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| 粉體的流動(dòng)性的評價(jià)和測試方法 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-08-28 12:37:36 瀏覽次數： |
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粉體的流動(dòng)性（flowability）與粒子的形狀、大小、表面狀態(tài)、密度、空隙率等有關(guān)，加上顆粒之間的內摩擦力和粘附力等的復雜關(guān)系，粉體的流動(dòng)性無(wú)法用單一的物性值來(lái)表達。然而粉體的流動(dòng)性對顆粒劑、膠囊劑、片劑等制劑的重量差異影響較大，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節。粉體的流動(dòng)形式很多，如重力流動(dòng)、振動(dòng)流動(dòng)、壓縮流動(dòng)、流態(tài)化流動(dòng)等，相對應的流動(dòng)性的評價(jià)方法也有所不同，當定量地測量粉體的流動(dòng)性時(shí)最好采用與處理過(guò)程相對應的方法，表1列出了流動(dòng)形式與相應流動(dòng)性的評價(jià)方法。
表1 流動(dòng)形式與其相對應的流動(dòng)性評價(jià)方法
| 種 類(lèi) |
現象或操作 |
流動(dòng)性的評價(jià)方法 |
| 重力流動(dòng) |
瓶或加料斗中的流出
旋轉容器型混合器，充填 |
流出速度，壁面摩擦角
休止角，流出界限孔徑 |
| 振動(dòng)流動(dòng) |
振動(dòng)加料，振動(dòng)篩
充填，流出 |
休止角，流出速度，
壓縮度，表觀(guān)密度 |
| 壓縮流動(dòng) |
壓縮成形（壓片） |
壓縮度，壁面摩擦角
內部摩擦角 |
| 流態(tài)化流動(dòng) |
流化層干燥，流化層造粒
顆?；蚱瑒┑目諝廨斔?/span> |
休止角，最小流化速度 |
（一）流動(dòng)性的評價(jià)與測定方法
1．休止角
休止角（angle of repose）是粉體堆積層的自由斜面與水平面形成的最大角。常用的測定方法有注入法，排出法，傾斜角法等，如圖1所示。休止角不僅可以直接測定，而且可以測定粉體層的高度和圓盤(pán)半徑后計算而得。即tanθ=高度/半徑。
圖1 休止角測定示意圖
2．流出速度
流出速度（flow velocity）是將物料加入于漏斗中測定全部物料流出所需的時(shí)間來(lái)描述，測定裝置如圖2所示。如果粉體的流動(dòng)性很差而不能流出時(shí)加入100μm的玻璃球助流，測定自由流動(dòng)所需玻璃球的量（w%），以表示流動(dòng)性。加入量越多流動(dòng)性越差。
3．壓縮度
壓縮度（compressibility）將一定量的粉體輕輕裝入量筒后測量最初松體積；采用輕敲法（tapping method）使粉體處于最緊狀態(tài)，測量最終的體積；計算最松密度ρ0與最緊密度ρf；根據公式12-31計算壓縮度c。
圖3 輕敲測定儀
4．內部摩擦系數μ
圖4 流動(dòng)性測試儀的主要部件——剪切池 內部摩擦系數 (coefficient of internal friction)測定裝置如圖4所示，對靜止的粉體層施加垂直應力V(normal stress)，在水平方向施加剪切應力S(shear stress)，當τ值較小時(shí)粉體層處于靜止狀態(tài)，V值逐漸增大到某一值時(shí)粉體層開(kāi)始滑動(dòng)，這種剛剛使粉體層開(kāi)始滑動(dòng)的狀態(tài)叫限界應力狀態(tài)。在限界應力狀態(tài)下垂直應力V與剪切應力S之間的關(guān)系。粉體層的V與S之間的關(guān)系為經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)（如a）時(shí)，叫自由流動(dòng)粉（free flowing powder）。μ表示內部摩擦系數，叫內部摩擦角。如果直線(xiàn)不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)（如b線(xiàn)）時(shí)，該粉體為粘附性粉體(cohesive powder)。C—粘附力(cohesive force)。粉體層的V與S之間的關(guān)系為直線(xiàn)時(shí)，叫Coulomb粉體，根據μ、以及C的大小評價(jià)流動(dòng)性，這些數字越小流動(dòng)性越好。如果粉體層的粘附性較強時(shí)，V與S之間為非直線(xiàn)（如C線(xiàn)）關(guān)系，此時(shí)粉體的剪切特性可用Warren-Spring式。σT—抗張強度；n—剪切指數，n值接近于1時(shí)，曲線(xiàn)近于直線(xiàn)。
（二）流動(dòng)性的影響因素與改善方法
粒子間的粘著(zhù)力、摩擦力、范德華力、靜電力等作用阻礙粒子的自由流動(dòng)，影響粉體的流動(dòng)性。粉體流動(dòng)性與構成粉體的粒子大小、形態(tài)、表面結構、粉體的孔隙率、密度等性質(zhì)有關(guān)。通過(guò)改變這些物理性質(zhì)可改善粉體的流動(dòng)性。
1.適當增加粒徑
粒徑對粉體流動(dòng)性有很大影響，當粒徑減小時(shí)，表面能增大，粉體的附著(zhù)性和聚集性增大。一般而言，當粒徑大于200 mm時(shí)，休止角小，流動(dòng)性好，隨著(zhù)粒徑減?。?00~100 mm之間時(shí)）休止角增大而流動(dòng)性減小，當粒徑小于100 mm時(shí)，粒子發(fā)生聚集，附著(zhù)力大于重力而導致休止角大幅度增大，流動(dòng)性差。所以適當增大粒徑可改善粉體的流動(dòng)性，如在流動(dòng)性不好的粉體中加入較粗的粉粒也可以克服聚合力，流動(dòng)性增大。粉體性質(zhì)不同，流動(dòng)性各異，粒子內聚力大于自身重力所需的粒徑稱(chēng)為臨界粒徑，控制粒徑大小在臨界粒子徑以上，可保證粉體的自由流動(dòng)。
2.控制粉粒濕度
粉粒通常吸附有<12％的水分，水分的存在使粉粒表面張力及毛細管力增大，使粒子間的相互作用增強而產(chǎn)生粘性，但流動(dòng)性減小，休止角增大?？刂品哿５臐穸仍谀骋欢ㄖ担ㄍǔ?％左右）是保證粉體流動(dòng)性的重要方法之一。當水分含量進(jìn)一步增加時(shí)，固體粉粒表面吸附力減小，粉體休止角急劇降低，但此時(shí)的粉體已不能再應用，
3.加入潤滑劑
在粉體中加入適量的潤滑劑，如滑石粉、氧化鎂、硬脂酸鎂等，可提高粉體的流動(dòng)性。通常，加入比粉粒還要細的物質(zhì)會(huì )使粉體流動(dòng)性變差，潤滑劑雖然是細粉末，但潤滑劑能降低固體粉粒表面的吸附力，改善其流動(dòng)性。此外，潤滑劑的加入量也很重要，當粉粒的表面剛好使潤滑劑覆蓋，則粉體的潤滑性加強，如果加入過(guò)量的潤滑劑不但不能起潤滑作用，反而形成阻力，流動(dòng)性變差。各種潤滑劑的常用量為：氧化鎂1％、滑石粉1％~2％、硬脂酸鎂0.3％~1％、氫氧化鋁1％~3％、微粉硅膠1％~3％左右。
4. 粒子形態(tài)及表面粗糙度
球形粒子的光滑表面，減少接觸點(diǎn)數，減少摩擦力。
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