从颗粒到粉体:内聚力、粘性与流动性的综合研究


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  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。颗粒的粒度、形貌和表面特性是决定粉体宏观行为的基石。

中国粉体网讯  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。其表现出来的性质有别于单个粒子,不能通过单个粒子各项物性的简单加和进行研究,同时,外界因素,如外部压力、气氛、存放时间长短等都会对粉体产生影响,因此,粉体的研究比较复杂,对其进行全面系统的描述和讨论十分必要。


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。粉体可按其成因、制备方法、颗粒分散状态、颗粒大小、化学组成、晶体结构、用途等进行分类。


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很多,包括颗粒的种类、平均粒度、粒度分布、湿含量、颗粒形状、比表面积、密度、存储时间和颗粒间相互作用等。


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。


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。


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。


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。颗粒的粒度、形貌和表面特性是决定粉体宏观行为的基石。


2024年10月29-31日在上海跨国采购会展中心,由北京粉体技术协会与柏德英思展览(上海)有限公司联合主办2024药用粉体技术研讨会。届时来自上海交通大学副教授陈锡忠将为大家带来《从颗粒到粉体:内聚力、粘性与流动性的综合研究》的主题报告。本报告旨在对现有颗粒表面能和内聚力的测量技术进行深入比较,并探讨这些测量方式与粉体流动性之间的内在联系,以期为粉体的加工和应用提供科学指导。 


 


报告人介绍


陈锡忠,上海交通大学博士生导师,国家高层次青年人才,于厦门大学和中科院过程所获得学士和博士学位,毕业后在欧盟玛丽居里学者计划资助下于爱丁堡大学及剑桥大学从事博士后科研,回国前担任爱尔兰国立大学礼来制药冠名讲师、英国谢菲尔德大学助理教授,兼任Particuology及Green Chemical Engineering等期刊青年编委,颗粒学会青年理事及化工学会过程模拟及仿真专委会青年委员,参与编著第四版Powder Technology Handbook、 Industry 4.0 Vision for Energy and Materials、Exploring Computational Pharmaceutics - AI and Modeling in Pharma 4.0等著作章节。主要研究聚焦于多相计算流体力学理论以及颗粒系统工程的数字孪生模型开发,被全球华人化工学者协会授予未来化工学者等荣誉称号。


资料来源:

1、吴福玉.粉体流动特性及其表征方法研究

2、张正德.粒级对粉体流动性及下料特性的影响

3、中国粉体网.基于粉体流动性的中药粉体改善策略


(中国粉体网编辑整理/青黎)


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