在固体制剂的生产中，粉末加工过程经常出现静电荷积聚的问题。该问题体现在诸如静电粒子粘附到生产设备壁上，并可能阻碍粉末加工的稳定性。因此，了解静电的积聚，并在配方开发过程中防止此类问题的发生非常重要。所以，在粉末混合物中使用不易积聚静电荷的成分是非常有好处的。

本研究的目的是评估和比较常用直压辅料积聚静电荷的趋势。

直压辅料静电荷评估及比较

方法

使用法拉第筒装置测量粉末混合物的静电荷。在每次测量之前，样品和混合设备都用U-Electrode释放电荷。

将每种材料各5g放入100mL硼硅玻璃3.3容器中，在混合器中以32rpm混合100秒，然后转移到法拉第杯中。此外，使用CAMSIZER X2动态成像分析仪在干燥模式下以1bar的分散压力测量这些辅料的粒度分布。

材料

结果

在本研究中，分析和比较了常见直压辅料积聚静电荷的趋势。将粉末混合，通过颗粒自身与容器壁之间的摩擦和碰撞产生电荷。通过将测得的电荷除以样品质量来计算电荷密度（q），以便更容易比较不同密度的辅料。

图1.使用JCI 178电荷测量装置分析JCI 150法拉第筒中的直压辅料

为了研究粒径对静电电荷积聚的影响，本研究中测量了使用的每种辅料的粒径分布。表1显示了测量得出的 D10、D50和D90。

表1.各直压辅料粒径分布比较

图2.各直压辅料混合后玻璃容器中静电引起的粘附

本研究测试材料中，粒径最小的是无水磷酸氢钙A60（D50为64.0μm），微晶纤维素12粒径最大（D50为192.4μm）。人们通常认为细粒径粉末更容易积聚静电荷，但和微晶纤维素12相比，粒径更小的A60电荷密度反而更小，值为1.05μC/kg。此外，微晶纤维素12的值为1.55μC/kg，处于所有测量值的中间。

这也说明相比粒径对静电荷积聚的影响来说，化学特性（例如不同物质）的影响更大。

当按化学特性分组并按粒径大小排列时，可以更清楚地看到粒径大小与静电荷的相关性。

无水磷酸氢钙：A60（D50为64.0μm）比A150（D50为151.3μm）的电荷密度更高。

微晶纤维素：102（D50为102.9μm、电荷密度为1.93μC/kg）比12（D50为192.4μm、电荷密度为1.55μC/kg）具有更多的静电。

无水乳糖：粒径分布较宽的21AN比粒径分布较窄的24AN电荷密度更高。

图3.常用直压辅料积聚的静电荷

图3显示了各直压辅料在玻璃容器中混合后集聚的电荷密度的比较。材料按化学特性分组，并根据其粒径进行排列。

本研究显示静电荷积聚的趋势受辅料的化学特性及其粒度分布影响，其中化学特性的影响更大。

同种辅料中，粒径较小的更容易积聚静电。这是由于粉末相应的比表面积增加。在无水物质中，基于磷酸钙的辅料显示出较低的静电积聚趋势。在这方面最大问题的是中粒径约为100μm的无水乳糖。在含水量较大的物质中，微晶纤维素积聚的静电荷最多。

结论

研究发现，化学特性是影响静电积聚的主要因素。

基于磷酸氢钙的辅料，无论是无水的还是二水的，在测试材料中积聚静电荷的趋势最小，其次是微晶纤维素和无水乳糖。

可以观察到，在混合过程中，相同物质中较小的粒径通常会导致更高的电荷密度，此外，更宽的粒径分布也会导致更高的电荷密度。