造粒时,粉料加入黏结剂(必要时)混合后,在外力作用下使多个粒子黏结而形成颗粒。粉末之间的结合有黏附和内聚之分,前者指的是异种物料颗粒的结合,或将颗粒黏合到固体的表面;后者指的是同种物料颗粒的结合。湿法造粒时向固体粉末原料中加入液体黏结剂,通过粘结剂中的液体将物料粉末表面润湿,使粉粒之问产生黏着力,形成架桥,以制备均匀的塑性物料“软材”。然后在液体架桥与外加机械力的作用下形成一定形状和大小的颗粒。湿颗粒形成的途径以及液体在粒子间的填充特性和结合力有以下几种不同方式。
1.通过自由可流动液体作为架桥剂进行造粒
粉粒与液体的混合,随液体加入量不同,固体、液体和空气的填充状态存在差异。即随着液体添加量的增加而成为悬垂态、缆索态、毛细管态、液滴态等。悬垂态、缆索态是固体、液体和空气共存的状态;毛细管态、液滴态是只有固体和液体共存的状态。一般在颗粒内液体以悬垂态存在时,颗粒松散;以毛细管态存在时,颗粒较黏;以缆索态存在时,颗粒松紧度适宜。可见液体的加入量对湿法造粒起着决定性作用。因此,在湿法造粒时,造粒物软材多呈缆索态。湿法造粒首先是液体将粉粒表面润湿,水是造粒过程中最常用的液体,造粒时含湿量对颗粒的长大非常敏感。有研究表明,含湿量与粒度分布有关。
2.不可流动液体产生的附着力与黏着力
在造粒时,水是黏结剂,但当不能达到预期目的时,常加入某些物质作为黏结剂。黏结剂喷洒于粉体表面,颗粒黏结长大成粒,干燥后排出干燥器。
不可流动液体包括高黏度液体和吸附于颗粒表面的少量液体层(不能流动)。高黏度液体的表面张力很小,易涂布于固体表面,靠黏附性产生强大的结合力。吸附于颗粒表面的少量液体层能改善颗粒表面粗糙度,增加颗粒间接触面积或减小颗粒间距,从而增加颗粒间的引力。糊状黏结剂造粒即产生这种结合力。
3.粒子间形成固桥
这是液体状态的黏结剂干燥固化而形成的固体架桥。如在挤出造粒等操作中,常见的固俸架桥发生在黏结剂固化后。由液体架桥产生的结合力会影响粒子的成长过程和制得颗粒的粒度分布,而固桥的结合力直接影响颗粒的强度和其他性质,如分散性、崩解性等。
4.从液体架桥到固体架桥的过渡
在湿法造粒时使用的架桥液经干燥后固化,形成一定强度的颗粒。从液体架桥到固体架桥的过渡主要有以下两种形式:①架桥液中被溶解的物质(包括可溶性黏结剂和助剂)经干燥后析出结晶而形成固体架桥;②高黏度架桥剂靠黏性使粉末聚结成粒,干燥时黏结剂溶液中的水分蒸发除去,残留的黏结剂固结成为固体架桥。
固体架桥主要由以下情况形成:①可溶性成分因溶剂蒸发而发生在相邻粒子间的结晶,将相邻的粒子结合起来;②黏结剂在粒子间固化;③可能有某些成分在粒子间熔融,随后凝固。
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