第六章 粉体学基础
材料工程基础-第六章 粉末材料的成形与固结
P0—初始接触应力 ρ—相对密度
θ0—(1-ρ) a=[ρ2(ρ-ρ0)]/θ0
成形方法
压力成形
增塑成形
浆料成形
模压成形 三轴压制 等静压成形 高能成形 挤压成形 扎膜成形 楔形压制 注射成形 车坯成形
注浆成形 热压铸成形 流延法成形 压力渗滤 凝胶铸模成形 直接凝固成形
二、压力成形 1、 模压成形
压力成形
增塑成形
挤压成形 扎膜成形 楔形压制 注射成形 车坯成形
浆料成形
二、增塑成形
1、挤压（挤出）成形： 利用压力把具有塑性的粉料通
过模具挤出来成形的，模具的形状就是成形坯体的形状。
单螺杆挤出机示意图
通心粉
➢ 2、轧膜成形（滚压或辊压成形）
将粉体和粘结剂、溶剂等置于置于轧辊上混 炼，使之混合均匀，伴随吹风，溶剂逐步挥发， 形成一层厚膜； 调整轧辊间距， 反复轧制，可制 得薄片坯料。
２、 粉末在压力下的运动行为
成形工艺主要有： 刚性模具中粉末的压制（模压） 弹性封套中粉末的等静压 粉末的板条滚压 粉末的挤压
受力过程的三个阶段
第一阶段：首先粉末颗粒发生重排； 第二阶段：颗粒发生弹塑性变形； 第三阶段：颗粒断裂。
压坯密度与压制压力的关系
在压制过程中，随着压力的增加，粉 体的密度增加、气孔率降低。人们对压 力与密度或气孔率的关系进行了大量的 研究，试图在压力与相对密度之间推导 出定量的数学公式。目前已经提出的压 制压力与压坯密度的定量公式（包括理 论公式和经验公式）有几十种之多，表 中所示为其中一部分。
成形的理论基础 粉末的工艺性能 粉末在压力下的运动行为 成形方法
一、成形的理论基础
１、粉体的堆积与排列
晶胞 BCC
药剂学-第六章粉体学基础
第六章粉体学基础一、概念与名词解释12．空隙率20．临界相对湿度34．标准筛二、判断题(正确的填A，错误的填B)1．物料的粒径越小，其流动性越好。
( )2．粉体粒子的粒径影响粉体的流动性，粉粒大于200μm的粉体可自由流动。
( )3．在临界相对湿度(CRH)以上时，药物吸湿度变小。
( )4．比表面积是单位体积所具有的表面积。
( ) 5．微粉的流动性常用休止角表示，休止角愈大，其流动性愈好。
( )6．物质分轻质或重质，主要在于他们的堆密度大小，重质的堆密度大，轻质的堆密度小。
( )7．比较同一物质粉体的各种密度，其顺序是：堆密度>粒密度>真密度。
( )8．粉体的密度是用真密度进行描述。
( )9．将黏附力较大的粉体装填于模子时，孔隙率大，充填性差。
( )10．压缩速度快，易于塑性变形，有利于压缩成形。
( )11．物料受压时塑性变化所消耗的能量转化成结合能,因此该过程是可逆过程。
( )12．将黏附力较大的粉体装填于模子时孑L隙率小，充填性好。
( )13．重力流动时，堆密度也反映粉体的流动性。
( ) 14．粉末的比表面积大，压缩时接触点数多，结合强度大。
( )15．Heckel方程的斜率越大，空隙率的变化大，弹性强。
( )16．推片力的大小等于解除上冲压力后下冲中残留压力的大小。
( )17．最松堆密度与最紧密度相差越小，粉体的充填性越好。
( )18．压缩过程中压力传递率接近于1时，模壁的摩擦力小。
( )19．体积基准的平均粒度和重量基准的平均粒度在数字上相同。
( )20．粉体的附着力大，装填时孔隙率大，充填性好。
( )三、填空题1．将球体规则排列时配位数最大可达(6，8，12)个；空隙率最大可达(26％，30％，48％)。
2．某些药物具有“轻质”和“重质”之分，主要是因为其不同。
3．在药剂学中最常用来表示粉体流动性的方法是：和。
4．测定粒径的方法很多，其中以沉降法测得的是径，以电感应法测得的为径。
《粉体学基础》课件
固结性
粉体的固结性表征了颗粒间力学 作用的强度，对于产品的稳定性 和质量具有重要影响。
粉体二次加工
1
分级筛分
通过筛分将不同粒度的粉体分离，达到产品尺寸的控制。
2
压制成型
将粉体加入模具中施加压力，使其成型为各种形状的产品。
3
干燥烘烤
将湿粉体通过烘烤等方法除去水分，增强产品的稳定性和质量。
粉体工程中的流动
降低工人接触粉尘的机会，改善工作环境。
实践案例
制药行业
粉体工程在制药工艺中的应用， 如药物制剂、颗粒制备等。化工行业金属行业
粉体工程在化工生产中的应用， 如催化剂制备、粉末材料合成等。
粉体工程在金属加工中的应用， 如金属粉末冶金、金属注射成型 等。
粉体概述
粉体是由固态物质通过研磨、粉碎等方法制成的细小颗粒物质。粉体广泛应 用于各个行业，如冶金、化工、医药等。了解粉体的基本概念和特性对于进 行粉体工程及相关研究具有重要意义。
粉体的物理学性质
表观密度
粉体的密度与颗粒间的间隙分布有关，表观密 度可用于评估颗粒填充状态。
分散性
粉体的分散性对于颗粒的分散均匀度和稳定性 有着重要作用。
流动性
粉体的流动性直接影响其加工性能，了解粉体 的流变行为是优化工艺参数的关键。
比表面积
粉体的比表面积反映了颗粒间作用力的大小， 对粉体的反应性和可溶性有一定影响。
粉体的力学性质
压缩性
粉体的压缩性可通过测定其体积 的变化来评估，对加工工艺和产 品性能有重要影响。
流变性
粉体的流变性反映了颗粒受力行 为的特点，了解粉体的流变行为 对于选择合适的加工方法至关重 要。
粉体在管道、设备中的流动行为对于粉体工程的设计和优化有着重要影响。了解流动的机理和特性对于解决流 动问题具有重要意义。
药剂学重点总结
第一章绪论1. 药剂学的概念: 是将原料药制备成用于治疗，诊断，预防疾病所需的制剂的一门学科2．药物剂型（Dosage form）（简称“剂型” ）适合于疾病的诊断、治疗或预防的需要而制备的不同给药形式。
第二章药物溶液的形成理论1. 影响药物溶解度的因素药物极性溶剂：药物分子的溶剂化作用与水合作用，有机溶剂化物＞无水物＞水合物药物的多晶型：无定型＞亚稳型＞稳定型，温度，pH,同离子效应粒子大小（公式：因此我们减小粒径来增大难容性药物溶解度，如微粉化），混合溶剂a 助溶剂hydrotropy ：难溶性药物与加入的第三种物质在溶剂中形成可溶性分子间的络合物、复盐或缔合物等，以增加药物在溶剂中的溶解度。
这第三种物质称为助溶剂。
①有机酸及其钠盐：苯甲酸钠、水杨酸钠等②酰胺类化合物：乌拉坦、尿素、乙酰胺等。
b 增溶剂solubilization: 难溶性药物在表面活性剂的作用下，在溶剂中溶解度增大并形成澄清溶液的过程。
具有增溶能力的表面活性剂称增溶剂, 被增溶的物质称为增溶质。
c 潜溶剂cosolvent: 在混合溶剂中各溶剂在某一比例时，药物的溶解度比在各单纯溶剂中的溶解度大，而且出现极大值，这种现象称为潜溶，这种溶剂称为潜溶剂。
如乙醇、丙二醇。
3. 等张溶液istonic solution ：是指溶液的张力与红细胞的张力相等，也就是药物溶液与细胞接触时使细胞功能和结构保持正常，红细胞在该溶液中不发生溶血。
4. 等渗溶液：系指渗透压与血浆渗透压相等的溶液。
5. 增加难溶性药物溶解度的方法：制成可溶性盐、引入亲水基团、加入潜溶剂、加入助溶剂、加入增溶剂6 药物溶出速度方程Noyes-Wh 方程：dC/dt= KS（CS-C）=DS/Vh（CS-C）dC/dt ——溶出速度；K ——溶出速度常数; S ——固体的表面积；Cs——溶质在溶出介质中的溶解度；C——t 时间溶液中溶质的浓度。
D——溶质在溶出介质中扩散系数；V——溶出介质体积；h——扩散层的厚度。
粉体工程与设备(基础篇)知到章节答案智慧树2023年济南大学
粉体工程与设备（基础篇）知到章节测试答案智慧树2023年最新济南大学绪论单元测试1.本课程的主要内容有：参考答案:粉体的表征;粉体的堆积与填充;粉体的润湿与颗粒流体力学;粉体的基本形态第一章测试1.原级颗粒是（）形成的粉体颗粒。
参考答案:最先2.PM2.5是指环境空气中颗粒物的当量粒径小于2.5（）的颗粒物。
参考答案:微米3.下列哪一种不是粉体粒径大小的表示方法（）。
参考答案:表面积“m2”4.球形颗粒的扁平度为（）。
参考答案:15.球形颗粒的表面积形状因数为（）。
参考答案:π6.粉体物料的样品中，粒径的累积分布为50%的粒径是（）。
参考答案:中位粒径7.若一粉体符合R—R粒度分布，在R—R图上粒度分布直线越陡峭，则该粉体的（）。
参考答案:粒度分布越均匀8.标准偏差σ表示粒度频率分布的离散程度，其值越小，说明分布越（）。
参考答案:集中9.在等径球体规则填充模型中，（）填充模型空隙率最大。
参考答案:立方体填充10.粉体随机填充时，紧挨着固体表面的颗粒形成一层与表面形状相同的料层称为（）。
参考答案:壁效应第二章测试1.粉体表面的润湿角θ在90°＜θ≤180°为浸渍润湿。
参考答案:错2.形成液桥的临界湿度为65%。
参考答案:对3.颗粒在流体中沉降受到的力为重力、浮力和阻力，其中沉降速度越大阻力越大。
参考答案:对4.颗粒在流体中沉降受到的阻力与流体的雷诺数有关。
参考答案:对5.湍流区的阻力系数是雷诺数的函数，随着雷诺数变化，不是常数。
参考答案:错6.根据颗粒雷诺数的大小，球形颗粒沉降情形下大致可分为层流区、过渡区和湍流区。
参考答案:对7.在重力场中的沉降可以将细颗粒甚至胶体从流体中分离出来。
参考答案:错8.若单位时间的流量为Q，流体粘度为μ，颗粒层迎流断面面积为A，层厚为L，压力损失为ΔP，得到平均流速与ΔP成正比。
参考答案:对9.颗粒在离心场中流体内的沉降速度不大于其在重力场中的沉降速度。
5 粉体学基础
影 响 因 素
含湿量：吸湿性大，休止角大，流动性差。但当吸 湿量超过一定值后，水分起到润滑作用，流动性增 加。 加入润滑剂：可填平粗糙面而形成光滑面，减少阻 力和静电力。
改善流动性的方法
适当增加粒子径 控制含湿量：过高：流动性差；过低：易分层 添加少量细粉：添加0.5%~2%的滑石粉、微粉硅胶 等助流剂可大大改善流动性。
提高中兽药复方制剂的均匀度。 增加中兽药有效成分在体内的释放速度。 提高中兽药有效成分的生物利用度。 有利于保留生物活性成分。 节省原料，降低成本。 有利于开发新剂型。
粉体学在影响 对分剂量的影响 对可压性的影响 对片剂崩解的影响
微粉理化特性对制剂疗效的影响
七、粉体的充填性
是粉体集合体的基本性质，在片剂、胶囊剂的 装填过程中具有重要意义。表示方法为：
松比容：粉体单位质量所占体积。 松密度：粉体单位体积的质量。 空隙率：粉体的堆体积中空隙所占的体积比。 空隙比：空隙体积与粉体真体积之比。 充填率：粉体的真体积与松体积之比。 配位数：一个粒子周围相邻的其它粒子数。
颗粒的排列模型：球形颗粒规则排列时，接触 点数最小为6，其空隙率最大（47.6%），接 触点数最大为12，此时的空隙率最小（26%）。 助流剂对充填性的影响：助流剂的粒径一般为 40um左右，附着在粒子表面，减少粒子间的 接触，增强流动性。
八、粉体的吸湿性和润湿性
吸湿性：指粉体表面吸附水分的现象。可导致 流动性下降、固结、润湿、液化等。
二、粒子径的测定方法
显微镜法：药典规定。测定的是粒子的投影而不是粒 子本身。光镜微米，电镜纳米。 筛分法：一般45微米以上粒子径常采用 库尔特记数法：原理是电阻与粒子的体积成正比。 沉降法：利用Stoks定律求出粒子径。适用100um以 下粒子。 t=C×1/d2 比表面积法：利用粉体的比表面积随粒径的减少而迅 速增加的原理。
药剂学：第六章 粉体学基础
1．掌握粉体粒子的性质。 2．熟悉粉体密度及孔隙率的概念及测定方法。 3．熟悉粉体流动性的评价与测定方法，影响因素
及粉体充填性的表示方法。 4．熟悉粉体吸湿性与润湿性的特点及测定方法。 5．了解粉体压缩性及压缩方程。
第一节 概述
粉体学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。
2.库尔特计数法（coulter counter method）
原理:当粒子→细孔时→ 电解质→电阻发生改变 (电阻与粒子的体积成正 比）将电信号换算成粒 径，以测定粒径与其分 布。
等体积球相当径，粒径分布以个数或体 积为基准。
混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等可 以用本法测定。
3. 沉降法（sedimentation method）
2.筛分径（sieving diameter） 细孔通过相当径--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。
3.有效径（effect diameter）
密度、颗粒密度、松密度三种。
相当--相同沉降速度的球形颗粒的直径。 又叫Stocks 径，记作 DStk.
18η DStk=[ (ρp -ρ1) ·g
·
h t
]1/2
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。
（二）粒度分布
粒度分布--不同粒径的粒子群在粉体中所 分布的情况，反映粒子大小的均匀程度。
第二节 粉体的基本性质
一、粒子径与粒度分布 二、粒子形态 三、粒子的比表面积
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)
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表面积相当径（equivalent surface diameter)：与粒子的表 面积相同的球体直径,常用DS 。
比表面积相当径（equivalent specific durface diameter)：与 粒子的比表面积相同的球体直径,常用DSV 。
第六章 粉体学基础
掌握
粉体的密度 空隙率
学习要求
熟悉
了解
粒径、粒度分布概 念 粒子形态分类、粒 子比表面积、空隙 率的计算 粉体的流动性及其 表示方法
粉体、粉体学概念； 粉体的充填性； 粉体的吸湿性、润 湿性
章节安排
1
概述
2
粉体的基本性质
3
粉体的性质
4
黏附性与黏着性
5
粉体的压缩性质
第一节 概述
一、粒子径与粒度分布
（四）粒子径的测定方法
粒径的测定方法与适用范围
测定方法 粒子径(μm)
光学显微镜
0.5~
电子显微镜 0.001~
筛分法
40~
沉降法
0.5~200
气体透过法
1~100
氮气吸附法
0.03~1
库尔特计数法
1~600
一、粒子径与粒度分布
（四）粒子径的测定方法 1.显微镜法（microscopic method）
一、粒子径与粒度分布
（一）粒子径
2.沉降速度相当径
在液相中与粒子的沉降速度相同的球形粒子的直径。 据Stocks方程计算所得，因此有叫Stocks 径，记作 DStk.
DStk= [18η /g (ρp -ρ1) ·h/t ]1/2
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。
表示粒度分布时必须注明测定基准，不同的测定基准，所获得 的粒度分布曲线也不一样。
不同基准的粒度分布理论上可以互相换算。 实际应用较多的是质量和个数基准分布。
一、粒子径与粒度分布
（三）平均粒子径
是指由不同粒径组成的粒子群的平均粒径。中位径是最 常用的平均径，也叫中值径，在累积分布中累积值正好 为50%所对应的粒子径，常用D50表示。
1.几何学粒子径 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。
(1)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。
(2)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。 Martin径：定方向等分径，即一定方向的线将粒子投影面积等
是将粒子放在显微镜下，根据投影像测得粒 径的方法，主要测定几何粒径。
光学显微镜可以测定微米级的粒径，电子显 微镜可以测定纳米级的粒径。测定时应避免粒子 间的重叠，以免产生测定的误差。
主要测定以个数、面积为基准的粒度分布。
一、粒子径与粒度分布
（四）粒子径的测定方法 2.库尔特计数法（coulter counter method）
份分割时的长度。 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。
一、粒子径与粒度分布
（一）粒子径
1.几何学粒子径
（3）圆相当径： 面积相当径：等投影面积圆相当径，即与粒子的投影面积相同
圆的直径，常用DH。 周长相当径：等投影周长圆相当径，即与粒子的投影圆相同
圆的直径（一）粒子径
3.筛分径
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径， 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。
一、粒子径与粒度分布
第二节 粉体粒子的性质
一、粒子径与粒度分布 二、粒子形状 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。
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、粒子径与粒度分布 （一）粒子径
几何学粒子径 沉降速度相当径 筛分径
1、粉体是无数个固体粒子集合体的总称。 2、粉体学（micromeritics）是研究粉体的基本性质及其应用的科学
3、 粒子是指粉体中不能再分离的运动单位。但习惯上，将 ≤100μm的粒子叫“粉”，＞100μm的粒子叫“粒”。因此，通常说 的“粉末”、“粉粒”或“粒子”都属于粉体学的研究范畴。
粒子不一定都是单一结晶体，而是处于多个粒子聚结在一起的 状态。为了区别单一的粒子和聚结的粒子，将单一结晶粒子称为一级 粒子（primary particle），将一级粒子的聚结体称为二级粒子 （second particle）。
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）。
一、粒子径与粒度分布
（二）粒度分布
百分数的基准可用个数基准（count basis）、质量基准 （mass basis）、面积基准（surface basis）、体积基准 （volumn basis）、长度基准（length basis）等表示。
（二）粒度分布
粒度分布（particles size distribution)表示不 同粒径的粒子群在粉体中所分布的情况，反映粒子 大小的均匀程度。
一、粒子径与粒度分布
（二）粒度分布
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）
因此，在粉体的处理过程中，以下两种聚结体都属于二级粒子： （1）由范德华力、静电力等弱结合力的作用而发生的不规则絮凝 物（random floc）； （2）由粘合剂的强结合力的作用聚集在一起的聚结物 （agglomerate）。
4、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。