粉体颗粒的物性

颗粒:人工或天然制成的粒状物。

一般指固体颗粒。

粉体:大量具有相互作用的微小固体颗粒的集合体。

粉体的特点：1、具有固体的抗变形能力；2、具有与液体相类似的流动性；3、粉体不是连续体，受压后体积缩小类似气体性质。

粉体的种类：按成因分类：自然粒体、工业粉尘、人工粒体；按粒度大小分类：粗粒、细化学活性。

可塑性能好：没有固定的外形。

流动性好：便于输送、储存、混合、成型等单元操作。

物化性质：电、磁、光、声、热；吸附、湿润；溶解；燃烧。

粉粒体：颗粒（＞100 μm）；粉体（1～100μm）；超细粉体（0.1～1μm）；纳米粉体（＜0.1μm）。

粉体的粒子学特性包括粉体粒径、粒径分布、粒子形状、密度、流动性、堆积密度、比表面积等。

尺寸分布的概念：原因：粉体是有不连续的微粒组成，属于多分散系统。

因此粉体颗粒的粒径不是单一的，通常会在一定范围内连续取值。

即颗粒的大小服从统计学规律。

粉体的力学性能，不仅与其平均粒径的大小有关，还与各种粒径的颗粒在粉体中所占的比例有关。

为了表示粉体中颗粒大小组成情况，必须要用粒度分布的概念。

定义及意义：描述粒径分布的状态。

通常是指某一粒径的颗粒在整个粉体中所占的比例。

有了粒度分布的数据，就不难求出这种粉体的某些特征值，如平均粒径等从而可以对成品粒度进行评价。

尺寸分布的基准：1．作为分散系统的粉体，其颗粒的大小服从统计学规律。

单个颗粒的粒径是在某一范围内随机取值，对整个粉体，可以用采样分析的方法来测量粒度分布。

（频率分布与累积分布）2．尺寸分布可以取个数、长度、面积、体积（或质量）等4个参数中的一个作为基准。

粒度分布的基准取决于粒度分布的测定方法。

如用显微镜法测定粒径分布时常用个数基准；用沉降法时用质量基准。

测量/描述方法：将连续的粒度分布范围分成多个离散的粒级，测出各粒级中颗粒的个数或质量百分数。

显微镜法；计数器法：个数分布数据。

筛分析法；沉降法：个数分布数据；数学函数法：概率理论或近似函数的经验法寻求数学函数，以描述粒度分布。

粉体的物理性质对填充体系的影响
天然矿物在业生产中用于填料时，除了起填充作用降低成本外，部分还能赋予材料优异的性能和新的功能，使产品性能更加优越。

填料粉体的物理及化学性能对填料的加工性能及使用性能有着极大的影响。

 本篇将为大家解析粉体的物理性质对填充体系的影响。

矿物填料的物理特性，主要考虑粒径大小、粒径分布、颗粒形状、比表面积、吸油值、硬度等。

 一、填料的分类
 美国学者HurlLut将填料的化学组成按氧化物、盐、单质和有机物做大致的划分。

 按填料的作用分类：普通填料和功能型填料，前者增加制品的体积或数量、降低制品的成本，后者改善制品的性能或赋予制品某些新的功能。

 各种填料在塑料制品中的功能如下表所示：
 二、矿物填料的物理性质
 1、粒径、粒径分布
 填料颗粒的粒径和粒径分布是粉体填料的重要特性之一。

填料粒径、粒径分布影响到材料制品如塑料、橡胶的力学性能；影响到造纸填料、涂布颜料及涂料的光学性能、流变性能。

 一般而言矿物粒径越小，填充材料的力学性能就越好，如添加到橡胶里的粒子，粒度越小，其撕裂强度就越大。

但同时颗粒粒径越小，实现其均匀分散就越困难。

另外，颗粒越小，吸油值就越大，所需助剂就越多，因此加工费用就越高。

粉体的物理和化学特性如何全面表征？
粉体通常是指由大量的固体颗粒及颗粒间的空隙所构成的集合体。

组成粉体的最小单位或个体称为粉体颗粒。

粉体的重要特性可以分为四类：（1）物理特性，（2）化学成分，（3）相成分，（4）表面特性。

粉体的这些特性对坯体的颗粒堆积均匀性和烧结过程中的微观结构变化有很大的影响，下面就粉体特性的表征方法做简要概述。

 一、粉体粒度、粒度分布分析
 1、粉体颗粒粒度定义
 粉体一般由不同尺寸的颗粒组成，这些尺寸分布在某一范围内。

对不规则形状颗粒的尺寸定义有很多种，我们关注的一般是平均颗粒尺寸，根据定义不同有三种：线性平均粒径、表面平均粒径和体积平均粒径。

 颗粒形状对流动性和粉末堆积程度有一定影响，一般倾向于球形和等轴状粉末的使用，因为它们能提升固体的堆积同质性。

 表1不同颗粒尺寸名称及定义
 2、粉体粒度及粒度分布表征方法
 粉体粒度及粒度分布表征方法主要有：筛分法、显微分析法、沉积法、激光法、电子传感技术、X射线衍射法。

目前最常用的粒度分析方法是采用激光粒度分析仪。

 激光粒度分析仪
 粉体粒度测试方法对比表：
 二、粉体形貌分析
 表面形貌表征技术基于微观粒子（原子、离子、中子、电子等）之间的。

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粉体物性测试振实密度休止角崩溃角流动性指数
粉体物性是粉体材料的基本特性，研究粉体物性对粉体生产、加工、包装、运输、储存、应用等具有重要的实际意义。

比如：
a.设计储料仓的锥度时要考虑休止角和崩溃角；
b.设计包装袋或包装桶时要考虑振实密度和松装密度；
c.在管路中用气体输送粉体时要考虑流动性指数和喷流性指数等等。

粉体物性有如此多的实际意义，对粉体物性的测试意义重大。

10.均齐度：均齐度是粒度分布的D60和D10的比值。

11.凝集度：凝集度是一种根据粉体在筛分时表现的特性，对于颗粒内应力的作出的解释性
测量的一个指标。

12.流动性指数：流动性指数是休止角、压缩度、平板角、均齐度、凝集度等项指数的加权
和。

流动性指数与压缩度有关。

13.喷流性指数：喷流性指数是流动性指数、崩溃角、差角、分散度等项指数的加权和。

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。

颗粒粉末粉体学国标发布，2019年7月1日起实施近日，国家标准化管理委员会发布了GB/T 31057.2-2018《颗粒材料物理性能测试第2部分：振实密度的测量》、GB/T 31057.3-2018《颗粒材料物理性能测试第3部分：流动性指数的测量》，适用于平均粒径为5μm~5mm的粉体材料的振实密度、流动性指数的测量。

制药行业颗粒剂、片剂、散剂、大部分胶囊剂和粉针剂等颗粒/粉体均在此范围内。

有关这两份标准的解读如下：流动性指数 flow index关于流动性指数flow index，标准通过综合评价颗粒材料休止角、压缩度、抹刀角、均齐度和凝集度来计算颗粒的流动性。

休止角 angle of repose休止角为粉体堆积层的自由表面在静止平衡状态下与水平面形成的最大角度也称静止角.[GB/T 16418- 2008,定义 2.2.5.4]测试方法：将颗粒材料从一定高度通过漏斗落在水平的金属板上,形成一个圆锥体,测量圆锥体的锥面和底面的夹角,可得出休止角。

也可由所得到的圆锥体的直径和高度计算出休止角。

装置颗粒物理性能的测量装置如图所示。

颗粒物理性能测量装置漏斗锥度60°士0.5°,流出口直径10mm。

漏斗中心与下部料盘中心应在一-条垂线上,流出口底沿与盘面距离80 mm士2 mm,料盘直径80 mm。

抹刀角 angle of spatnla抹刀角是指：将埋在粉体中的平板向上垂直提起，粉体附在垂直平板上的自由表面(斜面)和平板之间的夹角与其受到震动后的夹角的平均值，也称平板角。

测试方法：颗粒材料附着在垂直平板上的自由表面(斜面)和平板之间的夹角与受到震动后的相应夹角的平均值。

抹刀角反映颗粒之间的相对摩擦,其值受颗粒大小和形状、颗粒之间的附着及空隙率的影响。

抹刀角愈小，则其流动性愈强。

应按照以下程序测试：a) 使用水平仪,凋节底座支脚,使装置呈水平状态;b) 把顆粒材料加人到漏斗中,不得振动试验装置。

第6章粉体颗粒几何特性第六章粉体颗粒几何特性工程中常把在常态下以较细的粉粒状态下存在的物料，称为粉体物料，简称粉体。

或者说粉体物料是由无数颗粒组成的。

从宏观角度看，颗粒是粉体物料的最小单元。

构成粉体颗粒的大小，小至只能用电子显微镜才可看得清的几个纳米，大到用肉眼可辨别的数百微米，乃至几十毫米。

如果构成粉体的所有颗粒，其大小和和形状都是一样的，则称为单分散粉体，这种粉体在自然界中极为罕见。

大多数粉体都是由各种不同大小的颗粒所组成，而且形状各异，称这样的粉体为多分散粉体。

粉体颗粒的大小和在粉体颗粒群中所占的比例，分别称为粉体物料的粒度和粒度分布。

颗粒的大小、分布、表面形状和结构形态是粉体其它性能的基础。

粉体结构形态主要分为两种：堆积态（自由堆积和容器堆积）和悬浮态。

尽管各种粉体物料的尺寸和形态千差万别，但如果从构成看，往往可分成四种类型：原级颗粒型、聚集体颗粒型(由一次颗粒以表面叠合而成，很难分散，须用粉碎的方法才能使其解体)、凝聚体颗粒型（又称三次颗粒，由原级颗粒或聚集体以棱或角结合而成，结合力较弱）和絮凝体颗粒型（与液相介质一起构成的分散体系）。

§6-1 颗粒大小的表示方法描述单颗粒的几何特性参数主要是尺寸大小和形状。

较粗的粉体，多用“目”来表示其大小。

所谓“目”，是指一英寸长度标准试验筛（筛网）上的筛孔数量。

但为了准确表示颗粒的大小，又常用粒度来表示。

粒度是颗粒大小的一维空间线性尺寸。

对于一般颗粒，常用粒径表示。

对于立方体，可用边长表示。

颗粒的粒度是粉体诸特性中最重要的特性值，其它很多粉体技术参数都可转化为相对于粒度的关系来表示。

颗粒的粒度和形状能显著影响粉末及其产品的性质和用途。

如：水泥的强度与其细度有关；磨料的粒度和粒度分布决定其质量等级；粉碎和分级也需要测量粒度。

形状最规则的物体当然是球形物，球形颗粒只有一个线性特征尺寸，球的粒度自然就用直径这个特征尺寸表示。

而立方体颗粒的边长是其特征尺寸，可用之来表示粒度。

一、名词解释1、粉体：由大量的不同尺寸的颗粒组成的颗粒群体。

2、颗粒：能单独存在并参与操作过程，还能反应物料某种基本构造与性质的最小单元。

3、颗粒形状系数：在表示颗粒群性质和具体物理现象、单元过程等函数时，把与颗粒形状有关的诸多因素概括为一个修正系数加以考虑，该修正系数即为形状系数。

（有体积形状指数、表面积形状指数、比表面积形状指数）4、颗粒形状指数：表示单一颗粒外形的几何量的各种无因次组合。

5、粒度分布：指将颗粒群用一定的粒度范围按大小顺序分为若干粒级，各级别粒子占颗粒群总量的百分数。

6、破坏包络线：对同一粉体层的所有极限摩尔圆可以做一条公切线，这条公切线成为破坏包络线。

7、填充率：粉体所占体积与粉体表观体积的比值。

8、球形度：与颗粒等体积的球和实际粉体的表面积之比。

9、孔隙率：粉体层中空隙所占有的比率。

10、配位数：某一个颗粒与周围空间接触的颗粒个数。

11、极限应力状态：在粉体层加压不大时，因粉体层的强度足以抵御外界压力，此时粉体层外观不起变化，当压力达到某一极性状态时，此时的应力称极限应力。

粉体层就会突然崩坏，这与金属脆性材料的断裂是一致的。

12、库仑粉体：分体的破坏包络线呈一条直线，称该粉体为库仑粉体。

13、粘附性粉体：破坏包络线不经过坐标原点的粉体称为粘附性粉体。

14、主动受压粉体：由于重力作用在崩塌前将其支撑住，在崩塌时临界状态称主动态，最小应力在水平方向。

15、被动受压粉体：粉体延水平方向压缩，当粉体呀倾斜向上压动时的临界状态称为被动状态，最大主应力在水平方向。

16、堆积：17、安息角/休止角：指物料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。

（安息角越小，粉体的流动性越好）18、均化：物料在外力作用下发生速度和方向的改变，使各组分颗粒得以均匀分布。

19、粉体流动函数：固结主应力与开放屈服强度存在着一定的函数关系。

20、静态拱：物料颗粒在出口处起拱，此时正好承受上面的压力这样流动停止，此时孔口处处于静止平衡状态。

粉体粒度的定义
粉体粒度是指粉体颗粒的大小分布情况，通常用平均粒径来表示。

粉体粒度的大小和分布对于粉体的物理性质、化学性质、流动性、压实性、分散性、溶解性等都有着重要的影响。

粉体粒度的大小和分布对于粉体的物理性质有着重要的影响。

粉体的物理性质包括密度、孔隙率、比表面积、流动性等。

粉体粒度越小，比表面积就越大，孔隙率也就越高，密度就越低。

这些因素都会影响粉体的流动性，使得粉体在输送、储存、加工等过程中更容易出现堵塞、结块等问题。

粉体粒度的大小和分布还会影响粉体的化学性质。

粉体的化学性质包括反应性、稳定性、溶解性等。

粉体粒度越小，表面积就越大，与其他物质的接触面积也就越大，反应速率也就越快。

此外，粉体粒度的大小和分布还会影响粉体的稳定性和溶解性。

粉体粒度越小，稳定性就越差，溶解性就越好。

粉体粒度的大小和分布还会影响粉体的压实性和分散性。

粉体的压实性是指粉体在压缩过程中的变形能力，分散性是指粉体在液体中的分散能力。

粉体粒度越小，压实性就越好，分散性也就越好。

这是因为粉体粒度越小，颗粒之间的接触面积就越大，颗粒之间的相互作用力也就越大，从而使得粉体更容易压实和分散。

粉体粒度的大小和分布对于粉体的物理性质、化学性质、流动性、
压实性、分散性、溶解性等都有着重要的影响。

因此，在粉体的生产、加工、储存、运输等过程中，需要对粉体的粒度进行严格的控制和管理，以确保粉体的质量和稳定性。

药物制剂的粉体特性与制剂性能研究药物制剂的研究是药学领域的重要工作之一，其中药物制剂的粉体特性和制剂性能是关键因素。

本文将对药物制剂的粉体特性和制剂性能进行综合研究，并探讨其在药学领域的应用。

一、药物制剂的粉体特性研究1. 粉体的物理性质粉体的物理性质包括颗粒尺寸、表面形貌、比表面积等。

通过采用显微镜、扫描电子显微镜等仪器，可以观察到粉体的颗粒形状和表面细节，从而研究其物理性质。

同时，比表面积的测定可以用于评估粉体的活性和溶解性等指标。

2. 粉体的化学性质粉体的化学性质主要指粉体中的化学成分和药物的化学反应。

研究粉体的化学性质可以通过化学分析、红外光谱等方法进行。

这些研究可以帮助我们了解药物在制剂过程中的稳定性和反应行为。

3. 粉体的流动性粉体的流动性是指在特定条件下粉体颗粒之间相互作用的特性。

流动性的研究可以通过测定粉体的流动性指数来评估。

流动性差的粉体在制剂过程中可能会产生堵塞和分层等问题，因此流动性的研究对于药物制剂的流程控制非常重要。

二、药物制剂的制剂性能研究1. 制剂的药物释放性能药物释放性能是指药物在给药系统中的释放速度和途径。

研究药物的释放性能可以通过体外释放试验和体内药物分析等方法进行。

了解药物的释放性能有助于合理设计药物给药系统，实现药物的控释效果。

2. 制剂的稳定性药物制剂在储存和使用过程中应具有良好的稳定性。

稳定性研究可以通过加速实验和物理化学分析等方法进行。

制剂的不稳定性可能会导致药物的降解和变质，因此制剂的稳定性研究对于保证药物的质量和疗效非常重要。

3. 制剂的生物利用度制剂的生物利用度是指给药系统在体内释放药物后所表现的药理学效应。

生物利用度的研究可以通过药物动力学和药物学等方法进行。

了解制剂的生物利用度有助于评估制剂的有效性和安全性。

三、药物制剂研究的应用药物制剂的粉体特性和制剂性能研究在药学领域有着广泛的应用。

首先，这些研究可以指导药物制剂的设计和制备过程，保证药物的质量和稳定性。