一液滴在1m2固面上铺展时，原有的1m2固面和一液滴（面积可忽略 不计）均消失，形成1m2液面和1m2固－液界面，则此过程的W S S/L为： W S S/L＝γS/A-γL/A-γS/L （3） （3）浸湿 当1m2固面浸入液体中时，原有的1m2固面消失，形成1m2固－液界面，则此过程的W I S/L为： W I S/L＝γS/A-γS/L （4） 对上述三类润湿，γS/A和γS/L无法测定，如何求W S/L？分别讨论如下： ①粘附润湿 将（1）式代入（2）式，可得：W A S/L＝γL/A（1+cosθ）（5） 因液体表面张力γL/A为已知，故只需测定接触角θ即可求出W A S/L。 ②铺展润湿 将（1）式代入（3）式，可得：W S S/L＝γL/A（cosθ-1） 因cos≤1，故W S S/L≤0。但W S/L是自由能降低，结果表示可以有一个自由能增加或不变的自发过程。这显然违反热力学第二定律。错误在于误用了（1）式，此式只适用于平衡态。若液滴自动铺展以完全盖住固面，这就表示液滴与固面不成平衡态，所以不能将（1）式代入（3）式中。这里应该指出，不能将铺展润湿认为θ＝00，而在此情况下根本没有接触角。θ＝00的正确理解应是有一个角，恰好等于0o。 设有固体与压力逐渐增加的蒸气接触以吸附此蒸气，当压力达到饱和蒸气压P0时，固面上即有一层极薄的液体。由Gibbs吸附原理知，表面自由能降低＝ RT?Γ0 0ln P P d。因此，W S S/L＝γS/A-γL/A-γS/L ＝RT?Γ0 0ln P P d（6） ③浸湿 将式（6）中的γL/A去掉，即得W I S/L： W I S/L＝γS/A -γS/L ＝RT?Γ0 0ln P P d（7） 由（5）式可知，当θ＝0o时，cosθ＝1，W A S/L＝2γL/A，自由能降低为最大，则认为固体完全被液体润湿；当θ＝180o时，cosθ＝-1，W A S/L＝0，自由能降低为0，则固体完全不被液体润湿，即完全不润湿。这种情况是理想的，因为液体与固体之间多少有一些相互吸引力存在。
检测粉末的流动的方法有那些 对于这个疑问困扰着很多做粉末的客户，一些食品、药品、生物制 药行业粉末各行各业都有这样的一些疑问，今天呢，针对这些疑问，我写了一篇我自己的感想和经验在里面，如果有兴趣的话也可以添 加我的微信了解更多哦。 关于粉体流动特性主要用于评价粉体流动特性，我们厂用的检测方 法是休止角、崩溃角、平板角、分散度、松装密度、振实密度等参数。我把这些相关的定义发给你们了解下，这样的话对于粉末的研 究是很有帮助的。 振实密度：振实密度是指粉体装填在特定容器后，对容器进行振动，从而破坏 粉体中的空隙，使粉体处于紧密填充状态后的密度。通过测量振实 密度可以知 道粉体的流动性和空隙率等数据。(注：金属粉等特殊粉体的振实密 度按相应的 标准执行)。 松装密度：松装密度是指粉体在特定容器中处于自然充满状态后的 密度。该指 标对存储容器和包装袋的设计很重要。(注：金属粉等特殊粉体的松 装密度按相 应的标准执行)。 休止角：粉体堆积层的自由表面在静平衡状态下，与水平面形成的 最大角度叫 做休止角。它是通过特定方式使粉体自然下落到特定平台上形成的。休止角对 粉体的流动性影响最大，休止角越小，粉体的流动性越好。休止角 也称安息角、 自然坡度角等。 崩溃角：给测量
休止角的堆积粉体以一定的冲击，使其表面崩溃后圆锥体的底 角称为崩溃角。 平板角：将埋在粉体中的平板向上垂直提起，粉体在平板上的自由表面（斜面） 和平板之间的夹角与受到震动后的夹角的平均值称为平板角。在实际测量过程 中，平板角是以平板提起后的角度和平板受到冲击后除掉不稳定粉体的角度的 平均值来表示的。平板角越小粉体的流动性越强。一般地，平板角大于休止角。 分散度：粉体在空气中分散的难易程度称为分散度。测量方法是将10 克试样从 一定高度落下后，测量接料盘外试样占试样总量的百分数。分散度与试样的分 散性、漂浮性和飞溅性有关。如果分散度超过 50%，说明该样品具有很强的飞溅 倾向。 说了这么多的定义之后，小伙伴们你们有什么感触呢，是不是感觉到一下子就懂得了粉末流动性意义呢？
超高温表面张力及接触角测试模块 型号：SL200HT系列 -极端环境下的影像分析法界面化学分析系统 SL200HT系列超高温表面张力及接触角测试模块，是 专门针对温度条件要求非常特殊的行业如矿物、冶金、 制陶、瓷釉、焊接、半导体、玻璃、合金材料研制和 煤炭等行业的影像分析法界面化学分析系统。整机包 括了特殊设计的超高温炉膛以及专业的光学成像系 统、精密机械调整结构等，可用于分析高温熔液与其 他固体材料之间的接触角值以及高温熔液与空气或其 他惰性气体的表面张力或界面张力值。 超高温条件下的接触角及表面张力测试： 在固体水平平面上滴上一滴液滴，在固体表面上的固－液－气三相交界点处由其气－液界面和固－液界面两切线把液相夹在其中时所形成的角称为接触角。 1、超高温条件下的接触角测试：通常情况下， 小块的被测物体在高温加热后，熔液形成的液 滴的形状受重力影响而不形成一个球冠。此时 接触角的测量通常采用Young-Laplace拟合 技术（ADSA?）。 2、超高温条件下的熔液表面张力测试：在超 高温熔化的条件下，被测物的熔液外形轮廓可 以用以表征其表面化学性质。采用停滴法 （Sessile drop method）,通过分析液滴的轮 廓并将使用Young-Laplace方程，就可以分析得到熔液的表面张力值及其相应的体积大小。 Young-Laplace拟合技术以及ADSA?界面化学分析系统CAST?3.0 本系统通过摄录下单张或基于时间变化的多张液滴（Drop）或气泡 （Bubble）的图像，采用亚像素级的图像识别技术分析所捕捉到的图像中 的关键信息如图像边缘等，利用有限的如密度、重力加速度、时间等参数， 通过复杂的数学分析模型（Young-Laplace方程曲线拟合），将液滴轮廓 边缘曲线与数学模型分析得出的的理论曲线通过特殊图像曲线拟合技术 进行优化分析，进而得出如液－气表面张力值、液－液界面张力值、固－ 气接触角值、液－液－固三相体系接触角值等物理化学参数。
摘要 本文以粉体颗粒状态与流动性的关系为研究重点，采用粉体特性综合测试仪，分别测试了8个粉体样品的休止角、平板角、松装密度、振实密度、分散度等参数，得到样品的Carr流动性指数，评价了8个样品的流动性；通过激光粒度分析仪测了粉体的平均径、中位径、峰值径以及累积百分率处粒子的粒径以及粒径分布；用图形图像分析仪测试分析了样品的粒形。对样品的流动性与粉体粒形、粒径及其颗粒分布的关系进行了分析。分析结果表明，8个样品流动性好坏依次为：2号>1号>4号>5号>3号>6号>8号>7号。粉体的流动性与颗粒的球形度成正比，球形度越大，流动性越好。8个样品中2号球形度最大、流动性最好，7号球形度最小，流动性最差。 关键词：粉体流动性Carr指数粒形粒径
abstract This paper focuses on the research of the relationship between the powder particles state and liquidity, and respectively tests the angle of repose, flat angle, apparent density, tap density and dispersion and other parameters of eight samples. Carr index table is referred and Carr indexes are obtained. The liquidity performance of the eight samples in sequence is: No.2 > No.1 >No.4 > No.5 > No.3 >No.6 > No.8 > No. 7. The median diameter, the number average diameter and the cumulative percentage of the particle size and size distribution of particles of the powder are measured by laser particle size analyzer. Besides, the particle shape of the sample is tested by image analyzer and analyzed. The results show that the liquidity of powder is in direct proportion to the spherical degree of particle, namely, the greater the spherical degree is, and the better liquidity is. In the eight samples, spherical degree of No. 2 is the largest and its liquidity is the best; spherical degree of No. 7 is the smallest and its liquidity is the worst. Keywords: Powder; Liquidity; Carr Index; Particle Shape; Particle Size
[键入文字] 常用材料的安息角影响粉体流动性的因素 安息角指得是散料堆放保持的停止自然溜下的一种临界状态，也叫休止角。打个 比方，粉料堆(沙子)推起来的表面和水平面形成的一种不流动的平衡状态角度。我们今天来了解一下常用材料的安息角以及影响影响粉体流动性的因素吧! 安息角指得是散料堆放保持的停止自然溜下的一种临界状态，也叫休止角。打个比方，粉料堆(沙子)推起来的表面和水平面形成的一种不流动的平衡状态角度。我们今天来了解一下常用材料的安息角以及影响影响粉体流动性的因素吧! 一、常用材料的安息角 粉尘静止角也就是粒子安息角，大多的粒子尘安息角为35°到40°,安息角是和粉尘的种类、形状和含水率有着莫大的关系的。比方说同一种粉尘，含水率越大的话，安息角也会越大。而同一种粉尘它的形状越大的话，安息角就会越小。粉尘的安 息角是它动力特性之一。下面是常用材料的安息角，供大家参阅一下。 三、影响粉体流动性的因素 我们来说下影响粉体流动的一些因素，首先要了解粒子物体本身的特性，还要知道 粒子的大小、分布、形态和表面粗糙度。 1、一般认为粒子的粒径大于200μm 时，粉体的流动性表现的就会很好，这个时候安息角就会较小。而当粒径在200-100μm 的时候，粒径减小了粒子的摩擦力增大，安息角就会增大，流动性也就变差了。。 2、当粒子表面粗糙性呈球形粉体的时候，粒子就会在流动时候滚动，摩擦力就变小了，因此流动性就比较好了。如果粒子表面是一种针状或者片状的话，摩擦力就比较 大了，流动性就没有那么好了。也就是说粒子表面越粗糙的话，安息角也会越大，流 动性的话，想对来说就就比较差了。 1
粉体流动性的测定 一、实验目的 1. 掌握测定休止角的方法以评价颖粒的流动性。 2. 熟悉润滑剂或助流剂及其用量对颗粒流动性的影响。 二、实验原理 药物粉末或颗粒的流动性是固体制剂制备中的一项重要物理性质，无论原辅料的混匀、沸腾制粒、分装、压片工艺过程都与流动性有关。特别是在压片工艺过程中，为了使颗粒能自由连续流入冲模，保证均匀填充，减少压片时对冲模壁的摩擦和黏附，降低片重差异，必须设法使颗粒具有良好的流动性。 影响流动性的因素比较复杂，除了颗粒间的摩擦力、附着力外，颗粒的粒径、形态、松密度等，对流动性也有影响。目前在改善颗粒流动性方面的措施，主要从改变粒径和形态，添加润滑剂或助流剂等方面着手。本实验首先制成颗粒，使粒径变大，然后添加润滑剂或助流剂以改善流动性。 表示流动性的参数，主要有休止角、滑角、摩擦系数和流动速度等。其中以休止角比较常用，根据休止角的大小，可以间接反映流动性的大小。一般认为粒径越小，或粒度分布越大的颗粒，其休止角越大；而粒径大且均匀的颗粒，颗粒间摩擦力小，休止角小，易于流动。所以休止角可以作为选择润滑剂或助流剂的参考指标。一般认为休止角小于30℃者流动性好，大于40℃者流动性不好。 休止角是指粉末或颗粒堆积成最陡堆的斜边与水平面之间的夹角。图1为本实验测定休止角的装置。具体测定方法，将粉末或颗粒放在固定于圆形器皿的中心点上面的漏斗中，圆形器皿为浅而已知半径为r（5cm左右）的培养平皿。粉末或城粒从漏斗中流出，直至粉末或颗粒堆积至从平皿上缘溢出为止。测出圆锥陡堆的顶点到平皿上缘的高h，休止角即为下式
中的φ值： tanφ＝h/r 在使用上述方法测定时，为了使颗粒从漏斗中流出的速度均匀稳定，使测定的结果重现性好，可将2～3个漏斗错位串联起来，即上一个漏斗出口不对准下一个漏斗出口，使粉末或颗粒尽可能堆成陡的圆锥体（堆）。 三、实验内容 （一）测定粉末的休止角 取淀粉、糊精各15g混合均匀，测定混合粉末的休止角（三次）。 （二）制备空白颗粒 1．处方 淀粉15g 糊精15g 10％淀粉浆适量 2．操作将淀粉与糊精混匀后，用适量10％淀粉浆制成适宜的软材，过18目筛，制湿颗粒，60℃烘干，过16目筛整粒备用。 （三）测定颗粒的休止角 取颗粒，用60目筛筛去细粉，不加助流剂，测定休止角（三次）； 分别以不同量的滑石粉（1%、3%、6%、10%）作为助流剂，与颗粒混匀后，测定休止角（各三次），作图，找出滑石粉起最好助流作用的用量。 最后将以上实验结果进行比较。 3. 操作注意 空白颗粒宜紧密整齐。制备软材时，粘合剂的量须加至制得的软材在过筛后不出现明显细粉，也不呈条状为宜。整粒后，以60-80目筛筛去细粉，以减少影响测定流动性的因素。 四、结果与讨论 1. 将测得锥体高、底半径并计算得休止角，φ＝arc tan（h/r） 2. 最佳用量的确定：以休止角（φ）为纵座标，助流剂用量为横座标作图，找出峰值。 3. 讨论本实验粉末与颗粒的流动性以及在颗粒中加入润滑剂或助流剂后，改善顺粒流动性的情况。
胶体与表面化学Colloid and Surface Chemistry 综述题目接触角技术 学生姓名 所在学院化学化工学院 专业及班级 完成日期
接触角技术 摘要：接触角作为材料表面润湿性能的重要参数之一，通过测量接触角可以获得材料表面固-液、固-气界面相互作用的许多信息。本文首先探讨了接触角测量的理论依据、常用方法、Young方程的适用范围以及接触角滞后的影响因素，然后详细介绍了接触角测量技术所取得的最新研究成果。最后对接触角测量方法的发展进行阐述，总结了接触角测量技术在石油工业、浮选工业、医药材料、芯片检测、无毒低表面能防污材料测试表征方面的应用，为扩大接触角测量技术在其它领域的应用提供一些启发。 关键词：接触角，测量，应用 0. 前言 接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类型示于图1。 图1 各种类型的润湿 当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图2所示。
粉 * 体 * 圈 粉体流动性概念及粉体流动性检测方法 一、粉体流动性基本概念 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。对颗粒制备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。 粉体之所以流动，其本质是粉体中粒子受力的不平衡，对粒子受力分析可知，粒子的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等，对粉体流动影响最大的是重力和颗粒间的黏附力。 影响粉体流动性的因素非常复杂，粒径分布和颗粒形状对粉体的流动性具有重要影响。此外，温度、含水量、静电电压、空隙率、堆密度、粘结指数、内部摩擦系数、空气中的湿度等因素也对粉体的流动性产生影响。 二、影响粉体流动性的主要因素 1、粉体的粒度分布：随着粉体粒度的减小，粉体之间分子引力、静电引力作用逐渐增大，降低粉体颗粒的流动性；其次，粉体粒度越小，粒子间越容易吸附、聚集成团，黏结性增大，导致休止角增大，流动性变差；再次，粉体粒度减小，颗粒间容易形成紧密堆积，使得透气率下降，压缩率增加，粉体的流动性下降。 2、粉体颗粒形貌形：除了颗粒粒径意外，颗粒形态对流动性的影响也非常显著。粒径大小相等，形状不同的粉末其流动性也不同。显而易见，球形粒子相互间的接触面积最小，其流动性最好。针片状的粒子表面有大量的平面接触点，以及不规则粒子间的剪切力，故流动性差 3、粉体温度：热处理可使粉末的松装密度和振实密度会增加。因为，温度升高后粉末颗粒的致密度提高。但是当温度升高到一定程度后，粉体的流动性会下降，因在高温下粉体的黏附性明显增加，粉粒与粉体之间或者粉体与器壁之间发生黏附，使得粉体流动性降低。如果温度超过粉体熔点时，粉体会变成液体，使黏附作用更强
接触角计定义： 专业用于测量固体表面自由能的专业测量/测定仪器，通过白金板法、悬滴法、插板法等原理，实现精确固体表面自由能的表现之一接触角值的测量。同时，利用软件技术，可能测得动态接触角值，如前进角/后退角、倾斜角、滚动角等以及随时间变化的接触角测试等。 接触角计测试基本原理 接触角计因为测试技术不同，我们通常能够找到多种方法测试接触角。而应用这些接触角测试技术，我们的生产厂就能够生产出各种原理的接触角计。 1、影像分析法(角测量仪Goniometry)接触角计： 影像分析法是通过滴出一滴满足要求体积的液体于固体表面，通过影像分析技术，测量或计算出液体与固体表面的接触角值的简易方法。作为影像分析法的仪器，其基本组成部分不外乎光源、样品台、镜头、图像采集系统、进样系统。最简单的一个影像分析法可以不含图像采购系统，而通过镜头里的十字形校正线去直接相切于镜头里观察到的接触角得到。 作为动态接触角测试系统的应用，如我们测试前进角θA和后退角θR时，我们可以通过控制进样量来实现，如我们想测前进角θA，我们就可以增加液体量；如我们想测后退角θR时，我们可以减少液体量。当然，我们也可以让样品台倾斜，直接测得倾斜角，而此时，我们必须使用高速相机进行图像采集。 标准的影像分析系统会采用CCD摄像和图像采集系统，同时，通过软件分析接触角值。 影像分析法接触角计的优点 影像分析法接触角计可使用环境远高于力测量法，我们可以容易测得各种外形品的接触角值。而力测量法接触角计对于材质的均匀度以及平整性均有较高的要求。我们更可以用于测试高温条件下的样品的表面张力值，如融化后的聚合物。这就是影像分析法接触角计的优点，不过影像分析法接触角计的缺点也很明显。 影像分析法接触角计的缺点 (1)影像分析法接触角计的主要缺陷在于人为误差较大。 这种缺陷主要是由于：第一、接触角切线的再现能力较差，主要是因为使用者的人为判断误差所致；第二、水平线的确认较困难，而水平线的高低不同，导致的结果也会有较大误差。 以上缺陷作为弥补办法，SL系列接触角计采用软件全自动分析方法计算接触角值。但这种方法也会受限于测试区域内是否有杂点。同时，SL系列接触角计采用高精度升降台，控制样品台水平线与软件水平线的一致，以硬件方式提升水平线的识别能力。但是，这种硬件校正水平线也会因样品不同，有时也会存在水平线无法观察到的现象。 (2)影像分析法接触角计在前进后退角测试过程中，样品进样过程的重复性较差。 液滴移转过程中，我们通常会这次进样多，这次进样少，而这样的量的变化同样会导致接触角测量值的变化。相对于力测量法测试动态接触角而言，这种缺陷是非常明显的。 (3)影像分析法接触角计无法准确测试纤维接触角和粉体接触角值 2、插板法接触角计： 也称倾板法接触角计，其原理是固体板插入液体时，只有板面与液体的夹角恰好为接触角时液面才直平伸至三相交界处，不出现弯曲。如下图B所示。否则，液面将出现如图A或C所示的弯曲现象。因此，改变板的插入角度直至液面三相交界处附近无弯曲，这时，板面与液面的夹角即为接触角。斜板法避免了作切线的困难，提高了测量的精度，但突出的缺点是液体用量较多。这在许多情况下妨碍了它