礦物藥超高壓射流粉碎可行性研究

程芬等

摘要：利用超高壓射流技術對自然銅、滑石、龍骨、龍齒進行粉碎，測定超細粉平均粒徑、比表面積、分布寬度（ＳＰＡＮ）、分散穩定性、休止角及松密度。與常規粉比較發現超細粉平均粒徑減小了８９．１５％～９３．７２％，松密度減小了28.57%～40.40%，比表面積增大了4．２８２～１1．１６０倍，休止角增大了0.072～0.458倍，滑石超細粉在羧甲基纖維素鈉（ＣＭＣ－Ｎａ）中的分散性較好。利用超高壓射流技術粉碎礦物藥是可行的，為該技術在粉碎領域的應用提供了依據。

關鍵詞：超高壓射流；粉碎；礦物藥；粉體表征

中圖分類號：Ｒ２８２．７６；ＴＢ４４文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）04－0804-03

超細粉碎是指利用機械或流體將物料粉碎至粒徑小于１０ μｍ的過程。隨著現代工業技術和醫藥科學的迅速發展及學科間的相互滲透，超細粉碎技術在傳統中藥加工中的應用也引起了人們的關注［１］。中藥超細化后，具有粉體顆粒小，比表面積大，難溶性有效成分易于溶出等優勢。礦物藥作為祖國傳統中藥的一部分，對其進行超細粉碎研究，具有實用價值。

應用ＤＰＳＢ６－１８３０型超高壓撞擊流設備對自然銅、滑石、龍骨、龍齒進行超高壓射流粉碎，通過表征超細粉平均粒徑、比表面積、分布寬度（ＳＰＡＮ）、分散穩定性、休止角及松密度，考察超高壓撞擊流設備進行超細粉碎的可行性，為礦物藥炮制加工提供理論依據。

１材料與方法

１．１材料

１．１．１藥材自然銅、滑石、龍骨、龍齒購于成都市新荷花池中藥材市場，經王盛民鑒定符合２０１０版藥典規定。

１．１．２試劑羧甲基纖維素鈉（ＣＭＣ－Ｎａ）、十二烷基硫酸鈉（ＳＬＳ）、十二烷基磺酸鈉（ＳＤＳ）、Ｔｗｅｅｎ ８０、二甲基甲酰胺（ＤＭＦ），以上試劑均為分析純；分散劑Ａ，四川省輕工業研究院粉體測試中心自制。

１．１．３儀器與設備ＤＰＳＢ６－１８３０型超高壓撞擊流設備（南京大地水刀股份有限公司）；ＦＷ８０－１型高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）；ＪＬ－１１７７型激光粒度分布測試儀（成都精新粉體測試設備有限公司）；ＤＺＦ－６０５０型真空干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）；電子天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）；ＫＱ５２００ＤＥ型超聲清洗儀（昆山市超聲儀器有限公司）。

１．２方法

１．２．１粉體制備的方法常規粉：礦物藥經ＦＷ８０－１型高速萬能粉碎機粉碎，過８０目篩，得常規粉備用。超細粉：取自然銅、滑石、龍骨、龍齒常規粉適量，加少量水配制成混懸液，備用；參照文獻［２］、［３］，選取壓力為３００ ＭＰａ，從加料口加入，在噴嘴處收集樣品，再從加料口加入，形成循環粉碎過程，重復操作１０次，收集產物于６０ ℃減壓干燥，得超細粉備用。

１．２．２粒徑、比表面積、ＳＰＡＮ的測定方法取自然銅、滑石、龍骨、龍齒微粉適量，加水制成一定濃度混懸液，取混懸液３～５滴，加幾滴分散劑Ａ，用ＪＬ－１１７７型激光粒度分布測試儀進行測試。

１．２．３分散穩定性的測定方法取各超細粉１．５ ｇ，置于１５ ｍＬ具塞直筒刻度試管中，分別加入質量分數為１％的分散劑ＣＭＣ－Ｎａ、ＳＬＳ、ＳＤＳ、ＤＭＦ和Ｔｗｅｅｎ ８０，攪拌均勻后，加去離子水至刻度，超聲分散１ ｈ，室溫靜置７ ｄ，觀察沉降變化情況；另取等量超細粉，不加分散劑作對照試驗。沉降系數計算公式：沉降系數＝沉降體積／混懸溶液體積。

１．２．４休止角及松密度的測定方法休止角采用固定漏斗法測定，將漏斗固定于水平放置的繪圖紙上方，漏斗下口距繪圖紙高為Ｈ，倒入微粉，至漏斗下形成圓錐體的尖端觸到漏斗下口為止，圓錐體的直徑為２Ｒ，休止角（θ）由公式ｔｇθ＝Ｈ／Ｒ求出。反復５次，按公式ｔｇθ＝Ｈ／Ｒ計算，取平均值。松密度采用量筒法測定，反復３次，按公式ρｂ＝Ｗ／Ｖｂ（Ｗ為樣品質量，Ｖｂ為樣品的最后容積）計算，取平均值。

２結果與分析

２．１粒徑、比表面積、ＳＰＡＮ的測定結果

結果見表１、表２。由表１可知，經超高壓射流粉碎的自然銅、滑石、龍骨、龍齒的超細粉，平均粒徑較常規粉減小了８９．１５％～９３．７２％；比表面積增大了４．２８２～１１．１６０倍。從表２可以看出，與常規粉相比，自然銅、滑石、龍骨、龍齒超細粉Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０（Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０分別是指在累計百分率曲線上占顆粒總量為９０％、５０％、１０％所對應的粒子直徑）顯著降低，ＳＰＡＮ明顯增加，其中龍骨增加最多，增加了約２．２２４倍。

２．２分散穩定性的測定結果

分散劑可以增強顆粒間的相互排斥作用，表面活性劑作為分散劑，主要作用為對顆粒表面濕潤性的調整。由圖１可以看出，在不同分散劑體系中，ＣＭＣ－Ｎａ對滑石超細粉的沉降系數都最低，說明它較其他分散劑效果好，其對滑石超細粉的分散穩定性最為理想。

２．３休止角及松密度的測定結果

由表３可以看出，與常規粉相比，自然銅、滑石、龍骨、龍齒超細粉的休止角增大了0.072~0.458倍；松密度減小了28.57%~40.40%。

３小結與討論

１）由試驗結果可以看出，礦物藥經超高壓射流粉碎后，平均粒徑顯著降低，比表面積明顯增加，有利于有效成分釋放，提高生物利用度，減小服用劑量［４］。礦物藥經射流粉碎后，Ｄ１０、Ｄ５０、Ｄ９０顯著減小，Ｄ５０小于５ μｍ，Ｄ９０小于１０μｍ，達到了超細粉的要求。粉體分布寬度（ＳＰＡＮ）說明粉體顆粒的均勻性，ＳＰＡＮ越大，說明其粒度分布范圍越寬。超細粉的ＳＰＡＮ與常規粉相比，數值變大，說明其均勻性不如常規粉，原因可能是超細粉顆粒間分子作用力較大而產生團聚［５］。這說明要通過進一步研究確定粉碎最適粒度。

２）滑石超細粉在ＣＭＣ－Ｎａ中的沉降系數小于其他分散劑，穩定性較好，與文獻［６］的報道一致。ＣＭＣ－Ｎａ可以在顆粒表面形成吸附層，產生并強化位阻效應，降低顆粒表面能，提高顆粒穩定性；可以改變顆粒表面潤濕性，提高顆粒對水的潤濕接觸角，降低顆粒間分子作用力，促進顆粒在液體中分散［７］。其他分散劑效果不理想，可能與分散劑加入量及體系的pＨ等有關［８］，有待進一步研究證實。

３）休止角大小可以檢驗粉體流動性。超細粉的休止角均大于常規粉，說明微粉化對粉體的流動性有不利影響，在制劑生產中應注意并調整生產工藝。

４）松密度主要取決于顆粒大小的分布、形狀及彼此間粘附的趨勢。礦物藥超高壓射流粉碎后，松密度明顯變小，說明射流粉碎使粉體顆粒減小，孔隙率增加。

超高壓射流技術屬于冷加工技術，粉碎效率高，操作環境整潔，無污染［２］。自然銅、滑石、龍骨、龍齒經超高壓射流粉碎后，粉體平均粒徑更小且分布均勻，松密度降低，孔隙率增加，比表面積增大，有利于有效成分的吸收，說明超高壓射流技術粉碎礦物藥有一定的應用前景。

參考文獻：

［１］ 方邦江，陳浩，郭全，等． 中藥超微粉的優勢及應用前景［Ｊ］． 中國中醫藥現代過程教育，２０1０，３２（１８）：２０８－２０９．

［２］ 吳貞貞，王盛民，陳波，等． 超高壓水射流超微粉碎朱砂的實驗研究［Ｊ］． 時珍國醫國藥，２００９，２０（９）：２２６１－２２６２．

［３］ 申圣丹，王盛民，詹源文，等． 超高壓撞擊流粉碎珍珠的實驗研究［Ｊ］． 現代食品科技，２０１０，２６（１１）：１２２０－１２２２．

［４］ 付廷明，袁紅宇，郭立瑋，等． 珍珠、牛黃超細粉體的表征［Ｊ］． 南京中醫藥大學學報（自然科學版），２００3，１９（４）：２１５－２１６．

［５］ 劉永，付廷明，郭立瑋，等．紫河車超細粉體的表征技術研究［Ｊ］． 中華中醫藥學刊，２００７，２５（４）：８３３－８３４．

［６］ 潘高產，盧毅屏，馮其明，等． 羧甲基纖維素鈉對滑石可浮性及分散性的影響［Ｊ］． 金屬礦山，２０１０（６）：９６－１００．

［７］ 張宇，劉家祥．顆粒分散［Ｊ］．材料導報，２００３，１７（９）：１５８－１６１．

［８］ 黃應欽，成曉玲，白曉軍，等．表面活性劑在超細粉體制備和分散中的應用［Ｊ］．日用化學工業，２００６，36（1）：３０－３３．