百科：粉体流动性的奥秘

中国粉体网迅  粉体不是单个的粒子，而是由不同形状、不同粒度按不同比例组成的粉粒群，粉体在制药、食品加工和化学工业等领域扮演着至关重要的角色。粉体通常是指由大量的固体颗粒及颗粒间的空隙所构成的一种分散体系。颗粒粒度一般小于1000μm。工程上常把在常态下以较细的粉粒状态存在的物料称为粉体物料，简称粉体。

粉体具有一些特殊的物理性质，例如粉体的流动性、吸湿性、充填性、凝聚性、带电性、巨大的比表面和很小的松密度等。粉体流动性是粉体工程的基础，是联系颗粒性质与粉体技术中的单元操作，如储存、给料、输送、混合等的纽带。

影响粉体流动性的因素

粉体流动性决定于物质本身的特性 (如粒子大小、形态、表面状态、密度等 )及环境的温度、湿度等。

1、粒度 

粒径是指颗粒大小在空间范围所占据的线性尺寸；粒度分布是指若干个大小顺序排列的一定范围内颗粒量占颗粒群总量的百分数。粒径越小，粉粒比表面积越大，粉体分子引力、静电引力作用增大，影响粉粒的流动；粒径越小，粒子间越容易吸附，结团，黏结性增大，导致休止角增大，流动性变差；粒径越小，越容易形成紧密堆积，透气率下降，压缩率增大，同样使流动性变差。

2、形态

即使粉体粒径大小相等，不同形态粉体也具有不同的流动性。球形粒子因其相互间的接触面积最小具有最好的流动性, 片状或枝状的粒子表面有大量的平面接触点和不规则粒子间的剪切力, 故流动性差。

3、粉粒间相互作用

粉粒间的摩擦和内聚性质对粉体流动性有一定的影响。对于不同粉体粒径和形态，摩擦和内聚性对粉体流动性的影响也不同。颗粒较大时，颗粒之间内聚力远小于体积力，粉体的流动性主要取决于粉粒形貌，具有粗糙表面的粉粒或形状不均匀的粉粒通常流动性差；颗粒很小时，颗粒之间内聚力远大于体积力，粉体的流动性则主要取决于粉粒间的内聚力。

4、温度

随着温度升高，粉体流动性呈现先增加后降低趋势。在低温下条件下，粉体颗粒的致密度随着温度升高而增加；温度过高时，粉粒受高温作用后黏附性增加。此外，温度过高会使中药粉体的有效成分发生改变，特别是对于含挥发性成分的粉体不能采取升高温度的办法改善粉体流动性。对于软化点低的中药颗粒剂、胶囊剂等，升高温度容易使其软化，引湿性增强，降低粉体的滚动性。

5、水分

一般来说，粉体的湿含量很低时，水分被吸附在其表面，这种吸附水对粉

体的流动性影响不大，随着水分的增加，在吸附水的周围形成了薄膜水，此时颗粒间相对移动不容易发生，限制了颗粒整体的流动，当水分增加到超过最大分子结合水时，粉体流动性变差，甚至会失去流动性。

改善粉体流动性方法

1、粉体表面改性

改性技术是通过物理或化学方法来改变粉体的表面或界面物理化学性质（如表面原子层的结构或官能团，极性和带电性质）以改善粉体性能的一项技术。

物理改性技术主要是改变粉体粒子形态和大小，改变的方法如Comilling表面包裹技术得到普遍应用。表面包覆技术又称为表面涂层或涂覆技术，通过物理方法或者范德华力使改性剂与粉体粒子相连接，而不会引起其他化学反应，此类改性剂主要有超分散剂、表面活性剂等，常用方法有机械磨压和混合、粉末沉积等。

化学改性是指利用改性剂与粉体粒子之间发生的化学反应，使粉体性能得到有效改变的方法，此法在食品原料和中药学等领域研究相对深入。

2、载体的应用

针对粉体的自身特性，选用合适的载体或者助流剂可在一定程度上改善粉体的易吸湿性和流动性。在粉体中加入适量的合适助流剂，助流剂会附着在粉体的表面，会将其表面的凹面填平使其表面变得平滑，粉体间的摩擦力变小，在一定程度上可以改善粉体的流动性。

根据载体特点，可有针对性地对其性能进行改善，改善单一载体或者助流剂缺陷。

粉体流动性的表征

由于诸多因素影响粉体的流动性，而颗粒之间又有复杂的力学关系。粉体流动性表征方法主要有休止角法、Carr流动性指数法、Jenike流动函数法等。

与流体不同，当粉体从容器流到平面时，流下的粉体堆积在平面上且堆积尺寸随粉体的流下而增加，但堆积角保持不变，这个角即为粉体的休止角，又称安息角，它是粉体在自身重力下运动所形成的角。休止角的测量方法很多，有排出角法、注入角法、滑动角法等。

Carr测定法则是综合了影响粉体流动性的很多因素，进行了大量实验而提出的应用自然坡度角、板勺角、压缩率、凝聚度四项指数，用得分制的数值方法表示粉体流动性的方法。该方法简单实用，既适用于流动性好的粉粒体，又适用于附着性强且流动性差的粉体，适用范围广。其测量原理参照Carr指数表，通过测定样品的每一项流动性指数指数，并把其结果累加，即可得到卡尔指数，得出对流动性状的综合评价。 

Jenike法是通过剪切实验测定粉体样品的内摩擦角、内聚力、壁摩擦角等性能指标，结合莫尔圆得到粉体的流动函数，定量化地评价粉体流动性能。这种测试手段最早用于料仓设计中，但是现在它在测试粉体物质的一般性能中发挥着越来越重要的作用。目前已开发出不同的实验装置和方法用来直接测量粉体的屈服特性。

小结：

粉体是由很多单个固体粒子组成的集合体, 是固体的特殊形态。流动性是粉体在不同行业里被共同关注的一个关键参数，它直接影响到生产效率和产品质量。测定粉体的流动性并进一步改善它的流动性, 对粉体的生产工艺、传输、储存、装填以及粉体产品成型及装量有着重要的意义。

参考来源：

1、吴福玉.粉体流动特性及其表征方法研究 

2、中国粉体网：基于粉体流动性的中药粉体改善策略

3、中国粉体网：粉体流动性表征方法及对药物制剂研发和生产的指导性

4、章波, 冯怡等.粉体流动性的研究及其在中药制剂中的应用

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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