药剂学：粉体学基础课件.ppt

1、 （micro meritics micro meritics）掌握粉体学的概念、粉体的性质。掌握粉体学的概念、粉体的性质。熟悉相关参数的含义及应用熟悉相关参数的含义及应用了解粉体学有关参数的测定。了解粉体学有关参数的测定。2 教学内容教学内容第一节 概述 第二节第二节 粉体粉体粒子的性质粒子的性质（粉体学的第一性质）（粉体学的第一性质）第三节第三节 粉体的密度与孔隙率粉体的密度与孔隙率第四节第四节 粉体的流动性与填充性粉体的流动性与填充性 第六节 粘附性与凝聚性第七节 粉体的压缩性质（粉体学的（粉体学的第二性质）第二性质）3 第一节第一节 概概 述述w粉体学(micromeritics)是研

2、究具有各种形状的粒子集合体性质和应用的科学。w粉体中粒子大小范围一般在粉体中粒子大小范围一般在0.11000.1100 mm之间之间，有些粒子大小可达1000m，小者可至0.001m。通常通常100 100 100 mm者称者称“粒粒”。w粉体属于粉体属于固体分散在空气中形成的粗分散体系固体分散在空气中形成的粗分散体系，兼有气兼有气体的压缩性、液体的可流动性、固体的抗变形能力体的压缩性、液体的可流动性、固体的抗变形能力 。w粉体学是药剂学的基础理论，对固体制剂的处方设计、制剂的制备、质量控制、包装等都有重要指导意义。4 第二节第二节 粉体粒子的性质粉体粒子的性质一、粒子大小一、粒子大小(粒子径

3、粒子径)与粒度分布与粒度分布 粉体的粒子大小也称粒度粒度，是在空间范围所占据的尺寸是在空间范围所占据的尺寸。含有粒子大小粒子大小和粒子分布粒子分布双重含义，是粉体的基础性质。（一）粒子径的表示方法：（一）粒子径的表示方法：P P83-8583-85 在光学显微镜或电子显微镜下观察粒子几何形状所确定的粒子径。(1)(1)长径：粒子最长两点间距离。长径：粒子最长两点间距离。(2)(2)短径：粒子最短两点间距离。短径：粒子最短两点间距离。5(3)定向径：定向径：全部粒子按同一方向测得的粒子径全部粒子按同一方向测得的粒子径。圆相当径圆相当径：(4)面积相当径面积相当径：与粒子：与粒子投影面积相等投影面

4、积相等的的圆圆的直径。的直径。(5)周长相当经周长相当经6 等体积相当径等体积相当径：与粒子体积相等球的直径，Dv。等比表面积相当径等比表面积相当径：与粒子的比表面积相等球的直径。等表面积相当径：等表面积相当径：与粒子的表面积相等球的直径，Ds沉降速度相当径沉降速度相当径(有效径有效径)又称stokes径径，用沉降法求得的粒子径，是指与被测粒子有相同沉降速度的球形粒子的直径。常用以测定混悬剂的粒子径。gHd)/(18Sn已通过（或未通过）筛网孔的平均尺寸作为所测粒子的粒径：n算术平均径算术平均径 DA=(a+b)/2n几何平均径几何平均径 1iiidaa(二二)粒度分布布粒度分布布 parti

5、cle size distribution n定义：用特定的仪器和方法反映出的不同粒径定义：用特定的仪器和方法反映出的不同粒径颗粒占粉体总量的百分数。有区间分布和累计颗粒占粉体总量的百分数。有区间分布和累计分布两种形式分布两种形式。n区间分布区间分布又称为又称为微分分布微分分布or频率分布频率分布，它表示一系，它表示一系列粒径区间中颗粒的百分含量。列粒径区间中颗粒的百分含量。n累计分布累计分布也叫也叫积分分布积分分布，它表示小于或大于某粒径，它表示小于或大于某粒径颗粒的百分含量。颗粒的百分含量。9(二二)粒度分布粒度分布可参见可参见P86 图图6-6频率最多频率最多的粒子径的粒子径中位径中位径

6、/中直径中直径12 个数平均径/算术平均径 dln=(nd)/n 长度平均径dsl=(nd2)/(nd)面积平均径dvs=(nd3)/(nd2)平均面积径dsn=(nd2)/(n)1/2 平均体积径dvn=(nd3)/(n)1/3 中位径中位径=在累积分布图中累计值正好为在累积分布图中累计值正好为50%所对应的所对应的粒子径粒子径，以，以“D50”表示表示，是最常用的平均径最常用的平均径。13(四四)粒子径的测定方法粒子径的测定方法光学显微镜法：光学显微镜法：n=300600，=0.2100m，可用于混悬剂、乳剂、混悬软膏剂、散剂等。库尔特计数法库尔特计数法(coulter counter):

7、测定 等体积球相当径等体积球相当径；可用于混悬剂、乳剂、脂质体、粉末药物等。沉降法沉降法：可分Andreasen吸管法、离心法、比浊法、沉降天平法、光扫描快速粒度测定法等,得到有效径有效径/Stokes径径比表面积法：比表面积法：气体吸附法和透过法。不能得到粒度分布。筛分法：筛分法：误差大；45 m；而微孔筛可筛分200200 m m，休止角小，流动性好，休止角小，流动性好；粒径100-200m之间，粒子间的内聚力和摩擦力开始增加，休止角也增大，流动性减小。粒径粒径200200 m m，粒子易发生聚集，内聚力超过粒子重，粒子易发生聚集，内聚力超过粒子重力，妨碍了粒子的重力行为。力，妨碍了粒子的

8、重力行为。在临界粒子径以上时，随粒子径增加，粉体流动性也增加。23 (2)粒子形状和表面粗糙性粒子形状和表面粗糙性：粒子形状越不规则，表面越：粒子形状越不规则，表面越粗糙，休止角就越大，流动性也越小。粗糙，休止角就越大，流动性也越小。一般一般 30 通常为自由流动通常为自由流动，40 不再自由流动，可不再自由流动，可产生聚集。产生聚集。(3)吸湿性吸湿性：粉体吸湿性大，休止角也大，：粉体吸湿性大，休止角也大，在一定范围内在一定范围内休止角随吸湿量的增大而增大休止角随吸湿量的增大而增大。但吸湿量达到某一值后，。但吸湿量达到某一值后，休止角又逐渐减小，主要由于孔隙被水充满而起到润滑休止角又逐渐减小

9、，主要由于孔隙被水充满而起到润滑作用。作用。(4)加入润滑剂加入润滑剂：润滑剂可以改变粉体的休止角润滑剂可以改变粉体的休止角，减少粒，减少粒子间的凝聚力，改善粒子的表面状态，主要是减小表面子间的凝聚力，改善粒子的表面状态，主要是减小表面的粗糙性，的粗糙性，改善粒子的流动性改善粒子的流动性。24 3、改善流动性的方法、改善流动性的方法(1)适当增加适当增加粒子径粒子径+附着性和凝聚性大的粉体，流动性差，附着性和凝聚性大的粉体，流动性差，主要由于分散度大，表面自由能很高，产生自发附着和凝聚。(2)控制含湿量控制含湿量-(3)添加少量细粉添加少量细粉+粒径较大的粉体添加少量细粉，可增加其流动性。一般

10、加量为12%。(4)添加助流剂添加助流剂+25 (二二)粉体的充填性粉体的充填性粉体的填充性的表示方法 粉粉体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片剂、体的填充性是粉体集合体的基本性质，在片剂、胶囊剂的填充过程中具有重要意义。胶囊剂的填充过程中具有重要意义。填填充性可用：充性可用：松比容松比容(specific)、松密度松密度(bulk density)、空隙率、空隙率(porosity)、空隙比、空隙比(void ratio)、充填率充填率(packing fraction)、配位数、配位数(coordination number)来表示来表示。26 六、粉体的吸湿性与润湿性六、粉体的吸湿性与

11、润湿性(一一)吸湿性吸湿性(moisture absorption)吸湿性是指吸湿性是指固体表面吸附水分固体表面吸附水分的现象。的现象。药物的吸湿特性可用药物的吸湿特性可用表示表示。1、水溶性药物水溶性药物的吸湿性的吸湿性 水溶性药物在相对湿度较低的环境下，几乎不吸湿，而当相对湿度RH增大到一定值时，吸湿性急剧增加，一般把这个吸湿量开始急剧增加的相对湿度称为一般把这个吸湿量开始急剧增加的相对湿度称为临临界相对湿度界相对湿度(critical relative humidity,CRH)。28 水溶性物质的混合物吸湿性更强水溶性物质的混合物吸湿性更强：根据Elder假说假说水溶性药物混合物的水溶

12、性药物混合物的CRH约等于各成分约等于各成分CRH的的乘积，而与各成分的量无关乘积，而与各成分的量无关。测定测定CRH的意义的意义 (1)CRH值可作为药物吸湿性指标：值可作为药物吸湿性指标：一般一般CRH愈大，愈不易吸湿愈大，愈不易吸湿；(2)为生产、为生产、贮藏的环境提供参考；贮藏的环境提供参考；(3)为选择防湿性辅料提供参考，一般应选择为选择防湿性辅料提供参考，一般应选择CRH值值大的物料作辅料。大的物料作辅料。29 2、水不溶性药物的吸湿性、水不溶性药物的吸湿性 n 水不溶性药物的吸湿性随着相对湿度的变化而缓慢发生变化，没有临界点。n 水不溶性药物的混合物的吸湿性具有：水不溶性药物的混

13、合物的吸湿性具有：加和性。加和性。30 31 1 1、润湿性、润湿性 润湿性是指固体界面由润湿性是指固体界面由固固-气界面气界面变为变为固固-液界面液界面现象。现象。粉体的润湿性对片剂、颗粒剂等到固体制剂的崩解粉体的润湿性对片剂、颗粒剂等到固体制剂的崩解性、溶解性等具有重要意义。性、溶解性等具有重要意义。润湿性用润湿性用接触角接触角表示。液滴在固体表面上所受的力达平衡时符合Yongs公式：Ysg=Ysl+Ylgcos 式中，Ysg、Ysl、Ylg分别固-气、固-液、气-液间的界面张力。(二二)润湿性润湿性(wetting)32=0=0，完全润湿，完全润湿;=180=180，完全不润湿，完全不润

14、湿;=0=09090，能被润湿，能被润湿;=90=90180180，不易被润湿。，不易被润湿。33 2、接触角的测定方法、接触角的测定方法(1)将粉体压缩成平面，水平放置后滴上液滴直接由量角器测定。(2)在圆筒管里精密充填粉体，下端用滤纸轻轻堵住后接触水面，测定水在管内粉体层中上升的高度与时间。根据Washburn公式计算接触角：h2=rtYlcos/2 式中，h为t时间内液体上升的高度；Yl、分别为液体的表面张力与粘度；r为粉体层内毛细管半径。由于毛细管半径不好测定，常用于比较相对润湿性。34 七、粉体的粘附性与凝聚性七、粉体的粘附性与凝聚性粘附性粘附性(adhesion)是指是指不同分子间

15、不同分子间产生的引力，如粉体产生的引力，如粉体粒子与器壁间的粘附。粒子与器壁间的粘附。凝聚性凝聚性(cohesion，粘着性，粘着性)是指是指同分子间同分子间产生的引力，如产生的引力，如粉体粒子之间发生粘附而形成聚集体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。35 八、粉体的压缩性八、粉体的压缩性(一一)粉体的压缩特性粉体的压缩特性 u可压缩性可压缩性(compressibility)表示粉体在压力下体积减少的

16、表示粉体在压力下体积减少的能力。能力。u可成形性可成形性(compactibility)表示物料紧密结合成一定形状表示物料紧密结合成一定形状的能力。的能力。u可压片性可压片性36 (1)压缩过程中力的分析Fa-上冲力Fb-下冲力Fr-径向传递力Fd-模壁摩擦力1、压缩力与体积的变化压缩力与体积的变化 2、压缩循环、压缩循环37 径向力与轴向力的关系式：Fr=Fa/(1-)式中，为泊松比，是横向应变与纵向应变之比(=|横/纵|)，通常为0.4-0.5。压力传递率(Fb/Fa)：当压缩达最高点时上、下冲力之比。ln(Fb/Fa)=-4Kh/D 式中，为颗粒与模壁的摩擦系数，=Fd/Fr；K为径向力与上冲力之比，K=Fr/Fa；D为成形物直径；h为成形物高度。摩擦力Fd=Fa-Fb 压力的传递率越高，成形物内部的压力分布越均匀，最高为100%。38 (2)压缩循环图n 一个循环压缩过程中径向力与轴向力的变化可用压缩循环图表示。n 物料为完全弹性物质时压缩循环图变为直线，即压缩过程与解除压力过程都在一条直线上变化。3、压缩功与弹性功、压缩功与弹性功 (1)压缩功(compressive work)压缩功=压缩力距离 (2)弹性功(elastic work)