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1、关于微粒分散体系第1页，讲稿共99张，创作于星期日第一节第一节 概概 述述n一、概念一、概念n分散体系（分散体系（disperse system）：是一种或几种物是一种或几种物 质质高高度度分分散散在在某某种种介介质质中中形形成成的的体体系系。被被分分散散的的物物质质称称为分散相，而连续的介质称为分散介质。为分散相，而连续的介质称为分散介质。第2页，讲稿共99张，创作于星期日n异丙酚纳米乳n异丙酚 10gn1,2丙二醇 50mln精制大豆油 10g 分散相n注射用磷脂 20gn牛璜胆酸钠 14g 注射用水 加至 1000ml 分散介质第3页，讲稿共99张，创作于星期日二、分类二、分类 分分散散
2、体体系系按按分分散散相相粒粒子子的的直直径径大大小小可可分分为为小小分分子子真真溶溶液液（直直径径1nm）、胶胶体体分分散散体体系系（直直径径在在1 100nm）粗粗分分散散体体系系（直直径径 100nm）。将将微微粒粒直直径径在在1nm 100m范范围围的的分分散散相相统统称称为为微微粒粒，由由微微粒粒构构成成的的分分散体系则统称为微粒分散体系。散体系则统称为微粒分散体系。第4页，讲稿共99张，创作于星期日n n三、特殊性能：三、特殊性能：n1、分散相与分散介质之间存在着相界面，、分散相与分散介质之间存在着相界面，会出现大量的表面现象；会出现大量的表面现象；n2、具有较高的表面自由能是、具有
3、较高的表面自由能是热力学不稳热力学不稳定体系定体系。n3、粒径更小的分散体系还具有明显的布、粒径更小的分散体系还具有明显的布朗运动、丁铎尔现象等。朗运动、丁铎尔现象等。第5页，讲稿共99张，创作于星期日n四、在药剂学中的重要意义四、在药剂学中的重要意义n1、有助于提高药物的溶解速度及溶解度，、有助于提高药物的溶解速度及溶解度，有有n利于提高难溶性药物的生物利用度利于提高难溶性药物的生物利用度n2、利于提高药物微粒在分散介质中的分散、利于提高药物微粒在分散介质中的分散性与稳定性性与稳定性n n 第6页，讲稿共99张，创作于星期日n3、具有不同大小的微粒分散体系在体内分、具有不同大小的微粒分散体系
4、在体内分布上具有一定的选择性，如一定大小的微布上具有一定的选择性，如一定大小的微粒给药后容易被单核吞噬细胞系统吞噬粒给药后容易被单核吞噬细胞系统吞噬n4、微囊、微球具有缓释作用，减少剂量，、微囊、微球具有缓释作用，减少剂量，降低毒副作用降低毒副作用n5、改善药物在体内外的稳定性等、改善药物在体内外的稳定性等第7页，讲稿共99张，创作于星期日50nm的的微微粒粒能能够够穿穿透透肝肝脏脏内内皮皮，通通过过毛毛细血管末梢或淋巴传递进入细血管末梢或淋巴传递进入骨髓骨髓组织组织。静静脉脉注注射射、腹腹腔腔注注射射0.13.0 m的的微微粒粒能能很很快快被被单单核核吞吞噬噬细细胞胞系系统统吞吞噬噬，浓浓集
5、集于于巨巨噬噬细胞丰富的细胞丰富的肝脏肝脏和和脾脏脾脏等部位。等部位。人人肺肺毛毛细细血血管管直直径径为为2 m，2 m的的粒粒子子被被肺肺毛毛细细血血管管滞滞留留下下来来，2 m的的微微粒粒则则通过肺而到达通过肺而到达肝、脾肝、脾等部位。等部位。注注射射50 m的的微微粒粒，可可使使微微粒粒分分别别被被截截留留在在肠、肾肠、肾等相应部位等相应部位。微粒大小与体内分布微粒大小与体内分布第8页，讲稿共99张，创作于星期日第二节第二节 微粒分散系的主要性质与特点微粒分散系的主要性质与特点n本节主要分析讨论与其粒径大小和物理稳定本节主要分析讨论与其粒径大小和物理稳定性有关的性质。性有关的性质。第9页
6、，讲稿共99张，创作于星期日n一、微粒大小与测定方法一、微粒大小与测定方法n微粒大小完全均一的体系称为单分散体系；微粒大小完全均一的体系称为单分散体系；n微粒大小不均一的体系称为多分散体系；微粒大小不均一的体系称为多分散体系；n微粒分散系中常用的粒径表示方法有几何学微粒分散系中常用的粒径表示方法有几何学粒径、比表面积径等。粒径、比表面积径等。第10页，讲稿共99张，创作于星期日n1、电子显微镜法、电子显微镜法n其里面的其里面的TEM法较常用。法较常用。n2、激光散射法、激光散射法n此种方法现今也十分常用此种方法现今也十分常用第11页，讲稿共99张，创作于星期日 1电子显微镜法电子显微镜法 n测
7、定原理：电子束射到样品上，如果能量足够大就能测定原理：电子束射到样品上，如果能量足够大就能穿过样品而无相互作用，形成透射电子，用于穿过样品而无相互作用，形成透射电子，用于透射透射电镜（电镜（TEM）的成像和衍射；的成像和衍射；n当入射电子穿透到离核很近的地方被反射，而没有能当入射电子穿透到离核很近的地方被反射，而没有能量损失，则在任何方向都有散射，即形成量损失，则在任何方向都有散射，即形成背景散射背景散射；n如果入射电子撞击样品表面原子外层电子，把它如果入射电子撞击样品表面原子外层电子，把它激发出来，就形成低能量的激发出来，就形成低能量的二次电子二次电子，在电场作，在电场作用下可呈曲线运动，翻
8、越障碍进入检测器，使表用下可呈曲线运动，翻越障碍进入检测器，使表面凸凹的各个部分都能清晰成像。面凸凹的各个部分都能清晰成像。n二次电子和背景散射电子共同用于二次电子和背景散射电子共同用于扫描电镜（扫描电镜（SEM）的成像。的成像。第12页，讲稿共99张，创作于星期日微球表面形态微球表面形态 Scanning electron micrography of ADM-GMS v微球橙红色，形态圆整、均匀，微球表面可见孔隙，微球橙红色，形态圆整、均匀，微球表面可见孔隙，部分微球表面有药物或载体材料结晶。部分微球表面有药物或载体材料结晶。第13页，讲稿共99张，创作于星期日2激光散射法激光散射法n对对
9、于于溶溶液液，散散射射光光强强度度、散散射射角角大大小小与与溶溶液液的的性性质质、溶溶质质分分子子量量、分分子子尺尺寸寸及及分分子子形形态态、入入射射光光的的波波长长等等有关，对于直径很小的微粒，瑞利散射公式：有关，对于直径很小的微粒，瑞利散射公式：（4-14-1）nI-I-散散射射光光强强度度；I I0 0-入入射射光光的的强强度度；n n-分分散散相相折折射射率率；n n0 0-分分散散介介质质折折射射率率；-入入射射光光波波长长；V-V-单单个个粒粒子子体体积积；-单单位位体体积积溶溶液液中中粒子数目。粒子数目。n由由上上式式，散散射射光光强强度度与与粒粒子子体体积积V V的的平平方方成
10、成正正比比，利利用这一特性可测定粒子大小及分布。用这一特性可测定粒子大小及分布。第14页，讲稿共99张，创作于星期日第二节第二节 微粒分散体系的性质和特点微粒分散体系的性质和特点 微微粒粒分分散散体体系系是是典典型型的的多多相相分分散散体体系系。随随着着微微粒粒粒粒径径的变小，表面积的变小，表面积A不断增加，表面自由能的增加不断增加，表面自由能的增加G为：为：G=A (4-2)表表面面张张力力；A表表面面积积的的增增加加。对对于于常常见见的的不不溶溶性性微微粒粒的的水水分分散散体体系系，为为正正值值，而而且且数数值值也也比比较大。较大。一、微粒分散体系的一、微粒分散体系的热力学热力学性质性质第
11、15页，讲稿共99张，创作于星期日二、微粒分散系的二、微粒分散系的动力学动力学性质性质微粒分散体系的动力学稳定性主要表现微粒分散体系的动力学稳定性主要表现在两个方面。在两个方面。l当微粒较小时，主要是分子热运动产生当微粒较小时，主要是分子热运动产生的的布朗布朗运动；运动；提高提高微粒分散体系的物理稳微粒分散体系的物理稳定性定性l当微粒较大时，主要是重力作用产生的当微粒较大时，主要是重力作用产生的沉降沉降。降低降低微粒分散体系的物理稳定性微粒分散体系的物理稳定性第16页，讲稿共99张，创作于星期日布朗运动：粒子永不停息的无规则的直线运动布朗运动：粒子永不停息的无规则的直线运动布朗运动是粒子在每一
12、瞬间受介质分子碰撞的合力布朗运动是粒子在每一瞬间受介质分子碰撞的合力方向不断改变的结果。由于胶粒不停运动，从其周方向不断改变的结果。由于胶粒不停运动，从其周围分子不断获得动能，从而可抗衡重力作用而不发围分子不断获得动能，从而可抗衡重力作用而不发生聚沉。生聚沉。第17页，讲稿共99张，创作于星期日n二、微粒的动力学性质二、微粒的动力学性质n（一）（一）Brown运动运动n微粒作布朗运动时的平均位移微粒作布朗运动时的平均位移可用布朗运动方程表示：可用布朗运动方程表示：n n (4-3)nt时间；时间；T系统热力学温度；系统热力学温度；介质黏度介质黏度nr微粒半径；微粒半径；L阿伏伽德罗常数阿伏伽德
13、罗常数n小的微粒在动力学上是稳定体系。小的微粒在动力学上是稳定体系。nr愈小，介质粘度愈小，温度愈高，粒子的平均位移愈大，布朗运动愈小，介质粘度愈小，温度愈高，粒子的平均位移愈大，布朗运动愈明显。愈明显。第18页，讲稿共99张，创作于星期日n作作为为BrownBrown运运动动的的结结果果，胶胶体体质质点点可可自自发发地地从从高高浓浓度度区区域域向向低浓度区域扩散。扩散速率遵从低浓度区域扩散。扩散速率遵从FickFick第一定律：第一定律：n (4-4)式中，式中，扩散速度；扩散速度；胶体分散系的浓度梯胶体分散系的浓度梯度；度；D扩散系数；扩散系数；A扩散界面扩散界面S的面积。负号表示扩的面积
14、。负号表示扩散方向与浓度梯度的方向相反。散方向与浓度梯度的方向相反。（二）扩散与渗透压（二）扩散与渗透压第19页，讲稿共99张，创作于星期日nBrown运动的位移与扩散系数之间的关系：n （4-5）n上述两公式综合可得：n （4-6）n可见粒子的扩散能力和粒子的大小成反比，粒径越大，扩散能力越弱第20页，讲稿共99张，创作于星期日n半透膜两侧分别放入溶液和纯溶剂，这时纯溶剂侧的溶剂分子通过半透膜的扩散到溶液侧，这种现象称为渗透。如果没有半透膜，溶质分子将从高浓度向低浓度方向扩散。胶体粒子比溶剂分子大得多，不能通过半透膜，因此在溶胶和纯溶剂之间会产生渗透压，渗透压的大小可用稀溶液的渗透压公式计算
15、：n =cRT （4-7）n式中，渗透压，c溶胶的浓度，R气体常数，T绝对温度。第21页，讲稿共99张，创作于星期日n（三）沉降与沉降平衡 在一个分散体系中微粒的密度大于分散介质的密度，就会发生沉降。如果是粗分散体系，粒子较大，经过一段时间以后，粒子会全部沉降到容器的底部。如果粒子比较小，由于粒子的布朗运动，一方面受到重力作用而沉降，另一方面由于沉降使上、下部分的浓度发生变化，引起扩散作用，使浓度趋向于均匀。当沉降和扩散这两种方向相反的作用力达到平衡时，体系中的粒子以一定的浓度梯度分步，这种平衡称作沉降平衡。达到沉降平衡后体系的最下部浓度最大，随高度的上升浓度逐渐减小。第22页，讲稿共99张，
16、创作于星期日n粒粒径径较较大大的的微微粒粒受受重重力力作作用用，静静置置时时会会自自然沉降，其沉降速度服从然沉降，其沉降速度服从Stokes定律：定律：(4-8)V-微粒沉降速度；微粒沉降速度；r-微粒半径；微粒半径；1、2-分别为微粒和分散介质分别为微粒和分散介质密度；密度；-分散介质粘度；分散介质粘度；g-重力加速度常数。重力加速度常数。r r愈大，微粒和分散介质的密度差愈大，分散介质的粘度愈大，微粒和分散介质的密度差愈大，分散介质的粘度愈小，粒子的沉降速度愈大。愈小，粒子的沉降速度愈大。第23页，讲稿共99张，创作于星期日n二、微粒的光学性质二、微粒的光学性质n 光是一种电磁波，当一束光
17、照射到一个微粒分散体系光是一种电磁波，当一束光照射到一个微粒分散体系时，可以出现光的吸收、反射和散射等现象。时，可以出现光的吸收、反射和散射等现象。光的光的吸收吸收主要由微粒的主要由微粒的化学组成化学组成与与结构结构决定；光的决定；光的反反射射与与散射散射主要取决于微粒的主要取决于微粒的大小大小。丁铎尔现象是微粒散。丁铎尔现象是微粒散射光的宏观表现。现今丁铎尔现象已经成为判断纳米体系射光的宏观表现。现今丁铎尔现象已经成为判断纳米体系的一个简单方法。微粒大小不同，光学性质相差很大。在的一个简单方法。微粒大小不同，光学性质相差很大。在同等条件下，粗分散体系由于反射光为主，不能观察到丁同等条件下，粗
18、分散体系由于反射光为主，不能观察到丁铎尔现象；而低分子的真溶液则是透射光为主，同样观察铎尔现象；而低分子的真溶液则是透射光为主，同样观察不到乳光。不到乳光。第24页，讲稿共99张，创作于星期日n当一束光线在暗室通过胶粒分散系，在其侧当一束光线在暗室通过胶粒分散系，在其侧面可看到明显的乳光，即面可看到明显的乳光，即Tyndall现象。丁现象。丁铎尔现象是微粒散射光的宏观表现。铎尔现象是微粒散射光的宏观表现。n低分子溶液低分子溶液透射光；粗分散体系透射光；粗分散体系反射光；反射光；胶体分散系胶体分散系散射光。散射光。第25页，讲稿共99张，创作于星期日 丁达尔现象丁达尔现象n丁达尔现象（丁达尔现象
19、（Tyndall phenomena）n在暗室中，将一束光通过溶胶时，在侧面在暗室中，将一束光通过溶胶时，在侧面可看到一个发亮的光柱，称为可看到一个发亮的光柱，称为乳光乳光，即丁，即丁达尔（达尔（Tyndall）现象。）现象。第26页，讲稿共99张，创作于星期日n瑞利提出了粒径小于 的非导体球型质点的光散射公式：n （4-9）nI-I-散射光强度；散射光强度；I I0 0-入射光的强度；入射光的强度；n n-分散相折射率；分散相折射率；n n0 0-分分散介质折射率；散介质折射率；-入射光波长；入射光波长；V-V-单个粒子体积；单个粒子体积；-单位体单位体积溶液中粒子数目。积溶液中粒子数目。第
20、27页，讲稿共99张，创作于星期日n根据瑞利公式，可得到如下结论：（1）散射光强和入射光波长的4次方成反比。（2）分散相与分散介质的折射率相差越大，散射光越强。（3）散射光强和分散体系的浓度成正比。（4）散射光强和质点的体积成正比。体积越大，散射光越强。第28页，讲稿共99张，创作于星期日n三、微粒分散体系的电学性质三、微粒分散体系的电学性质n微粒分散体系的电学性质主要是由微粒表面微粒分散体系的电学性质主要是由微粒表面发生的电离、吸附或摩擦等产生的电荷所表发生的电离、吸附或摩擦等产生的电荷所表现的性质。现的性质。第29页，讲稿共99张，创作于星期日（一）电泳（一）电泳（electrophore
21、sis）n在电场作用下微粒的定向移动叫电泳。在电场作用下微粒的定向移动叫电泳。n在溶液的电场中，微粒受两种作用力，一种是静电在溶液的电场中，微粒受两种作用力，一种是静电力力Fe，另一种是摩擦力另一种是摩擦力Fs，而且这两种力在恒速运而且这两种力在恒速运动时大小相等。动时大小相等。n （4-10）n其中，其中，r球型微粒半径，球型微粒半径，表面电荷密度，表面电荷密度，E电场强度，电场强度，v恒恒速运动的速度。速运动的速度。n从上式可知微粒在电场作用下移动的速度与其粒径从上式可知微粒在电场作用下移动的速度与其粒径大小成反比，其他条件相同时，大小成反比，其他条件相同时，微粒越小，移动越微粒越小，移动
22、越快。快。第30页，讲稿共99张，创作于星期日n（二）微粒的双电层结构（二）微粒的双电层结构n在微粒分散体系的溶液中在微粒分散体系的溶液中,微粒表面带有同种离子微粒表面带有同种离子,通过静通过静电引力可使与其电荷相反的离子分布于微粒周围电引力可使与其电荷相反的离子分布于微粒周围,微粒微粒表面的离子与靠近表面的反离子构成了微粒的表面的离子与靠近表面的反离子构成了微粒的吸附层吸附层.同同时由于扩散作用时由于扩散作用,反离子在微粒周围呈现距微粒表面越反离子在微粒周围呈现距微粒表面越远则浓度越稀的梯度分布远则浓度越稀的梯度分布,从吸附层表面至反离子电荷从吸附层表面至反离子电荷为零处形成微粒的为零处形成
23、微粒的扩散层扩散层.吸附层与扩散层吸附层与扩散层所带电荷相所带电荷相反反，共同构成，共同构成双电层结构双电层结构第31页，讲稿共99张，创作于星期日溶胶粒子表面电荷的来源溶胶粒子表面电荷的来源u电离作用：电离作用：胶粒的基团解离；硅胶粒子表面的胶粒的基团解离；硅胶粒子表面的SiO2分子与分子与水生成水生成H2SiO3，若解离生成若解离生成SiO32-，使硅溶胶带负电，介使硅溶胶带负电，介质含有质含有H+离子而带正电。离子而带正电。u吸附作用：吸附作用：胶粒优先吸附与自身有相同成分的离子。如胶粒优先吸附与自身有相同成分的离子。如AgNO3与与KIAgI，可吸附，可吸附Ag+或或I-带电。带电。u
24、摩擦带电：摩擦带电：非导体构成的体系中，介电常数较大的一相非导体构成的体系中，介电常数较大的一相易带正电，另一相带负电。如玻璃易带正电，另一相带负电。如玻璃(15)在水中在水中(81)带负带负电，苯中电，苯中(2)带正电。带正电。第32页，讲稿共99张，创作于星期日微粒的双电层结构微粒的双电层结构固定层：固定层：微粒表微粒表面面sternstern面（扩面（扩散层中反离子电性中心构成的面）散层中反离子电性中心构成的面）扩散层：扩散层：切动面切动面电势为零电势为零电位：电位：切动面切动面电势为零处电势为零处的电位差，也叫动电位。的电位差，也叫动电位。电位电位是衡量胶粒带电荷多少是衡量胶粒带电荷多
25、少的指标。的指标。第33页，讲稿共99张，创作于星期日n从吸附层表面至反离子电荷为零处的电位差叫动电从吸附层表面至反离子电荷为零处的电位差叫动电位位,即即电位。电位。n =/r （4-11）n表面电荷密度表面电荷密度介质的介电常数介质的介电常数nr球形微粒的半径球形微粒的半径n从上式可见从上式可见在相同条件下在相同条件下,微粒越小微粒越小,电位电位越高越高.第34页，讲稿共99张，创作于星期日第三节第三节 微粒分散体系的物理稳定性微粒分散体系的物理稳定性n微微粒粒分分散散药药物物制制剂剂的的稳稳定定性性应应当当包包括括以以下几个方面：下几个方面：n1药物制剂的化学稳定性；药物制剂的化学稳定性；
26、n2药物制剂的药物制剂的物理稳定性物理稳定性；n3生物活性稳定性；生物活性稳定性；n4疗效稳定性；疗效稳定性；n5毒性稳定性毒性稳定性。第35页，讲稿共99张，创作于星期日n本节重点讨论微粒分散系的物理稳定性及其本节重点讨论微粒分散系的物理稳定性及其影响因素及提高稳定性的方法。影响因素及提高稳定性的方法。第36页，讲稿共99张，创作于星期日一、微粒分散系的物理稳定性一、微粒分散系的物理稳定性n微粒分散制剂大多是属于胶体分散系给药系统，其稳定微粒分散制剂大多是属于胶体分散系给药系统，其稳定性主要是指某些性质的变化，如微粒的大小、分散相的性主要是指某些性质的变化，如微粒的大小、分散相的浓度、粘度、
27、浓度、粘度、电位变化等，可以用热力学稳定性、电位变化等，可以用热力学稳定性、动力稳定性、聚集稳定性来表征。动力稳定性、聚集稳定性来表征。第37页，讲稿共99张，创作于星期日n（一）热力学稳定性（一）热力学稳定性n微微粒粒分分散散系系是是热热力力学学不不稳稳定定体体系系，是是具具有有巨巨大大表表面面的的开开放放体体系系。根根据据热热力力学学理理论论，体体系的系的Gibbs自由能自由能G的增加可用下式表示。的增加可用下式表示。n G=A (4-12)n表面表面张张力；力；第38页，讲稿共99张，创作于星期日nA是制备微粒分散系时体系表面积的改是制备微粒分散系时体系表面积的改变值。变值。n当当为正值
28、时，为正值时，G则增大，具有过剩表则增大，具有过剩表面自由能。由最小能量原理可知，体系面自由能。由最小能量原理可知，体系有从高能量自动地向低能量变化的趋势，有从高能量自动地向低能量变化的趋势，小粒子自动地聚集成大粒子，使体系表小粒子自动地聚集成大粒子，使体系表面积减小，因此是热力学不稳定体系。面积减小，因此是热力学不稳定体系。n 第39页，讲稿共99张，创作于星期日n当当0时，是热力学稳定体系。时，是热力学稳定体系。故制备此类分故制备此类分散系时均需加入稳定剂散系时均需加入稳定剂(表面活性剂或某些电表面活性剂或某些电解质离子）吸附在微粒表面上，使解质离子）吸附在微粒表面上，使降低降低,体体系就
29、具有一定的稳定性。系就具有一定的稳定性。n制备微粒分散系制剂时增加稳定性的方法制备微粒分散系制剂时增加稳定性的方法n（1）加入表面活性剂或使）加入表面活性剂或使降低降低,体系就具体系就具有一定的稳定性。有一定的稳定性。n（2）某些电解质离子吸附在微粒表面上，形）某些电解质离子吸附在微粒表面上，形成机械性或电性保护膜，防止微粒间的聚结。成机械性或电性保护膜，防止微粒间的聚结。第40页，讲稿共99张，创作于星期日n（3）增加介质黏度也是一种常用的方法）增加介质黏度也是一种常用的方法n在在1980年已制得热力学稳定的氢氧化铝溶年已制得热力学稳定的氢氧化铝溶胶，说明制备热力学稳定的微粒分散系是胶，说明
30、制备热力学稳定的微粒分散系是可能的。可能的。第41页，讲稿共99张，创作于星期日n（二）动力稳定性（二）动力稳定性n微粒分散系的动力稳定性是指在重力场微粒分散系的动力稳定性是指在重力场或离心场的作用下，微粒从分散介质中或离心场的作用下，微粒从分散介质中析离的程度。析离的程度。n微粒分散系之所以具有一定的动力稳定微粒分散系之所以具有一定的动力稳定性一是由于微粒的性一是由于微粒的Brown运动。是分散运动。是分散介质中分子对微粒碰撞的结果，微粒在介质中分子对微粒碰撞的结果，微粒在介质分子的包围之中，介质的分子处于介质分子的包围之中，介质的分子处于热运动状态，从各个不同角度碰撞微粒，热运动状态，从各
31、个不同角度碰撞微粒，使微粒向各个方向发生位移，而不停地使微粒向各个方向发生位移，而不停地无秩序运动的结果。无秩序运动的结果。第42页，讲稿共99张，创作于星期日 另一个因素则是重力产生的沉降，另一个因素则是重力产生的沉降，布朗运动提布朗运动提高微粒分散系的稳定性，沉降降低微粒分散高微粒分散系的稳定性，沉降降低微粒分散系的稳定性。当微粒较小，布朗运动起主要系的稳定性。当微粒较小，布朗运动起主要作用，当微粒较大时，重力起主要作用。作用，当微粒较大时，重力起主要作用。第43页，讲稿共99张，创作于星期日n当当微微粒粒的的半半径径大大于于1m后后，微微粒粒的的平平均均位位移移只只有有0.656m/s，
32、在在分分散散介介质质中中受受重重力力场场作作用用而而匀匀速速运运动动，此此时时应应按按Stokes定定律律，其其沉沉降降或或上上浮浮的的速速度度V以以下下式式表示：表示：n V=2r2（1-2）g/9 (4-13)n式中，式中，r微粒的半径；微粒的半径；g重力加速度；重力加速度；分散介质的粘度；分散介质的粘度；1和和2微粒和分散介质的微粒和分散介质的密度。密度。第44页，讲稿共99张，创作于星期日n当微粒半径当微粒半径r1m后，则微粒就要沉降后，则微粒就要沉降或上浮，动力稳定性较差。因此为了减或上浮，动力稳定性较差。因此为了减小微粒沉降或上浮的速度，则通过小微粒沉降或上浮的速度，则通过增加增加
33、分散介质的粘度，加入增稠剂，调节微分散介质的粘度，加入增稠剂，调节微粒与分散介质的密度差粒与分散介质的密度差，使，使12。这样这样可提高此微粒分散制剂的稳定性。可提高此微粒分散制剂的稳定性。第45页，讲稿共99张，创作于星期日n最主要的是最主要的是减小微粒的半径减小微粒的半径，当微粒半径，当微粒半径r从从 10m减小为减小为 1m时，其沉降速度从时，其沉降速度从4.36102m/s降低为降低为4.36m/s，相差相差100倍。倍。沉降速度可用来评价粗分散体系的动沉降速度可用来评价粗分散体系的动力学稳定性，速度越小说明体系越稳定，力学稳定性，速度越小说明体系越稳定，反之则不稳定。反之则不稳定。第
34、46页，讲稿共99张，创作于星期日n选择题选择题混悬剂中药物微粒与介质间存在密度差，如药物微粒的混悬剂中药物微粒与介质间存在密度差，如药物微粒的密度较大，由于重力的作用，静置时会出现沉降，如微密度较大，由于重力的作用，静置时会出现沉降，如微粒为球体，其间无静电干扰，不受器皿影响，且不发生粒为球体，其间无静电干扰，不受器皿影响，且不发生湍流条件下，沉降速度符合下列公式中的哪一个（湍流条件下，沉降速度符合下列公式中的哪一个（）.V=2rV=2r2 2（1 1-2 2 ）g/g/99（）（）（）（）第47页，讲稿共99张，创作于星期日n判断题nSTOKES公式中速度与微粒半径的平方成公式中速度与微粒
35、半径的平方成正比，与粘度成反比（正比，与粘度成反比（）第48页，讲稿共99张，创作于星期日（三）、絮凝与反絮凝（三）、絮凝与反絮凝 微粒表面具有双电层微粒表面具有双电层,使微粒表面带有同种电荷使微粒表面带有同种电荷,在一在一定条件下因相互排斥而稳定。双电层的厚度越大，定条件下因相互排斥而稳定。双电层的厚度越大，则相互排斥的作用力越大，微粒就越稳定。如在则相互排斥的作用力越大，微粒就越稳定。如在体系中加入一定量的某种电解质，可能中和微粒体系中加入一定量的某种电解质，可能中和微粒表面的电荷，降低双电层的厚度，降低表面电荷表面的电荷，降低双电层的厚度，降低表面电荷的电量，使微粒间的斥力下降，从而使微
36、粒的物的电量，使微粒间的斥力下降，从而使微粒的物理稳定性下降，出现絮凝状态，即微粒呈絮凝状，理稳定性下降，出现絮凝状态，即微粒呈絮凝状，形成疏松的纤维状结构，但振摇可重新分散均匀。形成疏松的纤维状结构，但振摇可重新分散均匀。这种作用叫絮凝作用，加入的电解质叫絮凝剂。这种作用叫絮凝作用，加入的电解质叫絮凝剂。第49页，讲稿共99张，创作于星期日 如在体系中加入一定量的某种电解质，可如在体系中加入一定量的某种电解质，可能中和微粒表面的电荷，降低双电层的厚能中和微粒表面的电荷，降低双电层的厚度，降低表面电荷的电量，使微粒间的斥度，降低表面电荷的电量，使微粒间的斥力下降，从而使微粒的物理稳定性下降，力
37、下降，从而使微粒的物理稳定性下降，出现絮凝状态，即微粒呈絮凝状，形成疏出现絮凝状态，即微粒呈絮凝状，形成疏松的纤维状结构，但振摇可重新分散均匀。松的纤维状结构，但振摇可重新分散均匀。这种作用叫絮凝作用，加入的电解质叫絮这种作用叫絮凝作用，加入的电解质叫絮凝剂。凝剂。第50页，讲稿共99张，创作于星期日n为了得到稳定的微粒分散体系，一般应控制为了得到稳定的微粒分散体系，一般应控制电势在电势在2025mV范围内，使其恰好能产范围内，使其恰好能产生絮凝作用。絮凝剂主要是具有不同价数生絮凝作用。絮凝剂主要是具有不同价数的电解质，其中阴离子絮凝作用大于阳离的电解质，其中阴离子絮凝作用大于阳离子。子。电解
38、质的絮凝效果与离子的价数有关电解质的絮凝效果与离子的价数有关，离子价数增加离子价数增加1，絮凝效果增加十倍。常用，絮凝效果增加十倍。常用的絮凝剂有枸橼酸盐、酒石酸盐、磷酸盐的絮凝剂有枸橼酸盐、酒石酸盐、磷酸盐及氰化物等。及氰化物等。第51页，讲稿共99张，创作于星期日n如果在微粒体系中加入某种电解质使微粒表如果在微粒体系中加入某种电解质使微粒表面的面的电位增高电位增高，静电排斥力阻碍了微粒之，静电排斥力阻碍了微粒之间的碰撞聚集，这个过程称为反絮凝，加间的碰撞聚集，这个过程称为反絮凝，加入的电解质称为反絮凝剂。对于粒径较大入的电解质称为反絮凝剂。对于粒径较大的微粒体系，如果出现反絮凝，就不能形的
39、微粒体系，如果出现反絮凝，就不能形成疏松的纤维状结构，微粒之间没有支撑，成疏松的纤维状结构，微粒之间没有支撑，沉降后易产生严重结块，不能再分散，对沉降后易产生严重结块，不能再分散，对物理稳定性是不利的。物理稳定性是不利的。第52页，讲稿共99张，创作于星期日增加微粒分散体系的物理稳定性方法：增加微粒分散体系的物理稳定性方法：n加入絮凝加入絮凝剂；剂；n加入亲水性高分子物质；加入亲水性高分子物质；n加入絮凝加入絮凝剂和亲水性高分子物质剂和亲水性高分子物质。第53页，讲稿共99张，创作于星期日n为了使微粒体系具有最佳的物理稳定性，可为了使微粒体系具有最佳的物理稳定性，可以通过以下三种方法：以通过以
40、下三种方法：n1、使用絮凝剂使微粒保持絮凝状态防止出、使用絮凝剂使微粒保持絮凝状态防止出现结块现象现结块现象n2、将微粒分散于结构化载体体系维持微粒、将微粒分散于结构化载体体系维持微粒体系的反絮凝状态体系的反絮凝状态n3、加入絮凝剂并将微粒体系与结构化载体、加入絮凝剂并将微粒体系与结构化载体体系混合，可使整个体系达到最佳稳定状体系混合，可使整个体系达到最佳稳定状态。态。第54页，讲稿共99张，创作于星期日n同一电解质可因加入量的不同，在微粒分散同一电解质可因加入量的不同，在微粒分散体系中起絮凝作用体系中起絮凝作用（降低（降低电位）电位）或反絮凝作或反絮凝作用用（增高（增高电位）电位）n判断题（
41、是或否）判断题（是或否）絮凝剂在微粒分散体系中起絮凝作用絮凝剂在微粒分散体系中起絮凝作用,增高增高电位。（电位。（）第55页，讲稿共99张，创作于星期日n 四、四、DLVODLVO理论理论 n（一）微粒间的相互作用（一）微粒间的相互作用n微粒间存在的作用力一般有以下五种：微粒间存在的作用力一般有以下五种：n（1 1）范德华引力或电磁引力；）范德华引力或电磁引力；n（2 2）静电斥力；）静电斥力；n（3 3）BornBorn力力-短距离斥力；短距离斥力；n（4 4）空间力）空间力-依赖于微粒界面上的分子的几何形依赖于微粒界面上的分子的几何形状和空间结构；状和空间结构；n（5 5）溶剂化力）溶剂化
42、力-这是由于邻近粒子间吸附的溶剂量改这是由于邻近粒子间吸附的溶剂量改变而引起的作用力。变而引起的作用力。第56页，讲稿共99张，创作于星期日nDerjaguin、Landau和和Verwey、Overbeek四人以微四人以微粒间的相互吸引和相互排斥力为基础，提出粒间的相互吸引和相互排斥力为基础，提出DLVO理论，它能够比较完善地解释理论，它能够比较完善地解释电解质电解质对微粒多相分散系对微粒多相分散系稳定性的影响。稳定性的影响。第57页，讲稿共99张，创作于星期日n1.两个球形粒子间的引力两个球形粒子间的引力-范德华引力范德华引力n任任何何两两个个粒粒子子之之间间都都存存在在范范德德华华引引力
43、力，它它是是多多个个分分子子的的色色散散力力、极极性性力力和和诱诱导导偶偶极极力力之之和和，其其大大小小与与粒粒子子间间距距离离的的六六次次方方成成反反比比，称称为为六六次次率率。对对于于两两个个体体积积相相等等的的球球形形粒粒子子，若若两两球球表表面面间间距距离离H0比比粒粒子子半半径径a小得多，如图小得多，如图4-2，可近似得到两粒子间的引力势能：，可近似得到两粒子间的引力势能：n 第58页，讲稿共99张，创作于星期日n n （4-14）n式中，式中，H两球之间的最短距离，两球之间的最短距离，a球球型微粒的半径，型微粒的半径，AHamaker常数常数，与，与粒子性质（如单位体积内的原子数、
44、极化粒子性质（如单位体积内的原子数、极化率等）有关，其数值在率等）有关，其数值在10-1910-20J之间。之间。第59页，讲稿共99张，创作于星期日图4-2微粒间引力第60页，讲稿共99张，创作于星期日n（4-14）式只适用于近距离的球形粒子之间）式只适用于近距离的球形粒子之间的吸引力，是在真空条件下推导得到的，的吸引力，是在真空条件下推导得到的，并未考虑溶剂的影响。并未考虑溶剂的影响。第61页，讲稿共99张，创作于星期日n2.2.微粒间的排斥力微粒间的排斥力n微粒有一定的聚集稳定性是由于微粒荷电，具有微粒有一定的聚集稳定性是由于微粒荷电，具有静电斥力。静电斥力是由于微粒荷电，在微粒表静电斥
45、力。静电斥力是由于微粒荷电，在微粒表面形成双电层。面形成双电层。19471947年年GrahameGrahame进一步发展了进一步发展了SternStern双电层理论。提出内、外双电层理论。提出内、外HelmholtzHelmholtz层层,外外HelmholtzHelmholtz层由水化离子构成，并属于扩散双电层由水化离子构成，并属于扩散双电层范围。在此基础上层范围。在此基础上BockrisBockris又提出新的双电层又提出新的双电层结构，如图结构，如图4-114-11。第62页，讲稿共99张，创作于星期日图图4-3 Bockris双电层结构图双电层结构图1.胶体颗粒表面胶体颗粒表面(若系
46、金属若系金属,则则=);2.Stern层层;3.内内Helmholtz面面(IHP);4.外外Helmholtz面面(OHP),亦系滑动面亦系滑动面;5.溶剂化溶剂化(或水化或水化)阳离子阳离子;6.特性吸附的阴离子特性吸附的阴离子;7.第一水层第一水层(=6);8.第二水层第二水层(=32)第63页，讲稿共99张，创作于星期日n微微粒粒间间的的静静电电斥斥力力势势能能：若若两两球球形形粒粒子子面面之之间间距距离离为为H，半半径径为为a，两两球球形形粒粒子子面面的的最最短短距距离离为为H0，其其微粒子间的斥力势能微粒子间的斥力势能VR为：为：n (4-15)n式中，式中，0微粒表面电势；微粒表
47、面电势；介电常数；介电常数；aa微粒半微粒半径；径；H H0 0两粒子球面间的最短距离；两粒子球面间的最短距离；kk波兹曼常数波兹曼常数n表明两球形微粒之间的相斥势能随表明两球形微粒之间的相斥势能随 0 0和和a a的增加的增加而而升高升高，随随H H0 0增加增加以以指数形式减少指数形式减少。第64页，讲稿共99张，创作于星期日n（二）微粒间的势能曲线（二）微粒间的势能曲线n微微粒粒间间的的势势能能为为吸吸引引势势能能与与相相斥斥势势能能之之和，若令总势能为和，若令总势能为，则，则n =A+R (4-16)n以以对对H作图，得到图作图，得到图4-4，称为势能曲，称为势能曲线线。第65页，讲稿
48、共99张，创作于星期日图4-4总势能曲线图第66页，讲稿共99张，创作于星期日n势能曲线中有一最高点，叫做斥力势垒，只有粒子势能曲线中有一最高点，叫做斥力势垒，只有粒子的动能超过这一点时才能聚沉，所以势垒的高低往的动能超过这一点时才能聚沉，所以势垒的高低往往标志着微粒分散系稳定性的大小。图往标志着微粒分散系稳定性的大小。图4444。也有。也有可能曲线上没有势垒，表示在任何距离下斥力都不能可能曲线上没有势垒，表示在任何距离下斥力都不能克服粒子之间的引力，因此会相互聚集，最终产生沉克服粒子之间的引力，因此会相互聚集，最终产生沉淀。淀。第67页，讲稿共99张，创作于星期日 斥力势能为正，引力势能为负
49、，总的势能斥力势能为正，引力势能为负，总的势能曲线决定于胶粒间引力和斥力相互作用的结果。曲线决定于胶粒间引力和斥力相互作用的结果。H粒子间距粒子间距0势能势能VA引力势能引力势能VR1VR2斥力势能斥力势能V1V2总势能总势能微粒的物理稳定性取微粒的物理稳定性取决于总势能曲线上势决于总势能曲线上势垒的大小。垒的大小。第68页，讲稿共99张，创作于星期日n如图所示，如图所示，VA只在很短距离内起作用，只在很短距离内起作用，VR的作用距离稍远些。当粒子逐渐接近的作用距离稍远些。当粒子逐渐接近时，首先起作用的是相斥势能，如果粒时，首先起作用的是相斥势能，如果粒子能克服子能克服VR并作进一步靠拢，直到
50、某一并作进一步靠拢，直到某一距离时距离时VA才起作用，随后粒子愈接近，才起作用，随后粒子愈接近，VA的影响愈显著。势能曲线形状决定于的影响愈显著。势能曲线形状决定于VA 与与VR 的相对大小。的相对大小。第69页，讲稿共99张，创作于星期日nDLVO理论可以定量说明电解质使溶胶发生聚沉的价数理论可以定量说明电解质使溶胶发生聚沉的价数规则，但对高分子聚合物和非离子型表面活性剂的稳定规则，但对高分子聚合物和非离子型表面活性剂的稳定作用不能解释。作用不能解释。第70页，讲稿共99张，创作于星期日n总势能曲线上势垒的高度随溶液中电解质浓总势能曲线上势垒的高度随溶液中电解质浓度的增加而降低，当电解质浓度