药剂学-粉体学基础知识

药剂学粉体学基础药剂学—粉体学基础第六章粉体学基础一概述一概述二粉体的基本性质三粉体的性质四粘附性与黏着性五粉体的压缩性质一、概述¾粉体学（micromeritics）：¾粉体学（micromeritics）：是研究粉体的基本性质及其应用的科学。¾粉体（powder）：是无数个固体粒子的集合体是无数个固体粒子的集合体。¾粒子（particles）：粉体运动的最小单元。一、概述“粉”：粒径小于100μm的粒子流动性较差粉：粒径小于100μm的粒子，流动性较差。“粒”：粒径大于100μm的粒子，流动性较好。•一级粒子：指单体粒子（晶体、无定形）•二级粒子：指多个粒子聚结体制药行业需处理的粒度范围：1μm～10mm一、概述颗粒名称粒径块状颗粒brokensolid＞3mm粒状颗粒granularmaterial3mm～100μm粉末powder10001μm粉末powder100~0.1μm粗粉granularpowder100-10μm细粉superfinepowder10-1μm超细粉ultrafinepowder1-0.1μm纳米粒l纳米粒nanometerparticle＜0.1μm一、概述z粉体基本特性将固体粉碎成粉体后：1）具有与液体相类似的流动性1）具有与液体相类似的流动性2）具有与气体类似的压缩性“第四种物态”3）固体的抗变形能力。剂型的基础散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂混悬剂剂型的基础混悬剂粉针一、概述2341234混合均匀性剂量压片溶出度混合均匀性剂量压片生物利用度粒子大小压缩粒子大小粒子大小形态密度流动性压缩成型粒子大小比表面积润湿性二、粉体的基本性质粒子大小形状表面粉体学第一性质（primaryproperties）表面比表面积（pypp）堆密度与空隙率吸湿性与润湿性流动性与充填性粉体学第二性质（secondproperties）流动性与充填性粘附性与凝聚性压缩成形性（secondproperties）压缩成形性二、粉体的基本性质一、粒子径和粒度分布（一）粒子径粉体粒子的大小(particlesize)也叫粒度粉体粒子的大小(particlesize)，也叫粒度。¾几何学粒子径(geometricdiameter)¾几何学粒子径(geometricdiameter)¾沉降速度相当径（Stokes径）¾筛分径(sievingdiameter)二、粉体的基本性质1、几何学粒子径根据几何学尺寸定义的粒子径(1)三轴径——反映粒子的实际尺寸‹光学（＞0.5μm）电子（＞001）10‹电子（＞0.01μm）二、粉体的基本性质(2)定方向径Feret径：定方向接线径Martin径：定方向等分径Krummbein径：定方向最大径11Krummbein径：定方向最大径二、粉体的基本性质(3)圆相当径•面积相当径(Heywood径)Hd径D•周长相当径（DL）Heywood径DH投影面积圆相当径12二、粉体的基本性质(4)球相当径①体积相当径（Dv）①体积相当径（Dv）②表面积相当径（Ds）比表面积相当径（D）③比表面积相当径（Dsv）13二、粉体的基本性质2.沉降速度相当径（Stoke径）¾在液相中与粒子具有相同沉降速度（恒速）的球形粒子的直径；¾沉降法＜100μm。h18ηthg)(18Dlpstk⋅⋅ρ−ρη=p14二、粉体的基本性质3.筛分径（sievingdiameter）又称为细孔通过相当径当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网上——又称为细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网上时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，记作DA表示粉体粒度小于„粒径表示方法：((--a+ba+b))((--1000+900)1000+900)粗细筛孔直径的算术或几何平均值表示粉体粒度小于1000um，大于900um„粗细筛孔直径的算术或几何平均值；½(a+b)½(ab)½15二、粉体的基本性质2）粒度分布粉体由粒径不等的粒子群组成的，存在着粒度分布（particlesizedistribution）问题粒度分布可用简单的表格绘图和函数等形式表distribution）问题。粒度分布可用简单的表格、绘图和函数等形式表示。一般常用频率粒度分布(frequencysizedistribution)或累积粒度分布来表粉体的粒度分布状态分布(cumulativesizedistribution)来表示粉体的粒度分布状态.二、粉体的基本性质二、粉体的基本性质（3）平均粒子径为了求出由不同粒径组成的粒子群的平均粒径，首先求出前面所述具有代表性的粒径，然后求其平均值。求平均值的方法有多种，如下表具有代表性的粒径，然后求其平均值。求平均值的方法有多种，如下表所示。制药行业中最常用的平均径为中位径(mediumdiameter)，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，常用叫中值径。在累积分布中累积值正好为所对应的粒子径，常用D50表示。二、粉体的基本性质名称公式各种平均粒径与计算公式名称公式1.算术平均径2.几何平均径ndn/∑∑()/dddnnnnnn12112⋅LL几何平均径3.调和平均径4.众数径频数最多的粒子直径nnd/(/)∑∑5.中位径累积中间值（D50）6.长度平均径∑∑ndnd/27.面积平均径8.重量平均径ndnd32/∑∑ndnd43/∑∑9.平均面积径10.平均体积径()ndn212//∑∑()ndn313//∑∑11.比表面积径φρ/Sw二、粉体的基本性质（4）粒子径的测定方法测定方法粒子经(μm)测定方法粒子经()不同测定方法与粒径的测定范围测定方法粒子经(μm)测定方法粒子经(μm)几何学测定法光学显微镜05~有效粒子径测定法沉降法05~100光学显微镜0.5电子显微镜0.01~筛分法45~沉降法0.5100库尔特计数法1~600气体透过法1~100光散射法（湿法）0.02~2000光散射法（干法）0.02~2000氮气吸附法0.03~1二、粉体的基本性质筛分法（sievingmethod）是粒径分布测量中使用最早、应用最广、简便和快速的方法。常用测定范围在45μm以上，常用于75μm以上。μμ“目”“目”二、粉体的基本性质表12-5国内常用标准筛[7]（单位：mm）目次筛孔尺寸目次筛孔尺寸目次筛孔尺寸810121618202.502.001.601.251.000904550556065700.4000.3550.3150.2800.25002241301501601902002400.1120.1000.0900.0800.0710063202426283235400.900.800.700.630.560.500.45707580901001101200.2240.2000.1800.1600.1540.1400.1502402603003203600.0630.0560.0500.0450.040一号三号八号四号九号二号四号九号二号五号六号七号三、粉体的性质¾密度与空隙率¾粉体的流动性与充填性粉体的吸湿性与润湿性¾粉体的吸湿性与润湿性¾粘附性与黏着性¾粘附性与黏着性¾压缩性压缩性三、粉体的性质一、密度和空隙率（一）密度粉体体积粉体自身的体积(Vt)真体积粒内的空隙粒子内的空隙(V内)粒子间的空隙(V间)间V=Vt+V内+V间V+V=Vg+V间Vg：颗粒体积（Vt+V内）V：堆体积三、粉体的基本性质z粉体的密度真密度粒密度堆密度真密度粒密度堆密度真密度（truedensity，ρt)ρt=m/Vtyρρ颗粒密度(granuledensity,ρg):ρg=m/Vg堆密度(bulkdensity,ρb)ρb=m/Vb*比较：ρtρgρb比较：ρtρgρb三、粉体的基本性质（二）空隙率（porosity）空隙率：是空隙体积在粉体中所占有的比率。ggtgWVWVVVρε−=−−==11＝内内ttgtVWVVρε+11V内内bg1VVVVVρρ−=−=ε＝间间gVVρbt1VVVVρ−=−+=ε＝间内总26t1VVρ==ε总片剂空隙率：5%~35%三、粉体的性质二、粉体的流动性与充填性（一）粉体的流动性（flowability）流动形式与其相对应的流动性评价方法形式现象或操作流动性评价方法瓶或加料斗中的流出；流出速度壁面摩擦角休止角流出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，振动筛充填休止角、流出速度、压缩度，表观密度压缩流动压缩成形压缩度，壁面摩擦角、内部摩擦角流化态流动流化床干燥、造粒休止角，最小流化速度27三、粉体的性质1.流动性的评价与测定角(1)休止角（angleofrepose）——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的最大角到平衡而处于静止状态下测得的最大角。θ越小，流动性越好。（θ≤40°）θ越小，流动性越好。（θ≤40）28三、粉体的性质(2)流出速度（flowvelocity）¾全部物料流出漏斗所需的时间¾全部物料流出漏斗所需的时间。¾100μm玻璃球助流。流出速度越大，流动性越好。流出速度越大，流动性越好。(3)压缩度（compressibilityindex）最松堆密度100(%)C0f×−=ρρ最松堆密度100(%)Cf×=ρ最紧堆密度C越大，流动性越差最紧堆密度•C≤20%流动性较好；•C为40％-50％流动性差；29三、粉体的性质2粉体流动性的影响因素与改善方法2.粉体流动性的影响因素与改善方法(1)粒子大小：增大粒径改善流动性→造粒(1)粒子大小：增大粒径，改善流动性造粒(2)粒子形态及表面粗糙度：球形，减少摩擦力(3)密度密度03满足操作要求(3)密度：密度＞0.4g/cm3，可满足操作要求(4)含湿量：水分增加粒子间黏着力，干燥(5)助流剂的影响：加入适量助流剂（0.5%~2%滑石粉、微粉硅胶等，40um）（滑石粉、微粉硅胶等，）三、粉体的性质（二）粉体的充填性（packability）二、粉体的流动性与充填性（二）粉体的充填性（packability）充填状态的表示方法比容粉体单位质量（1）所占体积V/W比容粉体单位质量（1g）所占体积ν=V/W堆密度粉体单位体积（cm3）的质量ρ=W/V堆密度粉体单位体积（）的质量ρ/空隙率粉体的堆体积中空隙所占体积比ε=(V-Vt)/V空隙比空隙体积与粉体真体积之比e=（V-Vt）/Vt充填率粉体的真体积与松体积之比g=Vt/V=1-ε充填率粉体的真体积与松体积之比gt/配位数一个粒子周围相邻的其他粒子个数32堆密度、空隙率：直接反映粉体装填的松紧程度三、粉体的性质（）粉体的吸湿性（moistureabsorption）三、粉体的吸湿性与润湿性（一）粉体的吸湿性（moistureabsorption）¾定义：固体表面吸附水分的现象¾危害：降低流动性、固结、润湿、液化、变质，降低药物的化学稳定性¾药物的吸湿特性可以用吸湿平衡曲线表示¾与空气状态有关：PPw吸湿P=Pw平衡PPw干燥33三、粉体的性质三、粉体的性质临度1.水溶性药物的吸湿性WATER※临界相对湿度（criticalrelativehumidity，CRH）CRHRH水溶性药物在相对湿度较低的环境下，吸湿量很少，而当相对湿度增大到某一定值时，吸湿量急剧增加，此时的相对湿度称为临界相对湿度•CRH产生的原因：CRH产生的原因：当空气中相对湿度达到某一值时，药物表面吸附的水分溶解药物形成饱和溶液产生的蒸汽压小于空气中水蒸气溶解药物形成饱和溶液，产生的蒸汽压小于空气中水蒸气压，使整个物料不断吸湿。35三、粉体的性质9CRH＝CRH×CRH与各成分的量无关（Elder假说）9CRHAB＝CRHA×CRHB，与各成分的量无关（Elder假说）9意义：①作为药物吸湿性指标，物料的CRH越小，越易吸湿；②为生产贮藏环境提供参考；②为生产、贮藏环境提供参考；③为处方设计提供参考。三、粉体的性质三、粉体的性质（二）粉体的润湿性（wetting