从颗粒到粉体:内聚力、粘性与流动性的综合研究

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。