硬脂酸鎂是一種廣泛用於食品、醫藥、塗料、塑料、橡膠和紡織等行業的一種輔料。特別是在醫藥行業,硬脂酸鎂是新型藥用輔料,可作固體製劑的成膜包衣材料、膠體液體製劑的增稠劑、混懸劑等。硬脂酸鎂製成的顆粒具有很好的流動性和可壓性,在直接壓片中用作助流劑。直接影響著藥物的壓片特性、固體藥物的體內降解和溶解特性。在本文中,作者使用了美國麥克儀器公司的TriStar II系列儀器對某公司生產的硬脂酸鎂材料進行了物理吸附測試,對材料的BET比表面積進行分析。
美國麥克儀器公司的TriStar II系列儀器採用的是靜態容積法進行材料的物理吸附測試。儀器內部是一個封閉的系統,當氣體進入到儀器內部歧管後,會被定量分配到樣品管中。當氣體進入樣品管,便會被吸附在樣品的表面和孔隙中,達到一個動態平衡。此時儀器中的壓力傳感器記錄下平衡時的壓力和此時被吸附的氣體的量。並以相對壓力(測試壓力P/飽和蒸氣壓P0)為橫坐標,吸附量為縱坐標,記錄下來這個點。如此反覆測試,獲得多個吸附點。由於整個測試過程都是在恆低溫條件下進行,所以測試所得的吸附點構成的曲線被稱為等溫吸附線。接下來再以等溫吸附線為基礎數據,採用BET方程分析材料的比表面積。
靜態容積法的測試原理圖
TriStar II 儀器流程圖(配備三個獨立分析站)
實驗步驟:1.儀器準備-確認是否連接了氣體。測試比表面積一般採用純度為99.999%的氮氣,因此需要確認儀器連接了氮氣,且氣瓶、壓力表及各個接口均不漏氣。另外需要淨化氣體管路,以防管路中的非純氣體進入儀器內部,影響測試結果。氣路淨化可採用泵抽取和氣瓶吹掃的方式進行。
2.開機-在測試前,至少開機30min,確保儀器狀態穩定。
3.稱量-先稱取空樣品管質量,記為m1,裝入大約半個球泡體積的樣品稱量樣品管 樣品的質量,記為m2。
4.預處理-將裝好樣品管的樣品連接到脫氣站上進行脫氣,一般硬脂酸鎂的脫氣溫度為30-40℃,本文中採用40℃,脫氣時間2h。脫氣完成後待樣品冷卻到室溫,取下。
5.復稱量-重新稱量脫氣後的樣品 樣品的質量,記為m3。m3- m1即為待測樣品的實際質量。將這個質量輸入到樣品分析文件中。並在樣品管中加入填充棒。
6.創建分析文件
7.將適量的液氮裝入杜瓦瓶內,擺放到位,運行測試
8.數據處理
測試結果及分析:
測試結果表格1
從測試結果表格1中,我們可以看到,測試所用儀器為TriStar II 3020,測試開始時間為上午9點50,中午12點59測試結束。分析氣體為氮氣,分析溫度為液氮溫度-195.85℃。樣品質量為0.5778,室溫下的自由空間體積為9.3561cm3,分析溫度下的自由空間體積為27.8139 cm3,平衡時間為10s。
等溫線數據表格報告
這是測試所得的等溫線的原始數據表格。第一列是相對壓力,與設定的壓力表相關。第二列是此相對壓力對應的絕對壓力。第三列是此相對壓力下的吸附量。第四列是測試時間,與樣品表面達到動態平衡所需的時間相關。最後一列是P0測試所得的當前的飽和壓力。
根據等溫線數據表格報告,可以得到該樣品的等溫吸附線。如下圖所示:
等溫吸附線
根據測試的等溫吸附線數據,我們可以得到BET表面積圖。並可在此圖中選擇3-5個連續點用於計算材料的比表面積。
BET比表面積圖
BET報告
選擇3-5個點即可根據BET公式計算硬脂酸鎂的比表面積,得到BET報告。所選計算點需要使BET報告中的C值大於零,且相關係數至少在0.999或以上。滿足這兩個條件,即可得到有意義的比表面值6.5206 m2/g。
同時,我們能夠通過BET Report裡面的表格報告得知所選擇計算點的相對壓力及吸附量信息。如下圖所示:
結論本文作者使用了美國麥克儀器公司的TriStar II 3020,測試了藥物輔料硬脂酸鎂的比表面積。本文對測試方法以及實驗步驟都進行了詳述。測試前,樣品在40℃下真空預處理2小時,測試了液氮溫度下,氮氣吸附在相對壓力0.05-0.3區間內的11點等溫吸附曲線。使用0.05、0.075和0.1三個相對壓力點做BET計算,最後得到的材料比表面為6.5206 m2/g。鑑於BET報告中的C值大於零,且相關係數為0.999,可以說明該結果有意義。
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