《药剂》课件第十四章-流变学基础.ppt

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1、第一节概述一、流变学的基本概念（一）流变学研究内容流变学——Rheology来源于希腊的Rheos=Sream（流动）词语，由Bingham和Crawford为了表示液体的流动和固体的变形现象而提出来的概念。流变学主要是研究物质的变形和流动的一门科学。变形主要与固体的性质相关。对某一物体外加压力，其内部的各部分的形状和体积发生变化，即所谓的变形。对固体施加外力，则固体内部存在一种与外力相对抗的内力使固体恢复原状。此时在单位面积上存在的内力称为内应力（Stress）。由外部应力而产生的固体的变形，如除去其应力，则固体恢复原状，这种性质称为弹性（Elasticity）。把这

2、种可逆性变形称为弹性变形。非可逆性变形称为塑形变形。流动主要表示液体和气体的性质。流动的难易与物质本身具有的性质有关，把这种现象称为黏性（Viscosity）。流动也视为一种非可逆性变形过程。实际上，某一种物质对外力表现为弹性和黏性双重特性（黏弹性）。(二）剪切应力与剪切速率在流速不太快时可以将流动着的液体视为互相平行移动的液层如图，由于各层的速度不同，便形成速度梯度du/dy（剪切速度），这是流动的基本特征。因为有速度梯度存在，流动较慢的液层阻滞着流动较快液层的运动，所以产生流动阻力。为了使液层能维持一定的速度梯度运动，就必须对它施加一个与阻力相等的反向力，在单位液层

3、面积（A）上所需施加的这种力称为剪切应力，简称剪切力（shearingforce）,单位为N/m2，以S表示。剪切速度（rateofshear），单位为S-1，以D表示。剪切力与剪切速度是表征体系流变性质的两个基本参数。(一）流变学在混悬剂中的应用流变学可应用于讨论影响混悬液中分散粒子沉降时的黏性及经过振荡从容器中倒出混悬剂时的流变性质的变化。同时也可以应用于用药部位的洗剂的伸展性能等方面。混悬液在静止状态下所产生的切变应力，如果只考虑悬浮粒子的沉降，由于其存在的力很小，故可以忽略不计。但是，经过振摇后把制剂从容器中倒出时可以观察到存在较大的切变速度。混悬剂在振摇、倒出

4、及铺展时能否自由移动是形成理想混悬剂的最佳条件。二、流变学在药剂学中的应用（二）流变学在乳剂中的应用在使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要由制剂的流动性而定。乳剂中除了被稀释成很稀的溶液以外，大部分乳剂主要表现为非牛顿流动。因此，对其数据的处理或不同系统以及各制剂间的定量比较非常困难。如果，体积比接近0.74时产生相的转移，黏度显著增大。而且，平均粒子径变小，黏度增大，同时，在同样的平均粒子径条件下，粒度分布范围广的系统比粒度分布狭的系统黏度低。影响乳剂黏度的还有一个主要因素为乳化剂。膜的物理学特性和电学性质也是影响乳剂黏性的重要因素之一。（三）流变学在半固体制剂中

5、的应用在制备软膏剂和化妆品用雪花膏时，必须控制好非牛顿流体材料的浓度（稠度）。图表示的是乳剂性基质，亲水性凡士林或含有水分的亲水性凡士林溶液的流动曲线。当亲水性凡士林中加入水，屈服点（下降曲线延伸与横轴相交的点）由520g下降到320g，同时，亲水凡士林的塑性黏度（下降曲线斜率的倒数）和触变性随着水的加入而增大。温度对软膏基质稠度的影响，可以利用经过改进的旋转黏度计进行测定，并对其现象加以解释。从图中可以看出，温度对两种基质的影响是一样的，而且，屈服点的温度变化曲线也表现为同样的性质。第二节流变性质一．牛顿流动液体流动时在液体内形成速度梯度，故产生流动阻力。反映此阻力大

6、小的切变应力S和切变速度D有关。实验证明，纯液体和多数低分子溶液在层流条件下的切变应力与切变速度成正比。上式为牛顿黏度定律，遵循该法则的液体为牛顿流体。式中，η——黏度或黏度系数，是表示流体黏性的物理常数。根据公式得知牛顿液体的切变速度D与切变应力S之间如图（a）所示，呈直线关系，且直线经过原点。(a)牛顿流动二．非牛顿流动实际上大多数液体不符合牛顿定律，如象高分子溶液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀体系的流动均不遵循牛顿定律。我们把这种物质称为非牛顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动。对于非牛顿流体可以用旋转黏度计进行测定，对其切变速度D和切变应力

7、S的变化规律的结果作图后可得：(b)塑性流动（c）假塑性流动（一）塑性流动(plasticflow)塑性流动的流动曲线如图（b）所示，曲线不经过原点，在横轴切变应力S轴上的某处有交点，将直线外延至横轴，在S上某一点可以得屈服值或致流值。当切变应力达不到屈服值以上时，液体在切变应力作用下不发生流动。当切变应力增加至屈服值时，液体开始流动，切变速度D和切变应力S呈直线关系。液体的这种性质称为塑性。引起液体流动的最低切变应力，即屈服值S0塑性流体的流动公式可以用下式表示：η——塑性黏度（plasticviscosity）；S0——屈伏值或降伏值