粉体的流动性
陶瓷工艺粉体的流动性如何
陶瓷工艺粉体的流动性如何陶瓷工艺粉体的流动性是指粉体在受外力作用下的流动性能。
流动性好的粉体容易在受力作用下流动，而流动性差的粉体则固定在原位。
陶瓷工艺粉体的流动性受到多个因素的影响。
主要因素包括粒度分布、粒形、表面特性、粒子间的静电效应、表面摩擦、粉体的含水量和组分等。
粒度分布：粒度分布较均匀的粉体，其粒子间的空隙较小，粉体流动性好。
而粒度分布不均匀的粉体，由于颗粒大小和形状的差异，粒子间的空隙不均匀，导致粉体流动性差。
粒形：粒子形状不规则的粉体，如棱角分明的颗粒或板状颗粒，容易产生结块和堆积，流动性差。
而球状颗粒或近似球状颗粒的粉体，由于流体力学的原因，流动性较好。
表面特性：粉体表面的疏水性或亲水性，直接影响粒子间的摩擦和粉体与容器之间的黏附力。
表面疏水性较强的粉体，由于粒子间摩擦小，流动性好；表面亲水性较强的粉体，由于粒子间摩擦大，流动性差。
粒子间的静电效应：当粉体颗粒带有电荷时，会产生静电排斥力或引力，从而影响粉体的流动性。
颗粒带有相同电荷的粉体会相互排斥，流动性较好；颗粒带有相反电荷的粉体会相互吸引，流动性较差。
表面摩擦：粉体颗粒之间的表面摩擦力直接影响粉体的流动性。
表面摩擦小的粉体，流动性好；表面摩擦大的粉体，流动性差。
粉体的含水量和组分：适量的水分可以降低粉体间的摩擦，改善粉体的流动性。
此外，粉体的组分也会影响粉体的流动性，不同的组分可能会产生化学反应或融合现象，导致粉体流动性差。
综上所述，陶瓷工艺粉体的流动性受到多个因素的影响，包括粒度分布、粒形、表面特性、粒子间的静电效应、表面摩擦、粉体的含水量和组分等。
对于不同的陶瓷工艺要求，需要选择具备良好流动性的粉体材料。
影响粉体流动性的五种因素,水分检测方法,粉体工程应用
影响粉体流动性的五种因素，水分检测方法，粉体工程应用粉体之所以流动，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。
通过分析粉体流动性的影响因素，对于采用科学的方法测量粉体流动性具有重要意义。
一、粉体的应用粉体加工技术与相关自然科学的理论应用到具体的粉体加工生产部门中所形成的综合知识和手段称之为粉体工程。
粉体技术是解决具体技术问题的思想和技巧，而粉体工程则是以粉体技术为核心与相关技术组合，形成解决工程化生产问题的专业系统手段。
作为材料类专业的学生，应该掌握这种工程化的粉体加工技术。
在实施特点上看，粉体工程是基于颗粒与粉体自身性质和过程现象，将系统化的知识和方法运用于工业生产中所采用的粉体应用技术的总称。
以粉体特性为基础，掌握粉体现象，对粉体的加工过程实施不同的单元作业。
从单元操作的纵向分类来看，粉体工程涵盖了破碎、粉碎、分级、贮存、充填、输送、造粒、混合、过滤、沉降、浓缩、集尘、干燥、溶解、析晶、分散、成形、烧成等。
根据各个产业中粉体加工对象的不同，粉体工程学已广泛应用到建材、机械、能源、塑料、橡胶、矿山、冶金、医药、食品、饲料、农药、化肥、造纸、资源、环保、信息、航空、航天、交通等几乎国民经济发展的各个领域。
二、影响粉体流动性的五种因素1.粒度:粉体比表面积与粒度成反比，粉体粒度越小，则比表面积越大。
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。
粉体流动性测试方法
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。
药剂学实验：实验七 粉体流动性的测定
分别以不同量的滑石粉作为助流剂，与颗粒混合 ，测定休止角各三次。
10
四、实验结果
表一 淀粉和糊精休止角测定结果：
测定项目
淀粉
1
2
3
糊精
1
2
3
粉末高度 h (cm)
Tan = h/r
休止角 (°)
平均休止角 （°）
11
四、实验结果
表二 淀粉和糊精压缩度测定结果：
1%
3% 5%
13
五、思考题
分析影响粉体流动性的因素。 分析助流剂的助流原理。
14
三、实验内容
挤压制粒的关键和准则：
挤压制粒的关键步骤是制软材（捏合） 软材质量以“轻握成团，轻压即散”为准则。 在制软材过程中选择适宜粘合剂和适宜用量是非
常重要的。 将软材挤压通过筛网的颗粒，若含细粉过多，说
明粘合剂用量过少；若呈线条状，说明粘合剂用 量过多。
9
三、实验内容
考察不同量助流剂滑石粉对阿司匹林颗粒 的流动性影响
5
三、实验内容
测定粉末的休止角 测定粉末的压缩度 制备阿司匹林颗粒（建议:干燥需等待，可先做） 考察不同量助流剂滑石粉对阿司匹林颗粒的流
动性影响
6
三、实验内容
测定粉末的休止角 tan=h/r
称取淀粉和糊精各15g，过60目筛，分别测定休止角各 三次。
测定粉末的压缩度 C=(h0-hf)/h0×100%
粉体流动性的评价 休止角(angle of repose) 压缩度( compressibility) 流出速度(flow velocity)
3
二、实验原理
休止角测定
粉体综合流动性实验
实验1 粉体综合流动性实验一、目的意义粉体是由不连续的微粒构成，是固体的特殊形态。
它具有一些特殊的物理性质，如巨大的比表面积和很小的松密度，以及凝聚性和流动性等。
在分体的许多单元操作过程中涉及粉体的流动性能，例如粉体的生产工艺、传输、贮存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中不同组分的混合等。
粉体的流动性能随产地、生产工艺、粒度、水分含量、颗粒形状、压实力大小和压实时间长短等因素的不同而有明显的变化，所以测定粉体的流动性和对粉体工程具有重要的意义。
而Carr指数法是工业上评价粉体流动性最常用的方法，由于这种方法快速、准确、适用范围广、易操作等一系列优点而被广泛应用于粉体特性的综合评判和粉体系统的设计开发中。
本实验的目的：（1）了解粉体流动性测定的意义；（2）掌握粉体流动性的测定方法；（3）了解粒度和水分对粉体流动性的影响。
二、基本原理Carr指数法是卡尔教授通过大量实验，在综合研究了影响粉体流动性和喷流性的几个单项粉体物性值得基础上，将其每个特征指数化并累加以指数方式来表征流动性的方法。
Carr指数分为流动性指数和喷流性指数。
流动性指数是由测量结果参照Carr流动性指数表得到与其相对应得单项Carr指数值（安息角、压缩率、平板角和粘附度/均齐度），将其数值累加，计算出流动性指数合计，用取得的总分值来综合评价粉体的流动性质；喷流性指数是单项检测项目（流动性指数、崩溃角、差角、分散度）指数化后的累积和。
卡尔流动性指数表见表1-1。
安息角：粉体堆积层的自由表面在平衡状态下，与水平面形成的最大角度叫做安息角。
它是通过特定方式使粉体自然下落到特定平台上形成的。
安息角对粉体的流动性影响最大，安息角越小，粉体流动性越好。
安息角也称休止角、自然坡度角等。
安息角的理想状态与实际状态示意图如图示。
崩溃角：给测量安息角的堆积粉体上以一定的冲击，使其表面崩溃后圆锥体的底角成为崩溃角。
平板角：将埋在分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收到振动之后的夹角的平均值称为平板角。
主管药师考试辅导：改善粉体流动性的措施有哪些
1）通过制粒，可以减少粒子闻的接触点数，降低粒子间的附着力、凝聚力；
2）加入一定量的粗粉，在一定程度上改善流动性；
3）球形粒子的光滑表面，减少了接触点数，从而减少摩擦力，流动性好。
因此，可以通过各种方法改进粒子的形状，使之尽量接近于少棱角的规则形状；
4）由于粉体具有吸湿作用，在粒子表面吸附的水分往往增加粒子间黏着力，因此适当干燥有利于减弱粒子间作用力。
但是粒子过分干燥，可能会因静电作用使粒子的流动性下降；
5）在粉体中加入1%～2%40μm左右滑石粉、微粉硅胶等助流剂时会在粉体层粒子表面填平粗糙面硐形成光滑表面，减少粉体的运动阻力，会大大改善粉体的流动性。
但过多的助流剂反而增加阻力。
试验原理·粉体的流动性
去甲醛，即得球形或类球形微囊。
实验材料
（一）实验材料
1．原料药：吲哚美辛
2．辅料：微晶纤维素粉末、微晶纤维素球形颗粒、
淀粉、滑石粉、明胶、阿拉伯胶、Schiff试剂、
醋酸、氢氧化钠、戊二醛
（二）仪器与设备
三角玻璃漏斗、铁架台、培养皿、量角器、直尺、 恒温水浴、电动搅拌器、烧杯、冰浴
实验内容·空心微囊的制备
[处方]
明胶 阿拉伯胶 5%醋酸溶液 1g 1g 适量
25%戊二醛溶液
3ml
实验内容·空心微囊的制备
[制备]
取阿拉伯胶和明胶各30mL混合均匀，倒入烧杯内于
50℃水浴恒温搅拌，滴加醋酸溶液至pH约为4，于显微
镜下观察成囊后，加30℃水120 ml稀释凝聚囊，将烧杯 静置待微囊沉降完全，倾去上清液，将微囊过滤，用水洗 至无醛味，抽干，即得。
应用的科学。
粉体性质分为两大类： 粉体的第一性质：组成粉体的单一粒子的性质，如粒子 的形状、大小、粒度分布、粒密度等；
粉体的第二性质：粉体集合体的性质，如粉体的流动性、
填充性、堆密度、压缩成形性等。
粉体的流动性与粒子形状、大小、表面状态、密度、
空隙率等有关
实验原理· 粉体的流动性
休止角是粉体堆积层的自由斜面与水平面所形成的最大角，是粒 子在粉体堆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。常用的测定方法有注入法，排出法，倾斜角法等。 流出速度是将物料加入于漏斗中用测定的全部物料流出所需的时 间来描述。
助流,直至粉体刚好自由流动时,记录所需加入的玻璃球
最少量。
实验内容·压缩度的测定
影响粉体流动性的5大因素,你知道吗？
立志当早，存高远
影响粉体流动性的5 大因素，你知道吗？
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。
通过分析粉体流动性的影响因素，对于采用科学的方法测量粉体流动性具有重要意义。
1 粒度
粉体比表面积与粒度成反比，粉体粒度越小，则比表面积越大。
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 形态
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 温度
据报道：热处理可使粉末的松装密度和振实密度会增加。
这是因为，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，因为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。
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料仓的材料有水泥（钢 筋混凝土）、钢板和木 材。一般大型饲料厂原 料仓常采用水泥结构， 配料仓和成品仓常用厚 2～3mm的钢板制成。
料仓的形状有圆形和 方形两种，方形的在交 接处容易形成死角，而 圆形的无此弊病。但对 于仓群，方仓可相互利 用仓壁。
物料在料仓内排料情 况与料仓的形状和物料 本身的机械物理特性有 关，一般可分为排空、 “结柱”和“结拱”三 种情况。
s =t=0
t =0
粉体的流动性
2、粉体的开放屈服强度
使拱破坏的最大正应力。是粉体的物性，称为开 放屈服强度或者应力。
由图2-27 的几何关系可得
OA
1 2
fc
=
fc
2sin i
2-38
OA
1 2
fc
=
fc
2sin i
拱自由表面的应力状态 s = t = 0
OA = c
tan i
2-39
在卸料过程中，仓内物料全部处于均匀下降的运动状态，这种仓流 状态称为全流式流动或整体流。 若只有料仓的中心部分产生料流，而其他区域的物料停滞不动，流动 的区域呈漏斗状，流动沟道呈圆形截面，其底部截面大致相当于卸料 口面积，这种仓流状态这种仓流状态称为穿流式流动或漏斗流。
整体流仓内没有死角，流 动均匀且平稳，能把粒度 分离的物料重新混合。整 体流需要增加料仓高度， 增加仓壁的磨损。 漏斗流对仓壁磨损较小， 但不会使物料粒度分离。 它是局部性的流动，存在 大量的死角，减少了料仓 的有效容积。 漏斗流是一种有碍生产的 仓流状态，而整体流才是 料仓正确设计的合理结果。
粉体的流动性
目的与意义
▪ 熟悉测定粉体流动性的测定方 法及影响流动性的因素
寻找改善流动性的方法
测ห้องสมุดไป่ตู้方法
测量参数 测量装置
静态法
休止角法、内摩擦角法 壁摩擦角法、滑动角法
动态法
小孔流出速度法、旋转圆筒法 粉末流速计法等
测量切向力与法向力的关系（得剪切方程）
剪切类
剪切仪 Jenike仪
流动类
测量一定条件下粉体流动的速率或流出的时间
判据：FF = s 0 / fc 水泥粉体的开发屈服强度
预压缩应力
流动函数
FF2
2< FF4
4< FF10
FF>10
自由流
粉体的流动性
Molerus I 类粉体的Jenike流动函数FF→∞；
Molerus Ⅱ类粉体的流动函数FF是与预压缩应力无 关的常数；
Molerus Ⅲ类粉体的流动函数FF与预压缩应力有关。
◆ 拱应力分析
取图中的微元进行力学分析： 拱重可以近似为：
θ
Warch = (r0 sin )2 zB g
2-42 与自由表面垂直的面上的作用力：
Fconf = (2 r0 sin )( z cos ) fc
2-43
Fconf , = (2 r0 sin )( z cos ) fc sin
从上两式可得粉体的开放屈服强度fc为
fc
=
2 cosi 1 sin i
c
2-40
• 0 =0，fc=0
• 0 不等于0，fc=常数
fc随0 的增加而增加
粉体的流动性
由式得：Molerus I 类粉体的开放屈服强度为0，即 Molerus I 类粉体不结拱；
Molerus II 类粉体的开放屈服强度为常数，与预压 缩应力无关；
流出时间法
狭缝流速测定法
综合流动指数法
测试原理
▪ 粉体是由无数个固体粒子组成的集合 体。在制药行业中常用的粉体的粒子 大小范围为1μm~10 mm。
粉体的第一性质： 组成粉体的单一粒子的性质，如粒子的形状、大小、 粒度分布、粒密度等； 粉体的第二性质： 粉体集合体的性质，如粉体的流动性、填充性、堆 密度、压缩成形性等。
Molerus III 类粉体的开放屈服强度随预压缩应力的 增加而增加，即拱的强度随预压缩应力的增加而增 加。
3、 W.Jenlike粉体流动函数
水泥粉体物料是不均匀的，是无限多种粒度、形 状和空隙的组合体，因而我们可以用连续介质的方
法进行分析研究。 W.Jenike等人提出了粉体的连 续介质塑料模型，并发展了流动—不流动的判据， 创建了一套科学地表示散状物料流动性能的指标， 并且根据散状物料流动理论导出一套能根据所测得 这些流动性的指标设计料仓等容器的实用方法。
三、粉体的流动性
▪ 在粉体生产、制造、加工过程中，常 需要进行粉体物料的储存、输送等操 作。
▪ 粉体结拱是生产中的常见问题。直接 影响到粉体的流动特性，乃至于影响 到产品质量。
▪ 因此，实际要求尽可能地避免拱的产 生。
研究粉体流动性的意义
粉体的流动性在粉体工程设计中应用范围 很广，粉体的流动性对其生产、输送、储 存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中 不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒 等工艺过程都具有重要的意义。 在水泥厂中，许多操作过程都会涉及到粉 体的重力流动。研究粉体的流动性能，对于 粉体设备的设计，都具有十分重要的意义。
测量方法
静态法 动态法 剪切类 流动类
1、概述
▪ 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。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。
粉体的重力流动
什么是粉体的重力流动？ 粉粉体体颗重粒力间流的动相的互滑基移本，形必态须克服其内摩擦力。松散物料 由流态两实于动有种验自性整流表身。体动明重物流，形力料和料态克从漏仓的服料斗内料仓流特粉层中两点体内卸种物力出。料所就在具是重有依力的靠作流这用动种下性流的质动流，性动称。基为本重状力
的接触点数，降低粒子间的附着力、凝聚力。 2.粒子形态及表面粗糙度 ▪ 球形粒子的光滑表面，能减少接触点数，减少摩
擦力。 3.含湿量 ▪ 适当干燥有利于减弱粒子间的作用力。 4.加入助流剂的影响 ▪ 加入0.5%～2%滑石粉、微粉硅胶等助流剂可大
大改善粉体的流动性。但过多使用反而增加阻力。
粉体流动性的测定
= r0 fc z sin sin 2
2-44
D0
=
2 r0 sin
=
2 fc sin 2 B g
2-45
Dmax
=
2 fc
B g
2-46
Dmax
= (2 0.00467 ) fc Bg
2-47
4、粉体流动性的影响因素与改善方法
1.增大粒子大小 ▪ 对于粘附性的粉状粒子进行造粒，以减少粒子间