流变学在药剂学中应用
7第七章：流变学基础-2013
假塑性流体的结构变化示意图
16
二、非牛顿流动
（三）胀性流体（dilatant fluid）
1)曲线通过原点； 2)随S增大，ηa增大。有剪切稠化现象，所 以剪切应力大流动性差； 3)其流动公式为D=S/ηa（ηa=kDn-1）n＞1; 4)原因· ·
17
胀性流体的结构变化示意图
18
二、非牛顿流动
S=kDn
k—黏性常数； 0＜n＜1，假塑（黏）性流体； n—流动指数 n = 1，牛顿流体； n＞1，胀性流体。
η=S/D（η—黏度） ηa=kDn-1 （ηa—表观黏度） S=ηaD
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第七章:流变学基础
一、牛顿流体
牛顿黏性定律：在层流条件下，剪切速率与剪切应力成正比 公式：S=kD（n=1）；η=S/D η=k
质触变性影响完全不同。
原因：随温度↑，凡士 而液体石蜡聚乙烯复合型
林的蜡状骨架发生熔融解， 软膏基质，在温度发生变
化的条件下能够维持树脂 状结构。
38
dyne· cm sec·
聚乙烯复 合物
＊
）
1
温度（℃）
38
27
27
5％混悬型水溶液的流变学流动曲线
28
28
图中A、B两点为静止 状态和振摇状态下混悬微 粒所受到的切变应力。 牛顿流体1：A、B两点虽 切变应力不同，但流体对 应的η相同，因此用提高η 的方法阻止粒子下沉将导 致倾倒困难；
29
29
假塑性流体2：ηA ＞ηB，
故静止状态微粒所受S
小，体系η大，粒子沉
13
塑性流体的结构变化示意图
14
二、非牛顿流动
（二）假塑性流体（pseudo-plastic fluid）
流变学在药剂学中的应用解读
温度对软膏基质稠度 的影响，可利用经过改 进的旋转粘度计进行测 定，并对其现象加以解 释。 右图 温度对两种基 质的塑性流动影响是一 样的，且降伏点的温度 变化曲线也表现为同样 的性质。
而对其触变性而言，
右图中可以看出温度对两 种基质的变化特性完全不 同. 其原因主要是随着温度 的升高凡士林的蜡状骨架 基质产生崩解，另一方面， 液体石蜡聚乙烯复合型软 膏基质，通常在温度发生 变化的条件下能够维持树 脂状结构。
静止状态下所产生的切变应 力，若只考虑悬浮粒子的沉 降，因其存在的力很小，故 可忽略不计
牛顿流体性质的甘油 粘性 作为悬浮粒子的助悬剂较为理 想。 从容器中到出、皮肤表面涂膜 时其粘度较高, 稠度较大，且 吸湿性高，所以不经稀释则无 法使用。
触变性物质 凝胶 静置，振摇 液状
皂土、羧甲基纤维素钠、皂土 和羧甲基纤维素钠混合物的稠 度曲线（con-sistency curve）：皂土具有非常显著 的滞后曲线，且在装入膨润土 样品的容器的翻转试验中发现， 具有较大的触变性。而皂土和 CMC的混合分散液曲线，则表 现出假塑性流动和触变性双重 性质。因此，可以通过调节分 散液的混合比例，制成理想的
样品储存 样品使用 1 样品输送
样品使用 2
(一）流变学在混悬剂中的应用 混悬液中分散粒子沉降时的粘性 经过振荡从容器中倒出混悬剂时的流变性质的变化。 应用于投药部位的洗剂的伸展性能等方面。 Mervine和Chase提出混悬剂在贮藏过程中 切变速度小，显示较高的粘性， 切变速度变大，显示较低的粘性。 即混悬剂在振摇、倒出及铺展时能否自由流动是 形成理想的混悬剂的最佳条件。 表现假塑性流动的西黄蓍胶、海藻酸钠、羧甲基纤维 素钠等物质，具有上述性能。
分散相相关的几个因素主要有相的体积比，粒度分布， 内相固有的粘度等。 分散相体积比相对较低时
药剂学之液体制剂-流变学相关知识
流变学相关知识及其在药剂学中的应用简介1. 流变学（Rheology）定义：研究物质流动和变形的科学。
2. 流变学的发展•1676年，胡可定律：弹性固体（形变与受力成正比）•1687年，牛顿定律：粘性液体（流动助力与流动速度成正比）•1905年，爱因斯坦：悬浮液粘度方程•1920年，宾汉（bingham）提出流变学概念•1945年，首台旋转粘度计问世•1951年内，首台旋转流变仪问世3. 流变学中相关概念•粘性（viscosity）：流体在外力作用下质点间相对运动而产生的阻力；•变形（deformation）：对某一物体施加压力时，其内部各部分的形状和体积发生变化的过程；•应力（stress）：对固体施加外力，固体内部存在一种与外力相对抗的内力而使固体保持原状，此时单位面积上存在的内力称为应力；•弹性（elasticity）：物体在外力作用下发生变形，当外力解除后恢复到原来的形状的性质；•塑性（plasticity）：当外力消除后不能恢复到原有的形状的性质；•弹性变形（elastic deformation）：可逆的形状变化；•塑性变形（plastic deformation）：非可逆的形状变化；•屈服值S0（yield value）：能引起变形或流动的最小应力称为屈服值；•剪切应变（shearing strain）和剪切应力（shearing stress）：固定固体立方体地面，当对顶部A沿切线方向施加压力F时，物体以一定速度v发生变形。
这种变形称为剪切应变（shearing strain）γ。
单位面积上的作用力F/A称为剪切应力（shearing stress）S。
•理想固体中，剪切应力与剪切应变之间符合：胡可定律：S=γG，式中，S为剪切应力；γ为剪切应变；G为剪切模量（shearing module：指单位剪切应变所需要的剪切应力）•对液体：受剪切力F作用即流动，是不可逆过程。
对于理想液体，S与D成正比，即牛顿粘性定律。
药剂学11.流变学
第十一章 流变学基础
1
主要内容
一．概述 二．流体的基本性质 三．流变性测定法 四．流变学在药剂学中的应用
2
第一节 概述
一、基本概念 • 流变学 (Rheology)系指研究物质变形和流动
的科学。
物体在外力作用下表现出来的变形性和流动性 称为流变性。
物体中质点 相对运动的 表现和结果
流变学是把液体和固体的性质结合为整体进行研究
3、流动
不可逆过程
液体受应力作用发生变形，即表现为流动。
4
4.黏性（viscosity）
流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。
5.塑性(plasticity)
施加较大外力时才发生变形，解除外力后不能复原。
6.屈服值(yield value)
引起变形或流动的最小应力
5
7、剪切应力与剪切速度
• 特点：切变应力增大其 粘度也随之增大（切变 稠化）
• 胀性流动的剂型：
含有大量固体微粒的高浓 度混悬剂如50%淀粉混悬 剂、糊剂等。
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高浓度细小微粒
打破紧密排列,体积膨胀
分散剂
分散剂
湿状态
干状态
胀性流体的结构变化示意图
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三、触变性
触变性：随着切变应力增大时， 粘度下降，切变应力消除后粘度 在等温条件下缓慢地恢复原来状 态的现象。
玻璃管内，使具有一定密度和直 径的玻璃制或钢制的圆球自由落 下，通过测定球落下时的速度， 可以得到试验液的黏度。
采用标准液比对的方法
(0 )t s (0 s )ts
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3、旋转式黏度计
原理：筒内装入试验液，然后用特制的旋转子进行
旋转时，考察产生的弯曲现象，利用作用力求得 产生的应力。
药剂学 第十三章 流变学基础
1/8/2019
药剂学
10
（二）流变学在乳剂中的应用
乳剂在制备和使用过程中往往会受到 各种切变力的影响，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。 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。
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药剂学
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温度对该软膏 基质稠度的影响， 可以利用经过改进 的旋转粘度计进行 测定，并对其现象 加以解释。 从图13-5中可 以看出，温度对两 种基质的影响是一 样的，而且，降伏 点的温度变化曲线 也表现为同样的性 1/8/2019 质。
药剂学
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而对其触变性而 言，从图13-6中可以 看出温度对两种基质 的变化特性完全不同. 其原因主要是随 着温度的升高凡士林 的蜡状骨架基质产生 崩解，另一方面，液 体石蜡聚乙烯复合型 软膏基质，通常在温 度发生变化的条件下 能够维持树脂状结构。
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药剂学
图13-9 胀性 流动和触变流 动的示意图
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（四）触变流动
当对某种软膏剂进行搅拌时，其粘稠度下 降、易于流动；当静置一段时间以后，它又 恢复了原来的粘性。象这种随着切变应力的 增大，其粘度下降、等温静置后又缓慢地恢 复到原来粘稠状态的现象称为触变流动（ thixlotropy）。 触变流动曲线如图13-9（e）所示，其流 动曲线的特性表现为：下降曲线与上升曲线 相比，不仅没有重合而且向左迁移，在图上 表现为环状的滞后曲线。曲线上升时被破坏 的结构并不因为应力的减少而立即恢复原状 1/8/2019 27 药剂学 ，而是存在一种时间差。
1/8/2019 药剂学 18
表13-1中表示制剂研究中常用的各种液
2012执业药师考试药剂学辅导：流变学在乳剂中的临床应用
流变学，指从应力、应变、温度和时间等方面来研究物质变形和（或）流动的物理力学。
乳剂在制备和使用过程中往往会受到各种剪切力的影响。
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决定。
例如，为了使皮肤科用的制剂或化妆品达到其质量标准，必须调节和控制好制剂的铺展性。
另外，为了使注射用乳剂容易通过注射用针头，或使乳剂的特性适合于工业化生产工艺的需要，掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要。
乳剂中除了被稀释成很稀的溶液以外，大部分乳剂表现为非牛顿流动，因此，对其数据的处理或不同。
制剂间进行定量比较非常困难。
在这里主要对分散相、连续相以及乳化剂对粘性的影响加以说明。
与分散相相关的主要因素有相的体积比、粒度分布、内相固有的粘度等，如分散相体积比相对较低（0.05以下）时，其系统表现为牛顿流动；随着体积比增加，系统的流动性下降，表现为假塑性流动；而体积比较高时，转变为塑性流动；如体积比接近0.74时产生相转移，粘度显著增大，而且平均粒径变小。
粒径较大时，在同样的平均粒径条件下，粒度分布宽的系统比粒度分布狭的系统粘度低。
剪切速度增大时粘度减少，是由于液滴间的距离增大而导致。
乳化剂的类型会影响粒子的絮凝作用和粒子间的引力，从而改变其流动性。
在任何系统，乳化剂的浓度越高，制剂的粘度越大。
连续相的粘度是影响流动性的主要因素之一。
另外，膜的物理学特性和电学性质也是影响乳剂粘性的重要因素之一。
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药剂学 第十四章 流变学基础
（二）剪切应力与剪切速度
力
粘度(viscosity):它表示物质 在流动时内摩擦力的大小
为使液层能维持一定的速度流动,必须施加一个 与阻力相等的反方向力,在单位液层面积上所施
加的这种力称为剪切应力S(shearing force):
简称切力.单位为N.m-2 Shear stress is the stress component parallel to a given surface, such as a fault plane, that results from forces applied parallel to the surface or from remote forces transmitted through the surrounding rock.
运动粘度:即液体的动力粘度与同温度下该流体密度ρ之 比。用小写字母v表示。
旋转粘度计的类型很多，包括 同轴双筒旋转粘度计、单筒旋 转粘度计、锥板粘度计、转子 型旋转粘度计，可以根据实际 需要来选择不同类型的粘度计。
圆锥平板粘度计
針入度
在指定温度和外力下滑
脂被插入的深度叫“针 入 度”。
“针入度”越大则表明
力轴相交一点fB
使塑性体开始流动所需加的临界切应力即为屈服值 （yield value)
(二) 假塑性流体(pseudo plastic flow)
体系没有屈服值,流变曲线经过原点, 黏度随切 速增加而减少.显示这种流动性质的流体即为假 塑性流体. 从流动曲线某一特定点切线斜率的倒数求得的
黏度称为表观黏度(happ).表观黏度一定要标明
（二）流变学在乳剂中的应用
▪ 乳剂在制备和使用过程中经常会受到各种剪 切力的影响，大部分乳剂表现为非牛顿流动。
医药的制造-药剂学-第十三章 流变学
A－常数，E－流动活化能，R－气体常数，T－绝对温度
流动曲线： 剪切速度D随剪切力 S而变化的曲线
流动方程式 表征流动曲线的数 学方程式
牛顿流体：D=S/η
(二)非牛顿流动
►非牛顿液体 ：高分子溶液、胶体溶液、乳 剂、混悬剂、软膏剂以及固体－液体的混 合不均匀体系
►分类：塑性流动、假塑性流动、胀性流动、 触变流动
⑴ 塑性流动（plastic flow） 塑性液体的流动方程为：D=（S－S0）/ηpl
特点：屈服值 粘度先小后不变
S0 －屈服值； ηpl －塑性粘度
在制剂中表现为塑性流动的剂型有浓度较 高的乳剂和混悬剂 ：氧化锌在矿物油中的 混悬液，药用硫酸钡混悬液，糊状粘土等
► M是指增加单位剪切速度时单位面积剪切力的减少值 M=2（ηpl,1－ηpl,2）/（lnω2－lnω1）2
► ηpl为塑性粘度，；t是时间；ω是旋转粘度计的角速度
(三)粘弹性（viscoelasticity）
►粘弹性：
高分对子物物质质附或加分一散定体的系重所量时，表
具有现的为粘一性定（的v伸is展cos性ity或）形和变，而
► 物体的二重性：即对外力常表现为弹性和粘性的双重 特性
二、弹性形变和粘性流动
►弹性形变（elastic deformation）：给固体
施加外力时，固体就变形，外力解除时，固体就 恢复到原有形状，这种可逆的形状变化就是弹性 形变
► 应变：弹性变形时，与原形状相比变形的比
率称为应变，应变分为常规应变（延伸应变）和 剪切应变。
► 延伸应变时，S=γE ；剪切应变时，S=γG ； S为 应力， 为应变，E为延伸弹性率，G为剪切刚 性率。
流变学在药剂学中的应用
样品输送 剪切速率: ~10s-1
Pumpability? Scoopability?
样品使用 - 1 低剪切速率: ~1s-1
Flows away? Flows off hand?
样品使用 - 2 高剪切速率: ~100s-1
太粘稠? 感觉如何?
使 用
护手霜流动曲线
• 两种不同的护手霜.
混悬剂的基质。
（二）流变学在乳剂中的应用
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。 皮肤科用的制剂或化妆品 须调节和控制好伸展性。 皮肤注射用乳剂易通过注射用针头，易从容器中倒出 、使乳剂的特性适合于工业化生产工艺的需要，掌握制剂 处方对乳剂流动性的影响非常重要。 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。
二、药物制剂的流变性质对生产工艺的影响
1.工艺过程放大 牛顿流体制剂--溶液剂、溶液型注射液等
较易完成
非牛顿流体制剂--乳剂、混悬剂、软膏剂等 一定难度
2.混合作用
剂型设计和制备工艺过程中流变学的主要应用领域
操作效率的提高
e. 分散体系的物理 稳定性
ห้องสมุดไป่ตู้
一、药物制剂的流变性质
流变性质
可表征并剖析样品的物 理、化学性质及其结构
黏性、弹性、硬度、粘弹性、屈服性、 触变性等 稳定性、可挤出性、涂展性、通针性、
与流变特性有关的制剂性质：
滞留性、控释性等。
剪切速率与应用相关
储 存
样品储存 超低剪切速率: ~ 0.001s-1
静止状态下所产生的切变应 力，若只考虑悬浮粒子的沉 降，因其存在的力很小，故 可忽略不计
简述流变学在药剂学中的应用
简述流变学在药剂学中的应用
流变学在药剂学中的应用主要体现在以下几个方面：
1. 剂型设计：流变学理论被用来评价混悬剂、乳剂、半固体制剂等剂型的设计和处方组成。
例如，制备医疗和化妆品用的雪花膏、糊剂、洗涤剂等时，需要调整适当的稠度和润滑性，使其制剂达到良好的重现性。
2. 药物释放：流变学在药物制剂的释放过程中也起到了关键的作用。
例如，对于一些需要局部治疗的药物，如何设计一种能在特定部位持续释放药物的制剂是非常重要的。
流变学理论可以用来理解和控制药物的释放过程。
3. 制剂的质量控制：通过测量制剂的流变性质，如黏性、弹性、硬度、粘弹性、屈服性等，可以评估其物理稳定性、可挤出性等关键质量指标，从而进行质量控制。
4. 设备选择：在制备不同剂型的制剂时，需要根据制剂的流变性质选择合适的设备。
若设备选择不当，可能无法得到满意的效果。
5. 表面活性剂的优化选择：表面活性剂是许多药剂的重要组成部分，其流变学性质与药剂的稳定性、释放性能等密切相关。
因此，流变学也被用于优化选择表面活性剂。
总的来说，流变学在药剂学中的应用广泛而重要，主要涉及制剂的设计、制备、质量控制以及药物释放等多个方面。
药剂学第六章流变学基础
药剂学第六章流变学基础第六章流变学基础第一节概述一、变形与流动1、变形：是指对某一物体施加压力时，其内部各部分的形状与体积发生变化的过程2、应力（stress）：对固体施加外力，固体内部产生与之对抗的内力使固体保持原状，此时单位面积上存在的力3、弹性（elasticity）：物体在外力作用下发生变形，接触外力后恢复到原来状态的性质4、黏性（viscosity）:流体在外力作用下质点间相对运动产生的阻力二、剪切应力和剪切速率三、黏弹性（viscoelasticity）：是指物体具有黏性与弹性的双重特性第二节流体的基本性质一、牛顿流体1、关系：流体内部的剪切应力与垂直于流体运动方向的速度梯度成正比2、流动活化能：是指液体开始流动所需施加的能量二、非牛顿流体（一）塑性流体1、塑性流体：当剪切应力较小时，物体不流动，只发生弹性变形，当剪切应力超过某一限度时，物体发生永久变形，表现出可塑性，呈现塑性流动2、产生塑性流动的原因：静止时粒子成网状结构，当应力超过屈服值时导致网状被破坏，开始流动（二）假塑性流体：只要施加上小的切应力就发生流动，没有屈服值（三）胀性流体1、切变稠化：物体对流动的阻力随剪切应力增大而增大，及搅拌时表观黏度增大，搅拌越快越显稠2、切变稠化原因：搅动时破坏了致密排列的粒子，粒子间没有水的滑动作用，黏性阻力骤然增大，失去了流动性3、满足条件：粒子必须是分散的，分散相浓度较高且在一个狭小的范围内（四）触变性1、触变性（thixotropy）：体系在搅拌时为流体，停止搅拌后逐渐变稠甚至凝胶，而不是立即恢复到搅拌前的状态，期间有一个时间过程，而且这一过程是反复可逆进行2、机制：随剪切应力增加，粒子间形成的结构受到破坏，黏性减小；撤掉剪切应力时，粒子依靠布朗运动到一定几何位置，恢复到原来的结构，这一过程需要时间，因而表现出度时间的依赖性第三节流变性的测定方法一、黏度的测定（一）黏度的表示方法：绝度黏度、动力黏度、增比黏度、比浓黏度、特性黏度（二）影响黏度的因素：温度、压力、分散相、分散介质（三）黏度测量仪器1、毛细管黏度计：依据液体在毛细管中的流出速度测量液体黏度2、旋转式黏度计：根据旋转过程中作用于液体液体介质的剪切应力大小进行测定3、落球式黏度计：不适合触变性流体二、稠度的测定1、插度计：在一定温度下，将插度计中150g金属椎体的锥尖放在供试品表面，以插入深度评定供试品稠度2、平行板黏度计：主要用来测定软膏的涂展性，将样品夹在平行板之间，施加一定压力，样品横向扩散，依据扩散度评价其涂展性第四节流变学在药剂学中的应用一、药物制剂的流变性质（一）稳定性（二）可挤出性（三）涂展性（四）通针性（五）滞留性（六）控释性二、药物制剂的流变性质对不同制剂制备方法的影响三、药物制剂的流变性质对生产工艺的影响（一）工艺过程放大（二）混合作用四、心理流变学1、根据软膏剂流变学性质分类（1）产品较柔软，主要用于眼部（2）中等稠度的一般性药用软膏（3）用于渗出性糜烂性皮炎保护性产品。
fg6药剂学流变学基础
A-牛顿流体 B-塑性流体 C-假塑性流体 D-胀性流体 E-触变性流体
直线
凹型曲线 凸型曲线 环形曲线
四、粘弹性〔viscoelasticity〕
❖ 粘弹性——高分子物质或分散体系具有粘性和弹性 双重特性
❖应力缓和〔stress relaxation〕——物质被施加一 定的压力而变形，并使其保持一定应力时，应力随 时间而减少的现象
即剪切应力S与剪切速度D成正比---牛顿流动定律
—— 粘度或粘度系数，是表示流体粘度的 物理常数，是流变曲线斜率的倒数 单位Pa·s〔SI单位〕
❖牛顿流体：服从牛顿流动定律的液体 ❖牛顿流体的特点： ①一般为低分子的纯液体或稀溶液 ②在一定温度下，牛顿液体的粘度为常数，它
只是温度的函数，随温度升高而减小
❖掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要－－ 相体积比、粒度、粘度等
相体积比： ✓ φ<0.05，牛顿流动 ✓ φ ——流动性下降，假塑性流动——塑性流动 ✓ φ接近0.74——相转移，粘度 ，粒径 粒径：
粒径较大时，在同样的平均粒径条件下，粒 度分布范围广的系统粘度低 连续相粘度： ✓切变速度 ——粘度 〔液滴间距离增大〕 ✓乳化剂类型、浓度
一切流体的流变性都可以用切变速度D与 剪切力S之间的关系曲线来描述，这种关系曲 线称为流变曲线〔粘度曲线〕。不同流变性 的流体具有不同的流变曲线，根据流变曲线 的不同，流体可以分为以下几种：
一、牛顿流体
二、非牛顿流体
一、牛顿流动
D 为剪切速度 S 为剪切应力
曲线的特点：一条通过坐标原点的直线
S=F/A=D =S/ D
第十四章 流变学基础
简述流变学在药剂学中的应用
简述流变学在药剂学中的应用
流变学是一门研究物质在变形或流动过程中应力和应变关系的科学，它在药剂学中的应用主要体现在以下几个方面：
1. 药物传递系统设计：通过考虑药物的粘弹性质和溶剂化状态，可以优化药物传递系统的设计和性能。
例如，缓释制剂可以通过控制材料的弹性、黏性和应力敏感性来实现；乳剂型液体制剂可以提高药物的溶解度和稳定性，减少药物的挥发和分解。
2. 固体剂型制备工艺的改进：通过对现有剂型的流变性进行研究，可以优化生产过程并提高产品质量。
例如，颗粒剂的生产中可以使用流变技术来改善物料混合和压制过程中的流动性。
3. 生物材料的研究与开发：流变学在生物医用材料如人工关节、植入物等领域的应用也越来越广泛。
这些材料需要具有良好的生物相容性、力学性能和组织适应性等特性，而通过流变学的研究可以为这些材料的开发和优化提供重要的理论指导。
4. 口服固体制剂的研究：流变学可以帮助我们理解口服固体制剂在胃内如何变形以实现最佳释放效果，从而为新型口服给药系统的研发提供理论基础。
5. 在凝胶滴丸方面的应用：对于一些易氧化的药物或者对光不稳定的药物，通过选择合适的基质和成型工艺将药物包裹于基质中制成肠溶包衣或缓控释制剂可保护药物不受破坏并能发挥其最大疗效。
利用流变学原理制成的凝胶软材可作为基质使用，制得的滴丸具有优良的稳定性和释药性能。
总的来说，流变学在药剂学中的应用有助于解决传统制剂设计中存在的问题，并为新剂型的研发提供了新的思路和方法。
2022年医学专题-药剂学第七章--流变学基础
➢ 其流动曲线的特性表现为剪切应力的下降曲线，并 与上升曲线相比向左迁移。在图上表现为环状滞后曲 线。也就是说，用同一个S值进行比较，曲线下降时粘 度低，上升时被破坏的结构并不因为应力的减少而立 即恢复原状，而是存在一种时间差。即所谓的触变性 是施加应力使其流体产生流动时，流体的流动性暂时 性增加。
t(SbSf )B
式中，t——球落下时经过两个标记线所需 时间（sec）；Sb、Sf——在测定温度条件 下球和液体的比重；B——球本身固有的常 数。
三.旋转粘度计法
旋转粘度计有双重圆筒形、圆锥圆板型和平行
圆板型三种。如图所示，测定原理为筒内装入试 验液，然后用特制的旋转子进行旋转时，考察产 生的弯曲现象，利用作用力求得产生的应力。旋 转装量中回旋角Ω和弯曲程度r以及转矩M和应力S 之间的关系如下式所示。
假塑性流体的结构变化示意图
（三）胀性流动（dilatant flow）
胀性流动曲线曲线经过原点，且随着切变应力的增大其粘 性也随之增大，表现为向上突起的曲线称为胀性流动曲线（ dilatant flow curve）。
胀性液体的流动公式： D= Sn /a n<1，为胀性流体； 当n接近1时，流动接近牛顿流动。
的粘度。 如制备医疗和化妆品用的雪花膏、糊剂、洗涤剂时必须调整适当的稠度和润滑性，才能使其制剂达到良好的重现性。 随着S值的增大粘度下降的流动现象称为假塑性流动。
随着S值的增大塑粘度性下降流的流动体现象、称为假假塑性塑流动性。 流体、胀性流体中多数具有触
变性，它们分别称为触变性塑性液体、触变性假
塑性液体、触变性胀性液体。
二、落球粘度计法 落球粘度计的
原理是：在含有受 试液的垂直玻璃管 内（在一定温度下 ），使玻璃球或钢 球自由落下，由球 的落下速度和球的 质量即可求得受试 液的粘度（见右图 ）。
《药剂》课件第十四章-流变学基础(1)
黏弹性(Viscoelasticity)
➢高分子物质或分散体系，具有黏性和弹性的双重特性，我 们把这种性质称为黏弹性。 ➢对于这种黏弹性，我们用弹性模型的弹簧和把黏性通过模 型的缓冲器的复合型模型加以表示。
➢ 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）。 ➢ 把这种可逆性变形称为弹性变形。
非可逆性变形称为塑形变形。
➢ 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
映此阻力大小的切变应力S和切变速度D有关。实验证明，纯液
(n
1)
式中,ηa表观黏度(apparent viscosity)。如甲基纤维素、西 黄蓍胶、海藻酸钠等链状高分子的1%水溶液表现为假塑性流 动。这种高分子随着S值的增大其分子的长轴按流动方向有序 排列。因此，可以减少对流动的阻力。
（三）胀性流动
胀性流动曲线如图（d）所示，曲线经过原点，且随着切 变应力的增大其黏性也随之增大，表现为向上突起的曲线称为 胀性流动曲线（dilatant flow curve）。相当于
（二）流变学在乳剂中的应用
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流变学在药学中应用
液体
半固体
固体
制备工艺
a. 混合
皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性
压片或填充胶囊时 粉体的流动
装量的生产能力
b. 由剪切引起的 分散系粒子的粉碎
从瓶或管状容器中 制剂的挤出
粉末状或颗粒状 固体充填性
操作效率的提高
c. 容器中的液体 的流出和流入
与液体能够混合程
二、药物制剂的流变性质对生产工艺的影响
1.工艺过程放大 牛顿流体制剂--溶液剂、溶液型注射液等 较易完成
非牛顿流体制剂--乳剂、混悬剂、软膏剂等 一定难度
2.混合作用
剂型设计和制备工艺过程中流变学的主要应用领域
触变性物质 凝胶 静置，振摇 液状
皂土、羧甲基纤维素钠、皂土 和羧甲基纤维素钠混合物的稠 度曲线（con-sistency curve）：皂土具有非常显著 的滞后曲线，且在装入膨润土 样品的容器的翻转试验中发现， 具有较大的触变性。而皂土和 CMC的混合分散液曲线，则 表现出假塑性流动和触变性双 重性质。因此，可以通过调节 分散液的混合比例，制成理想
切变速度小，显示较高的粘性，
切变速度变大，显示较低的粘性。
即混悬剂在振摇、倒出及铺展时能否自由流动是形
成理想的混悬剂的最佳条件。
表现假塑性流动的西黄蓍胶、海藻酸钠、羧甲基纤维 素钠等物质，具有上述性能。
牛顿流体性质的甘油 粘性作 为悬浮粒子的助悬剂较为理想 。 从容器中到出、皮肤表面涂膜 时其粘度较高, 稠度较大，且 吸湿性高，所以不经稀释则无 法使用。
样品稳定性, 样品质量…
样品输送 剪切速率: ~10s-1
Pumpability? Scoopability?
使用
样品使用 - 1 低剪切速率: ~1s-1
Flows away? Flows off hand?
样品使用 - 2 高剪切速率: ~100s-1
太粘稠? 感觉如何?
护手霜流动曲线
• 两种不同的护手霜.
样品储存 样品使用 1 样品输送 样品使用 2
(一）流变学在混悬剂中的应用 ➢混悬液中分散粒子沉降时的粘性
静止状态下所产生的切变应 力，若只考虑悬浮粒子的沉 降，因其存在的力很小，故
可忽略不计
➢经过振荡从容器中倒出混悬剂时的流变性质的变化。
➢应用于投药部位的洗剂的伸展性能等方面。
➢ Mervine和Chase提出混悬剂在贮藏过程中
及各制剂间的定量比较非常困难。
➢ 分散相相关的几个因素主要有相的体积比，粒度分布， 内相固有的粘度等。
分散相体积比相对较低时 ＜0.05，表现为牛顿流动， 随体积比增加系统的流动性下降 表现为假塑性流动 体积比高时 转变为塑性流动。
接近0.74时产生相的转移，粘度显著增大。且平均粒 径变小，粘度增大，
的混悬剂的基质。
（二）流变学在乳剂中的应用 ➢ 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。
皮肤科用的制剂或化妆品 须调节和控制好伸展性。 皮肤注射用乳剂易通过注射用针头，易从容器中倒出 、使乳剂的特性适合于工业化生产工艺的需要，掌握制剂 处方对乳剂流动性的影响非常重要。 ➢ 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
从基质中药物的释放
e. 分散体系的物理 稳定性
可表征并剖析样品的物
一、药物制剂的流变性质 理、化学性质及其结构
流变性质
黏性、弹性、硬度、粘弹性、屈服性、 触变性等
与流变特性有关的制剂性质：
稳定性、可挤出性、涂展性、通针性、
滞留性、控释性等。
剪切速率与应用相关
储存
样品储存 超低剪切速率: ~ 0.001s-1
流变学在药剂学中的应用
应用流变学理论对混悬剂、乳剂、半固体制剂等的剂 型设计、处方组成以及制备、质量控制等进行评价。 ➢ 制备医疗和化妆品用的雪花膏、糊剂、洗涤剂 须 调整适当的稠度和润滑性，使其制剂达到良好的重现 性。制备制剂时选择的装置不同，流变学性质也不一 样。若在制备过程中制备装置选择不当，制剂的流变 学性能得不到满意的效果。 ➢ 一种物质的流变性和变形按其类别可以分两类： 一种为牛顿流变学，另一种为非牛顿流变学。
水的加入而增大。
➢ 温度对软膏基质稠度 的影响，可利用经过改 进的旋转粘度计进行测 定，并对其现象加以解 释。
➢ 右图 温度对两种基质 的塑性流动影响是一样 的，且降伏点的温度变 化曲线也表现为同样的 性质。
➢ 而对其触变性而言，
右图中可以看出温度对两 种基质的变化特性完全不 同.
➢ 其原因主要是随着温度 的升高凡士林的蜡状骨架 基质产生崩解，另一方面， 液体石蜡聚乙烯复合型软 膏基质，通常在温度发生 变化的条件下能够维持树 脂状结构。
在同样的平均粒径条件下，粒度分布范围广的系统比粒 度分布狭的系统粘度低。 ➢ 影响乳剂粘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影响乳剂粘性
（三）流变学在半固体制剂中 的应用
制软膏剂和化妆品用雪花膏 时，须控制好非牛顿流体材料 的浓度（稠度）。
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，屈服点由520g下降到 320g，且其塑性粘度（下降曲 线斜率的倒数）和触变性随着