藥劑學(xué)專業(yè)知識(shí)講座

第六章粉體學(xué)基礎(chǔ)1/43第一節(jié)概述粉體學(xué)(micromeritics)是研究無數(shù)個(gè)固體粒子集合體基本性質(zhì)及其應(yīng)用科學(xué)。一般<100μm粒子叫“粉”，容易產(chǎn)生粒子間互相作用而流動(dòng)性較差；>100μm粒子叫“?！?，較難產(chǎn)生粒子間互相作用而流動(dòng)性較好。單體粒子叫一級(jí)粒子（primaryparticles)；聚結(jié)粒子叫二級(jí)粒子（secondparticle)。

2/43粉體物態(tài)特性：①具有與液體相類似流動(dòng)性；②具有與氣體相類似壓縮性；③具有固體抗變形能力。粉體學(xué)是藥劑學(xué)基礎(chǔ)理論，對(duì)制劑處方設(shè)計(jì)、制劑制備、質(zhì)量控制、包裝等都有主要指導(dǎo)意義。3/43一、粒子徑與粒度分布粉體粒子大小也稱粒度，是在空間范圍所占據(jù)線性尺寸，是決定粉體其他性質(zhì)基礎(chǔ)。具有粒子大小和粒子分布雙重含義，是粉體基礎(chǔ)性質(zhì)。對(duì)于一種不規(guī)則粒子，其粒子徑測(cè)定辦法不一樣，其物理意義不一樣，測(cè)定值也不一樣。第二節(jié)粉體基本性質(zhì)4/431.幾何學(xué)粒子徑根據(jù)幾何學(xué)尺寸定義粒子徑，一般用顯微鏡法、庫爾特計(jì)數(shù)法等測(cè)定。(1)三軸徑：在粒子平面投影圖上測(cè)定長徑l與短徑b，在投影平面垂直方向測(cè)定粒子厚度h。反應(yīng)粒子實(shí)際尺寸。（一）粒子徑表達(dá)辦法幾何學(xué)粒子徑篩分徑沉降速度相稱徑5/43(2)定方向徑（投影徑）：定方向接線徑：即一定方向平行線將粒子投影面外接時(shí)平行線間距離，記作Df。定方向等分徑：即一定方向線將粒子投影面積等份分割時(shí)長度，記作Dm。定方向最大徑：即在一定方向上分割粒子投影面最大長度,記作Dk。(3)圓相稱徑：即與粒子投影面積相同圓直徑，常用DH表達(dá)。6/43（4）球相稱徑體積等價(jià)徑：與粒子體積相同球體直徑，也叫球相稱徑。用庫爾特計(jì)數(shù)器測(cè)得，記作Dv。粒子體積V=πDv3/6

表面積相稱徑：與粒子表面積相等球直徑，記作Ds。比表面積相等徑：與粒子比表面積相等球直徑，記作Dsv。7/43粒徑相稱于在液相中具有相同沉降速度球形顆粒直徑。該粒徑根據(jù)Stocks方程計(jì)算所得，因此有叫Stocks徑，記作DStk。2沉降速度相稱徑DStk=18η(ρp-ρ1)·ght·[]1/2式中，ρp

，ρ1—分別表達(dá)被測(cè)粒子與液相密度；η—液相粘度；h——等速沉降距離；t—沉降時(shí)間。8/43又稱細(xì)孔通過相稱徑。當(dāng)粒子通過粗篩網(wǎng)且被截留在細(xì)篩網(wǎng)時(shí)，粗細(xì)篩孔直徑算術(shù)或幾何平均值稱為篩分經(jīng)，記作DA

。3篩分徑算術(shù)平均徑

DA=(a+b)/2幾何平均徑DA=(ab)1/2式中，a—粒子通過粗篩網(wǎng)直徑；

b—粒子被截留細(xì)篩網(wǎng)直徑。粒徑表達(dá)方式是（-a+b），即粒徑不大于a，大于b。9/43粒度分布表達(dá)不一樣粒徑粒子群在粉體中所分布情況，反應(yīng)粒子大小均勻程度。粒子群粒度分布可用簡單表格、繪畫和函數(shù)等形式表達(dá)。（二）粒度分布10/43頻率分布表達(dá)與各個(gè)粒徑相對(duì)應(yīng)得粒子在全粒子群中所占百分?jǐn)?shù)（微分型）累積分布表達(dá)不大于或大于某粒徑粒子在全粒子群中所占百分?jǐn)?shù)（積分型）。1.頻率分布與累積分布11/43百分?jǐn)?shù)基準(zhǔn)可用個(gè)數(shù)基準(zhǔn)、質(zhì)量基準(zhǔn)、面積基準(zhǔn)、體積基準(zhǔn)、長度基準(zhǔn)等表達(dá)。表達(dá)粒度分布時(shí)必須注明測(cè)定基準(zhǔn)，不一樣測(cè)定基準(zhǔn)，所取得粒度分布曲線也不一樣樣。不一樣基準(zhǔn)粒度分布理論上能夠互相換算。實(shí)際應(yīng)用較多是質(zhì)量和個(gè)數(shù)基準(zhǔn)分布。12/43是指由不一樣粒徑組成粒子群平均粒徑。中位徑是最常用平均徑，也叫中值徑，在累積分布中累積值正好為50%所對(duì)應(yīng)粒子徑，常用D50表達(dá)。（三）平均粒子徑13/43

粒徑測(cè)定辦法與適用范圍（四）粒子徑測(cè)定辦法測(cè)定措施粒子經(jīng)(μm)測(cè)定措施粒子經(jīng)(μm)

光學(xué)顯微鏡0.5~

電子顯微鏡0.01~

篩分法45~

沉降法0.5~100

庫爾特計(jì)數(shù)法1~600

氣體透過法1~100

氮?dú)馕椒?.03~114/43是將粒子放在顯微鏡下，根據(jù)投影像測(cè)得粒徑辦法，主要測(cè)定幾何粒徑。光學(xué)顯微鏡能夠測(cè)定微米級(jí)粒徑，電子顯微鏡能夠測(cè)定納米級(jí)粒徑。測(cè)定期應(yīng)避免粒子間重合，以免產(chǎn)生測(cè)定誤差。主要測(cè)定以個(gè)數(shù)、面積為基準(zhǔn)粒度分布。1.顯微鏡法15/43將粒子群混懸于電解質(zhì)溶液中，隔壁上設(shè)有一種細(xì)孔，孔兩側(cè)各有電極，電極間有一定電壓，當(dāng)粒子通過細(xì)孔時(shí)，粒子容積排除孔內(nèi)電解質(zhì)而電阻發(fā)生變化。利用電阻與粒子體積成正比關(guān)系將電信號(hào)換算成粒徑，以測(cè)定粒徑與其分布。測(cè)得是等體積球相稱徑，粒徑分布以個(gè)數(shù)或體積為基準(zhǔn)?；鞈覄?、乳劑、脂質(zhì)體、粉末藥品等能夠用本法測(cè)定。2.庫爾特計(jì)數(shù)法16/43是液相中混懸粒子在重力場(chǎng)中恒速沉降時(shí)，根據(jù)Stocks方程求出粒徑辦法。Stocks方程適用于100μm下列粒徑測(cè)定，常用Andreasen吸管法。測(cè)得粒徑分布是以重量為基準(zhǔn)。Stocks徑測(cè)定辦法尚有離心法、比濁法、沉淀天平法、光掃描迅速粒度測(cè)定法等。3.沉降法17/43是利用粉體比表面積隨粒徑減少而迅速增加原理，通過粉體層中比表面積信息與粒徑關(guān)系求得平均粒徑辦法。可測(cè)定100μm下列粒子，但不能測(cè)定粒度分布。4.比表面積法18/43是應(yīng)用最廣測(cè)量辦法。常用測(cè)定范圍在45μm以上。辦法：將篩子由粗到細(xì)按篩號(hào)次序上下排列，將一定量粉體樣品置于最上層中，振動(dòng)一定期間，稱量各個(gè)篩號(hào)上粉體重量，求得各篩號(hào)上不一樣粒徑重量百分?jǐn)?shù)，取得以重量為基準(zhǔn)篩分粒徑分布及平均粒徑。5.篩分法19/43系指一種粒子輪廓或表面上各點(diǎn)所組成圖像。定量描述粒子幾何形狀辦法：形狀指數(shù)和形狀系數(shù)。將粒子多種無因次組合稱為形狀指數(shù)，將立體幾何各變量關(guān)系定義為形狀系數(shù)。二、粒子形態(tài)20/431.球形度也叫真球度，表達(dá)粒子接近球體程度。某粒子球形度越接近于1，該粒子越接近于球。（一）形狀指數(shù)φ=粒子投影面相稱徑粒子投影最小外接圓直徑21/432.圓形度：表達(dá)粒子投影面接近于圓程度。Φc=πDH/L式中，DH—Heywood徑(DH=(4A/π)1/2)；

L—粒子投影周長。22/43將平均粒徑為D，體積為Vp，表面積為S粒子多種形態(tài)系數(shù)包括：

1.體積形態(tài)系數(shù)

Φv=Vp/D3

2.表面積形態(tài)系數(shù)

Φs=S/D2

3.比表面積形態(tài)系數(shù)

Φ=Φs/Φv粒子比表面積形狀系數(shù)越接近于6，該粒子越接近于球體或立方體，不對(duì)稱粒子比表面積形態(tài)系數(shù)大于6，常見粒子比表面積形狀系數(shù)在6~8范圍內(nèi)。（二）形狀系數(shù)23/43三、粒子比表面積（一）比表面積表達(dá)辦法粒子比表面積(specificsurfacearea)表達(dá)辦法根據(jù)計(jì)算基準(zhǔn)不一樣可分為體積比表面積SV和重量比表面積SW。

Sw=6/

dvs；Sv=6/dvs

Sw,Sv分別為重量和體積比表面積，

為粒子真密度，dvs體積面積平均數(shù)徑。比表面積是表征粉體中粒子粗細(xì)一種量度，也是表達(dá)固體吸附能力主要參數(shù)?？捎糜谟?jì)算無孔粒子和高度分散粉末平均粒徑。24/43直接測(cè)定粉體比表面積常用方法有：氣體吸附法氣體透過法氣體透過法只能測(cè)粒子外部比表面積，粒子內(nèi)部空隙比表面積不能測(cè)，因此不適適用于多孔形粒子比表面積測(cè)定。還有溶液吸附、浸潤熱、消光、熱傳導(dǎo)、陽極氧化原理等方法。（二）比表面積測(cè)定辦法25/43第三節(jié)粉體性質(zhì)（一）粉體密度粉體密度系指單位體積粉體質(zhì)量。由于粉體顆粒內(nèi)部和顆粒間存在空隙，粉體體積具有不一樣含義。粉體密度根據(jù)所指體積不一樣分為：真密度、顆粒密度、堆密度三種。一、密度與空隙率26/431.真密度ρt是指粉體質(zhì)量（W）除以不包括顆粒內(nèi)外空隙體積（真體積Vt）求得密度。ρt=w/Vt2.顆粒密度ρg是指粉體質(zhì)量除以包括開口細(xì)孔與封閉細(xì)孔在內(nèi)顆粒體積Vg所求得密度。ρg=w/Vg27/43是指粉體質(zhì)量除以該粉體所占容器體積V求得密度。填充粉體時(shí)，經(jīng)一定規(guī)律振動(dòng)或輕敲后測(cè)得密度稱振實(shí)密度（tapdensity）ρbt。3.堆密度ρbρb=w/Vt若顆粒致密，無細(xì)孔和空洞，則ρt=ρg一般：ρt≥ρg

＞ρbt

≥ρb28/43空隙率（porosity）是粉體層中空隙所占有比率。顆粒內(nèi)空隙率

內(nèi)=Vg-Vt/Vg=1-

g/

t粒子間孔隙率

間=V-Vg/V=1-

b/

g

總孔隙率

總=V-Vt/V=1-

b/

t（二）空隙率29/43例1：將真密度為1.5g/cm3粉體裝滿一定容積容器中，測(cè)粉體重量為45g，空隙率為70%。在同一容器中裝滿真密度為1.2g/cm3粉體，測(cè)重量為30g，求其空隙率。

V=45/(1.5*(1-70%))=100ml

空隙率=(100-30/1.2)/100=75%30/43（一）粉體流動(dòng)性粉體流動(dòng)性（flowability）與粒子形狀、大小、表面狀態(tài)、密度、空隙率等有關(guān)。對(duì)顆粒劑、膠囊劑、片劑等制劑重量差異以及正常操作影響很大。粉體流動(dòng)包括重力流動(dòng)、壓縮流動(dòng)、流態(tài)化流動(dòng)等多種形式。二、粉體流動(dòng)性與充填性31/43靜止?fàn)顟B(tài)粉體堆積體自由表面與水平面之間夾角為休止角，用

表達(dá)，

越小流動(dòng)性越好。tan

=h/r常用測(cè)定辦法有注入法、排出法、傾斜角法等，測(cè)定辦法不一樣所得數(shù)據(jù)有所不一樣，重現(xiàn)性差。粘性粉體或粒徑不大于100~200μm粉體粒子間互相作用力較大而流動(dòng)性差，對(duì)應(yīng)地所測(cè)休止角較大。粉體流動(dòng)性評(píng)價(jià)與測(cè)定辦法1.休止角32/43是將物料加入漏斗中，測(cè)量所有物料流出所需時(shí)間，即為流出速度。粉體流動(dòng)性差時(shí)可加入100μm玻璃球助流。流出速度越大，粉體流動(dòng)性越好。

2.流出速度(flowvelocity)

33/431.增大粒子大?。簩?duì)于粘附性粉狀粒子進(jìn)行造粒，以減少粒子間接觸點(diǎn)數(shù)，減少粒子間附著力、凝聚力。2.粒子形態(tài)及表面粗糙度：球形粒子光滑表面，能減少接觸點(diǎn)數(shù)，減少摩擦力。3.粒子密度：粒子密度大有助于流動(dòng)。4.含濕量：合適干燥有助于削弱粒子間作用力。5.加入助流劑影響：加入0.5%～2%滑石粉、微粉硅膠等助流劑可大大改善粉體流動(dòng)性。但過多使用反而增加阻力。粉體流動(dòng)性影響原因與改善辦法34/43粉體填充性表達(dá)辦法粉體填充性是粉體集合體基本性質(zhì)，在片劑、膠囊劑填充過程中具有主要意義。填充性可用松比容、松密度、空隙率、空隙比、充填率、配位數(shù)來表達(dá)。（二）粉體填充性35/43助流劑對(duì)充填性影響助流劑粒徑一般為40μm左右，與粉體混合時(shí)在粒子表面附著，削弱粒子間粘附從而增強(qiáng)流動(dòng)性，增大充填密度。用量為0.05%-0.1%(w/w)。36/43吸濕性(moistureabsorption)是指固體表面吸附水分現(xiàn)象。危害：可使粉末流動(dòng)性下降、固結(jié)、潤濕、液化等，甚至促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)而減少藥品穩(wěn)定性。藥品吸濕特性可用吸濕平衡曲線表達(dá)。（一）吸濕性三、粉體吸濕性與潤濕性37/43水溶性藥品在相對(duì)濕度較低環(huán)境下，幾乎不吸濕，而當(dāng)相對(duì)濕度增大到一定值時(shí)，吸濕性急劇增加，一般把這個(gè)吸濕量開始急劇增加相對(duì)濕度稱為臨界相對(duì)濕度(criticalrelativehumidity,CRH)。水溶性藥品吸濕性38/43水溶性混合物吸濕性：水溶性物質(zhì)更強(qiáng)，根據(jù)Elder假說，水溶性藥品混合物CRH約等于各成份CRH乘積，而與各成份量無關(guān)。

CRHAB=CRHA·CRHB使用Elder方程條件是各成份間不發(fā)生互相作用，因此該假說不適用于含同離子或水溶液中形成復(fù)合物體系。39/43測(cè)