理论教育 粉体学理论:粒度、真密度、压缩度和团聚现象分析

粉体学理论:粒度、真密度、压缩度和团聚现象分析

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:粒度分布可以通过测定粉体样品中不同粒径粒子占粒子总量的比例来衡量。真密度是粉体质量除以真体积求得的密度。粉体体积受容器的形状影响。压缩度代表的是粉体的可压性能,以及是否易团聚。产生黏附或团聚的主要原因和粉体的干燥程度有关。在干燥时主要是静电导致团聚;而在潮湿时主要是粉体间形成液体架桥的现象。

粉体学理论:粒度、真密度、压缩度和团聚现象分析

1.粒子径

粒子大小是粉体的最基本性质。然而,将粉体放在显微镜下观察,粒子的形状往往不规则,大小也不同,无法用一个长度表示其大小。粒子径有多种表示方法,其测定方法也不同。

2.粒度分布

多数粉体中粒子的粒径不同,粒度分布可以反映各种粒子大小的分布情况。粒度分布可以通过测定粉体样品中不同粒径粒子占粒子总量的比例来衡量。

3.平均粒子径

平均粒子径通常用中位径表示,也称中值径,它是指粒径大于它的颗粒和小于它的颗粒各占50%。

4.粒子径的测定方法

粒子径的测定方法有以下几种:

(1)显微镜法 显微镜法是在显微镜下测粒子粒径的方法,测定以个数、面积为基准的粒度分布。不同的显微镜测粒径的级别不一样,光学显微镜能测到微米级,电子显微镜能测定纳米级。

(2)库尔特计数法 库尔特计数法是测出每个粒子的大小,然后再经过统计,得出粒度分布。

(3)沉降法 沉降法是通过测定液体中混悬粒子的沉降速度,根据Stock’s方程求出。该方法适用于100μm以下的粒径测定。沉降法有分散沉降法和齐沉降法。分散沉降法是粒子群在溶剂中分散均匀混悬后待其沉降,齐沉降法是粒子群从溶剂的上端开始沉降。沉降开始后,在一定时间间隔内测定粒子的沉降速度和所对应的沉降粒子的量,从而测得粒子径与粒度分布。

(4)比表面积法 粉体的粒径越小,比表面积越大,因此通过粉体比表面积与粒径的关系可求得粉体的平均粒径。这种方法不能得出粒度分布,只能测粒径,且测定粒度范围为100μm以下。

(5)筛分法 筛分法是最简单、快速、常用的测粒径的方法。筛分法的原理是利用筛网的孔隙大小不同对粉体分级。将筛子按筛号顺序层叠,将待测粉体样品层层过筛,振荡筛子后,称量每层筛子上的粉体质量,得到各大小筛上粉体质量分数,对应各自的筛号,获得粒度分布及平均粒径。筛号一般用“目”表示,“目”是指在每1in(25.4mm)的筛面长度上开有的孔数。

1.粉体的密度

衡量粉体密度的指标主要有真密度(ρ1)、颗粒密度(ρg)、堆密度(ρb)。真密度是粉体质量除以真体积求得的密度。颗粒密度是粉体质量除以颗粒体积求得的密度。堆密度是粉体质量除以堆体积求得的密度,亦称松密度。粉体填充时,振动紧实后测得的堆密度称振实密度(ρb)。一般粉剂中常用的是堆密度和振实密度。(www.daowen.com)

2.堆密度和振实密度的测定

堆密度为单位体积粉体的质量。粉体体积受容器的形状影响。测振实密度时,粉体的体积随着振荡次数而发生变化,振动次数越多,体积越小,最终体积不变时即达到最紧堆密度。

3.空隙率

空隙率是粉体中空隙所占有的比率。粉体是由固态的粒子和其间的空气所组成的非均相体系,因此粉体的充填体积(V)为固体成分的真体积(Vt)、颗粒内部空隙体积(V)、颗粒间空隙体积(V)之和。相应地将空隙率分为颗粒内空隙,ε=V/(Vt+V);颗粒间空隙率,V=V/V;总空隙率,ε=(V+V)/V等。

1.流动性的测量方法

粉体的流动性对粉剂的包装有重要的影响,关系到产品的质量差异、包装设备、包装材料等,是影响产品质量的重要性质。评价粉体流动性的方法有很多,主要有以下几种。

(1)休止角 休止角是粉剂自然流动后粉体堆放的斜角最大角。测量休止角的方法一般是漏斗法:粉体从漏斗中漏下流至水平圆盘,结束后,测量半径和高度,再通过tanθ,计算休止角θ。休止角越小,流动性越好,最好小于40°。

(2)流出速度 粉体加入漏斗中流出的速度来表示。

(3)压缩度 压缩度测量了粉体的最初堆体积V0和振实后的体积Vf;计算最松密度ρ0与最紧密度ρf;然后按式(3-1)计算压缩度C

压缩度代表的是粉体的可压性能,以及是否易团聚。

2.改善流动性的方法

改善粉体流动性主要是减少粒子间的各种力,有以下几种方法:①控制粉体的含水量,减少粒子间的吸附力;②增大粒子大小。用粒径较大的粒子代替粒径较小的粒子,可以减少粒子间的黏着力;③增加粒子表面的光滑度,减少粒子间的摩擦力;④加入助流剂。粉剂流动性不好时,可以加入适宜的助流剂,减少粒子表面的粗糙,减少摩擦力,例如滑石粉、二氧化硅等。

黏附性是不同分子之间的引力产生的,团聚性是同分子之间产生的。产生黏附或团聚的主要原因和粉体的干燥程度有关。在干燥时主要是静电导致团聚;而在潮湿时主要是粉体间形成液体架桥的现象。一般情况下,粒子粒径越小,越易发生黏附与团聚。采用造粒加大粒径或加入助流剂等手段可以防止产生黏附性和团聚性。

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