流变学简介.

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
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：
S0（致流值）
S＜S0时，形成向上弯曲的曲线——弹性形变，不流动 S＞S0时，剪切速度D和剪切应力呈直线关系——流动
塑性液体的流动公式：D=(S-S0)/a a ——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、混悬剂、单糖浆、涂剂 S
在其它材料中表现： 油漆、牙膏、泥浆等
塑性流体的结构变化示意图 产生原因：体系中粒子受到范德华力或氢键作 用在静置状态下形成立体网络结构，要使体系 流动，就要破坏这些网状结构。
四、触变流动
Байду номын сангаас
触变流动特点：
1)随着剪切应力变大，黏度下降，剪切应力消除 后黏度在等温条件下缓慢地恢复到原来状态， 此现象称为触变性； 2)曲线为环状滞后曲线（施加应力使流体产生流 动，流体的黏度下降，流动性增加，而停止流 动时，并不因应力的减少而立即恢复原状，而 是存在一定的时间差）。
D
切力增加——上行线
2)在横轴剪切应力S轴上有一交点(S1)；
3)存在屈服值（S0，引起塑性液体流动的最低剪切应力） 当剪切应力小于屈服值时液体在剪切应力作用下不流 动,而表现为弹性变形; 当剪切应力大于屈服值时液体开始流动，而发生塑性 变形，此时D与S呈直线关系，η为定值；
交点
屈服值： 引起塑性液 体流动的最 低切变应力
的内力 粘 弹 性 物 质
弹 性：除去外部应力时恢复原状的性质
黏 性：是液体内部所存在的阻碍液体流
动的摩擦力，也称内摩擦力
（二）剪切速度与剪切应力
液体受应力作用变形，即流动， 是不可逆过程。 D为剪切速度(rate of shear), 各液 层的速度不同而产生的速度梯度
D=dv/dy
剪切应力（S）：使液层产生相对 运动需施加外力，在单位面积上 所需施加的这种力称剪切应力。
子间的液层有润滑作用，因而流动阻力小，表观 粘度低。 切力的增加，许多粒子被搅在一起，液层原有的 润滑作用相应减小，流动阻力增大，表观粘度随
之上升。
a=Sn/D
在制剂中表现为胀性流动的剂型为： 含有大量固体微粒的高浓度混悬剂如50%淀粉 混悬剂、糊剂、淀粉、滑石粉等 在其它材料中有： 涂料、颜料等
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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
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.
（二）假塑性流动（pseudoplastic flow）
假塑性流动的流动曲线随着 S 值的增大，粘 度下降的流动现象称为假塑性流动，其流动公 式如下所示：
D
S
n
a
(n>1)
切稀！越切越稀！
式中ηa ——表观粘度（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，其原因是： 随着S值的增大，这些高分子的长轴按流动方向有 序排列，减少了对流动的阻力。
切力降低——下行线
滞后面积： 上行线和下形线不重合
S
环形曲线
衡量触变性大小的定量指标——滞后面积
D
S
产生触变的原因：对流体施加剪切力后，破坏
了液体内部的网状结构，当剪切力减小时，液 体又重新恢复原有结构，恢复过程所需时间较 长，因而触变流动曲线中上行线和下行线就不 重合
D
S
触变流动的特点：塑性流体、假塑性流体、
二、非牛顿流动

非牛顿流体(nonNewtonian fluid):不符合牛顿流动定律的
液体，如乳剂、混悬剂、高分子溶液、胶体溶液、软膏
以及固－液的不稳定体系等

按非牛顿流体流动的曲线类型可分为塑性流动、假塑性 流动、胀性流动、触变流动
1.塑性流动（plastic flow） 1)曲线不经过原点；
（三）胀性流动
胀性流动曲线经过原点， 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）。
切稠！越切越粘！
D
’=Sn/D
剪切力增大，
表观粘度增加，
液体变稠
0
S
没屈服值；过原点的凸形曲线
胀性流体的结构变化示意图
产生原因：静止时粒子排列紧密，但不聚结，粒
胀性流体中多数具有触变性
药剂中很多制剂具有触变性：如油制普鲁卡 因注射液 液体或半固体制剂：糖浆、某些软膏等 其它材料：钻井泥浆、土壤
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
流变学简介
（一）流变学的概述
流变学：研究物质变形和流动的科学
变形：物质在外力作用下其内部各部分
的形状和体积的变化
变形 弹性变形（elastic deformation） 塑性变形（plastic deformation）
应 力：引起变形的作用力F除以作用面积A
内应力：单位面积上存在的与外力相对抗
流动公式：D=Sn/a
D
剪切力增大，
0 S
粘度下降， 液体变稀
没屈服值；过原点的凹形曲线
在制剂中表现为假塑性流动的剂型有：某些亲 水性链状高分子溶液及微粒分散体系处于絮凝
状态的液体。
假塑性流体的结构变化示意图
a =Sn/D 产生原因：大分子或溶胶粒子本身结构是不对称 的，静止时有各种可能的取向，剪切力增大时，不 对称粒子逐渐将长轴转向流动方向排列，减小了对 流动的阻碍，表观粘度随之降低。剪切力越大，粒 子取向作用越完全，体系的表观粘度就越小
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
牛顿黏度定律：在层流条件下的剪切应力与剪切速度成正比 流动方程：D=S/η 特点：1.它的切变速度与剪切应力之间是通过原点的直线关系； 2.斜率为1/η，所以温度一定时，其黏度η是一个常数， 与D 无关，即黏度只是温度的函数(反比)