药剂学 第十四章 流变学基础
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Rheology(流变学基础)
二．非牛顿流动
实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律， 实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶 胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀 体系的流动。把这种不遵循牛顿粘度定律的物质称为非牛 不遵循牛顿粘度定律的物质称为 体系的流动。把这种不遵循牛顿粘度定律的物质称为非牛 顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动 非牛顿流动。 顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动。 非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律，经 非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律， 作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、 作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、胀 形流动、触变流动。 形流动、触变流动。 对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。 对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。
对于这种粘弹性， 对于这种粘弹性，我们用弹性模型化的弹簧和把 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示： 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示： 麦克斯韦尔（Maxwell） （一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型 福格特（Voigt） （二）福格特（Voigt）模型 （三）双重粘弹性模型 （四）多重粘弹性模型
胀性液体的流动公式： 胀性液体的流动公式： /η D= Sn /ηa n<1，为胀性流体； n<1，为胀性流体； 当n接近1时，流动接近牛顿流动。 接近1 流动接近牛顿流动。
（d）胀性流动
胀性流体的结构变化示意图
• 胀性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度很小时， 胀性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度很小时， 液体流动速度较大，当切应速度逐渐增加时， 液体流动速度较大，当切应速度逐渐增加时，液体流动速度 逐渐减小，液体对流动的阻力增加，表观粘度增加， 逐渐减小，液体对流动的阻力增加，表观粘度增加，流动曲 线向上弯曲。 线向上弯曲。 • 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、糊剂等。 50%淀粉混悬剂 浓度混悬剂如50%淀粉混悬剂、糊剂等。
第十三章粉体学基础第十四章流变学基础
二、粉体的空隙率
空隙率（porosity）是粉体层中空隙所占
有的比率。 粒子内孔隙率 内=Vg-Vt/Vg =1-g/t 粒子间孔隙率 间=V-Vg/V = 1- b/g 总孔隙率 总= V -Vt/V =1- b/t
第四节 粉体的流动性与充填性
一、粉体的流动性
4.比表面积等价径（equivalent specific surface diameter）
与欲测粒子具有等比表面积的球的直径，
记作DSV。采用透过法、吸附法测得比表 面积后计算求得。 这种方法求得的粒径为平均径，不能求粒 度分布。 DSV =Ф/SW· ρ 式中，SW—比表面积，Ф—粒子的性状 系数，球体时Ф=6，其他形状时一般情况 下Ф=6.5~8。
2.筛分径（sieving diameter）
又称细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网
且被截留在细筛网时，粗细筛孔直径的算 术或几何平均值称为筛分经，记作DA 。
算术平均径 几何平均径 DA=(a+b)/2 DA=(ab)1/2
式中，a—粒子通过的粗筛网直径； b—粒子被截留的细筛网直径。
粒径的表示方式是（-a+b），即粒径小于a，大于b。
2.颗粒密度（granule density) ρg
是指粉体质量除以包括开口细孔与封闭
细孔在内的颗粒体积Vg所求得密度。
ρg = w/Vg
3.松密度（bulk density) ρb
是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V求 得的密度，亦称堆密度。
ρb= w/Vt
填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得的 密度称振实密度（tap density） ρbt。
流变学基础PPT课件
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；
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4)其流动公式为D=(S－S0)/ η· 2020年9月28日
塑性流体的结构变化示意图
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二、非牛顿流动
2.假塑性流动（pseudoplastic flow）
1)随剪切应力的增大，η下降； 2)曲线通过原点为准塑性流动； 3)其流动公式为D=Sn/ ηa
蠕变性(creep)：对物质附加一定的重量时， 表现为一定的伸展性或形变，而且随时间发生 变化，此现象称为蠕变性。
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第十四章:流变学基础
第三节 蠕变性质的测定方法
落球 黏度
计
旋转 黏度
计
圆锥平 板黏度
计
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蠕变性质的测定方法
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是存在一定的时间差）·
3)原因：····
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三、粘弹性与蠕变性
黏弹性(viscoelasticity)：高分子物质或分散 体系，具有黏性(viscosity)和弹性(elasticity) 双重特性，这种性质称为黏弹性. ·
应力缓和(stress relaxation)：物质被施加一 定的压力而变形，并使其保持一定变形时，应 力随时间而减少，此现象称为应力缓和。
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
4
所需施加的这种力称剪切应力。 2020年9月28日
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第十四章:流变学基础
第二节 流变性质
第十四章 流变学基础
流动可视为一种可逆性变形过程，与流体本身的粘度 （viscosity）有关。
测试仪器
基本参数
层流：流体流动时形成互相平行移动的液层。
剪切速度（rate of shear，Ｄ)：层流各层速度的不
同形成速度梯度，称为剪切速度。
使各液层间产生相对运动的外力叫剪切力，在单位液 层面积上所需施加的这种力称为剪切应力（shearing force，Ｓ）。
第六章 流变学基础
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第六章
第一节 基本概念
流变学基础
流变学（rheology）：主要是研究物质的变
形和流动的一门科学。
变形：物体受外力时，内部各部分的形状和体积发生 变化，称为变形。可恢复原状（可逆性）的变形为弹
性变形（elastic deformation)，反之则称为塑形变
形（plastic deformation)。
1,000 30 40 1/s 50 Shear Rate
第三节 粘度的测定
毛细管式粘度计
旋转粘度计 落球式粘度计
第四节 流变学的药剂学应用
流变学在药学研究中的重要意义在
于可应用流变学理论对乳剂、混悬
剂、半固体制剂等的剂型设计、处
方组成以及制备、质量等进行评价。
剪切应力和剪切速度是表征体系流变性质的两个基本
参数。
第二节 流变性质
一、牛顿流动
纯液体和多数低分子 溶液在层流条件下剪 切应力Ｓ与剪切速度
D
Ｄ成正比，遵循该法
则的液体为牛顿流体 （Newtonian fluid）。
S=F/A=ηD或D=S/η
S
药剂学流变学基础课件
（二）剪切应力和剪切速度 剪切应力与剪切速度是表征体系流变性 质的两个基本参数。 流体的层流速度不同，形成速度梯度， 或称剪切速度。速度梯度的产生是由于 流动阻力的存在，流动较慢的液层阻滞 流动较快液层的运动。 使各液层间产生相对运动的外力叫剪切 力，在单位液层面积（A）上所需施加的 这种力称为剪切应力，简称剪切力。
胀性流体的结构变化示意图
(四)触变流动(thixotropic flow)
随着剪切应力增大，粘度下降，剪切应力消除后 粘度在等温条件下缓慢地恢复到原来状态的现象 称为触变性。 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。 触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换。 塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多数具有触 变性。
混悬剂在振摇、倒出及铺展时能自由流 动是形成理想的混悬剂的最佳条件。
（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。 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。体现在乳 剂铺展性、通过性、适应性等方面。 掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常 重要。
塑性流体的结构变化示意图
(二)假塑性流动(pseudoplastic flow)
假塑性流动：没屈服值；过原点；剪切 速度增大，形成向下弯的上升曲线，粘 度下降，液体变稀。 假塑性液体的流动公式：D=Sn/a 或 log D=log 1/a +nlog S D为剪切速度；S为 剪切应力；a 为表观粘度(随切变速度的 不同而不同）；n>1， a 随S增加而增加。 在制剂中表现为假塑性流动的剂型有某 些亲水性高分子溶液及微粒分散体系处 于絮凝状态的液体。
药剂学 粉粒学和流变学
体粒子之间发生粘附而形成聚集体。
第七节 粉体的压缩性
压缩性：表示粉体在压力下体积减少的能力。 成形性：表示物料紧密结合成一定形状的能力。
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第14章 流变学基础
第一节、概述 流变学(rheology)系指研究物体变形和流动的 科学，1929年由Bengham和Crawford提出。 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变 形和流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的变形性 和流动性
量角器测定。 (2)在圆筒管里精密充填粉体，下端用滤纸
轻轻堵住后接触水面，测定水在管内粉体层中上升的高度
与时间，根据Washburn公式计算接触角。
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第六节 粉体的粘附性与凝聚性
粘附性：指不同分子间产生的引力，如粉体粒子
与器壁间的粘附。
凝聚性(粘着性)：指同分子间产生的引力，如粉
(四)粒子径的测定方法
1、显微镜法：投影，主要测几何学粒径。 2、筛分法：”目”1英寸长度上开有的孔数。 3、库尔特计数法(Coulter counter): 通过细孔，
电阻与粒子体积成正比。
4、沉降法：根据Stoke’s 方程求出粒径的方法。 5、比表面积法：气体吸附法和透过法。
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➢触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换。
➢塑性流体、假塑性流体、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。
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(五)粘弹性(viscoelasticity)
➢高分子物质或分散体系具有粘性和弹性双重特性， 称之为粘弹性。 粘弹性可用将弹性模型的弹簧和粘性模型的缓冲 器加以组合的各种模型表示：
第七节 粉体的压缩性
压缩性：表示粉体在压力下体积减少的能力。 成形性：表示物料紧密结合成一定形状的能力。
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第14章 流变学基础
第一节、概述 流变学(rheology)系指研究物体变形和流动的 科学，1929年由Bengham和Crawford提出。 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变 形和流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的变形性 和流动性
量角器测定。 (2)在圆筒管里精密充填粉体，下端用滤纸
轻轻堵住后接触水面，测定水在管内粉体层中上升的高度
与时间，根据Washburn公式计算接触角。
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第六节 粉体的粘附性与凝聚性
粘附性：指不同分子间产生的引力，如粉体粒子
与器壁间的粘附。
凝聚性(粘着性)：指同分子间产生的引力，如粉
(四)粒子径的测定方法
1、显微镜法：投影，主要测几何学粒径。 2、筛分法：”目”1英寸长度上开有的孔数。 3、库尔特计数法(Coulter counter): 通过细孔，
电阻与粒子体积成正比。
4、沉降法：根据Stoke’s 方程求出粒径的方法。 5、比表面积法：气体吸附法和透过法。
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➢触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换。
➢塑性流体、假塑性流体、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。
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(五)粘弹性(viscoelasticity)
➢高分子物质或分散体系具有粘性和弹性双重特性， 称之为粘弹性。 粘弹性可用将弹性模型的弹簧和粘性模型的缓冲 器加以组合的各种模型表示：
14流变学基础
(三)胀性流体
切变稠化现象：曲线经过原点，且随
体填充 非凝聚性粒子处于密集型状态，其空隙被液
D
着剪切应力的增大其
剪切应力较低时(缓慢搅拌)，粒子排列不紊
粘性也随之增大
乱，表现为较好的流动性。 剪切应力较大(快速搅拌)，由于其粒子形成 疏松的填充状态，粒子空隙不能很好地吸 收水分而形成块状集合体，增大粒子间的
四、制剂流变性的评价方法
测定软膏、乳剂、雪花膏等半固体制剂的流变 性质，主要用penetrometer，curd tensionmeter 和spread meter进行测定。
液体
混合
半固体
固体
制备工艺 装量的生产 能力
皮肤铺展性和 压片或填充时 黏附性 粉体的流动
由剪切引起的 从瓶或管状容 粉末状或颗粒 操作效率的 二、流变学在药剂学中的应用 分散系粒子的 器中挤出制剂 状固体的充填 提高 粉碎 性 容器中液体的 流出和流入 通过管道输送 液体制剂 分散体系的物 理稳定性 与液体能够混 合的固体量 基质中药物的 释放
其保持一定应力时，应力随时间而减少的现象。
（三）双重粘弹性模型：
蠕变性：对物质附加一定重量时，表现为一定的
伸展性或形变，而且随时间变化的现象。
第三节 蠕变性质的测定方法
具体测定方法： 三个主要测定途径：
不随时间变化的静止测定法，即 r0一定时，施加应 ①测定使待测样品产生微小应变 r(t)时所需的应力 S(t)； 力 S 0； ②测定对待测样品施加应力 S(t) 时所产生的应变程度 r(t) ； 转动测定法，对于胶体和高分子溶液的粘度，其变 ③施加一定剪切速度时，测定其应力S(t)。 S 化主要依赖于剪切速度。
• 混悬剂：静止时不沉降，振摇时易倾倒， 因此选择塑性流动的助悬剂和分散媒。常 见有羧甲基纤维素钠、西黄蓍胶、海藻酸 钠。皂土、胶性硅酸镁铝混合物具有塑性 流动和触变特性，用于外用混悬剂。
14流变学
第二节流变性质 二、非牛顿流动
3.胀性流动 图14-7e。曲线与假塑性相似，弯曲 方向相反。当切变速度很低时，液体流动速度较大； 当切变速度逐渐增加时，流动速度减少。含大量固 体微粒的高浓度混悬液属这种流动性质。
三、触变流动
图14-7 f。随剪切应力增大，黏度下降，剪切应 力消除后黏度在等温条件下缓慢恢复原来状态的现 象称触变性。浓混悬剂、乳剂及某些亲水性高分子 溶液，在静止时形成凝胶，当振摇搅拌时，变为可 流动的状态，静止后又恢复凝胶状态。这种等温的 可逆转换就是触变流动的特点。非牛顿流体多具触 变性。
第十四章 流变学（Rheology）基础 第二节流变性质
四、粘弹性
高分子物质或分散体系具黏性和弹性双重特 性称为黏弹性。固体被施加外力而变形，并使其 保持一定应力时，应力随时间而减少，称此现象 为应力缓和。
对物体施加一定重量时，表现为一定的伸展 性或形变，而随时间变化，此现象称蠕变性。
粘弹性可用弹性模型的弹簧和粘性模型的缓 冲器加以组合的各种模型表示。 第三节 蠕变性质测定方法（自学）
软膏基质的粘性（涂展性和黏附性） P346表14-1流变学在药学中的应用领域
第二节流变性质
第十四章 流变学（Rheology）基础
一、牛顿流动
牛顿黏度定律：剪切应力S与剪切速度D成正比， 为过原点直线。 S=F/A=ηD 或D=S/ η F：A面积上施加的力；η为粘度系数，简称粘度。
温度一定η是常Biblioteka 。η随温度升高而减少。二、流变学在药剂学中的应用 1.在混悬剂中应用
剪切速度小，流动慢，粘性高；反之粘性低。 振摇倾倒与粘性有关。具触变性的助悬剂理想 2.在乳剂中应用（流动性）
分散相体积比较低时表现为牛顿流体。体积比升 高粘性增加变为假塑性流动，较高时变为塑性流动， 达0.74时产生相转移黏度显著增加。 3.在半固体制剂中应用
14-药剂学-流变学基础
第二节 流变性质
一、牛顿流动 纯流体和多数低分子溶液在层流条件下的剪切应 力S与剪切速度D成正比，遵循该法则的液体为 牛顿流体（Newtonian fluid)。 1/ η S=F/A=ηD D=S/η 粘度与剪切速度无关， 只要温度一定，粘度就一定
D
S
粘度的单位
η= S/D Pa.s ，mPa.s 达因.厘米－2.秒（泊,p） 1泊＝0.1 Pa.s 药学中常用厘泊（cp) 1cp=10-2泊＝10-3pa.s
一、牛顿流体的粘度与测定 1、毛细管粘度计
η1 = η2 ρ2 t2 ρ1t1
奥氏粘度计 平氏粘度计 乌氏粘度计
待测液体 t
毛细管
奥氏粘度计
平氏粘度计
t
落球粘度计
η＝t(ρb-ρl).B
非牛顿流体流动性质测定
对于非牛顿流体，一般不采取测定某一切变速度 下的粘度，因为非牛顿流体的粘度不是常数，而 随切变速度变化而变化。（见图） 非牛顿流体的流动性质应采用可改变切变速度的 粘度计进行测定。 如旋转式粘度计，借助于流体中旋转物体的粘性 阻力来测定粘度。 优点：切变速度可调范围广，可自动调节至程序 切变速度。
如分散相体积比相对较低时（0.05以下）时，其 系统表现为牛顿流动；随着相体积比增加，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。体积比接近0.74时产生 相转移，粘度显著增加。 减小粒子的平均粒径能增加乳剂的粘度。 在粒子平均粒径相同的情况下，粒度分布宽的系 统，粘度较小，粒度分布窄的系统粘度较高。 乳化剂浓度越高，制剂的粘度越大 剪切速度增大时，粘度减少。原因是液滴间距离 增大所致。
S0 S
假塑性流动
随着S值的增大而粘度下降的流动称为假塑性流 动。 D=Sn/ ηa ηa 表观粘度，随剪切速度的改变而改变 n越大，非牛顿性越大， n=1为牛顿流体 甲基纤维素、西黄耆胶等 链状高分子的1％水溶液 表现为假塑性流动
流变学基础部分内容
流变学基础部分内容内容提要流变学是研究物质在外力作用下发生变形和流动的科学。
通常作用力以切变应力表示，变形以切变速率表示，研究不同种类的物体在外力作用下切变应力与切变速率之间的关系，及其在牛顿流体与非牛顿流体表现出的特征，并据此对乳剂、混悬剂、半固体制剂等的剂型设计、处方组成、质量控制等进行评价，这是本章的重点。
但应用流变学理论对于具有粘性与弹性双重特性的物体或分散体系亦进行定量讨论，为深入研究物体的粘弹性奠定基础。
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。
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，把这种现象称为粘性（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粘性双重特性（粘弹性）。
这种性质称为流变学性质，对这种现象进行定量解析的学问称为流变学。
（二）切变应力与切变速率从日常的经验已知，观察在河到中流水，水流方向一致，但水流速度不同，中心处的水流最快，越靠近河岸水流越慢。
因此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13-1，由于各层的速度不同，便形成速度梯度du/dy，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。
第十四章-流变学基础分析
温度升高 粘度下降
3.5 不同性质药物对甲壳胺流变学性质的影响
分别制备含盐酸 雷 尼 替 丁 20% 、 40% 的 溶胶 , 于 20℃ 测 定 不 同 剪 切速度(D)下的切 应力(S) , 作其流 变曲线。
蠕变性(creep)：对物质附加一定重量时， 表现为一定的伸展性或形变，而且随时间 变化的现象。
粘弹性模型：
麦克斯韦尔(Maxwell)模型： 弹簧和缓冲器串联。
福格特(Voigt)模型： 接近于实际高分子 弹簧和缓和器并联。 材料的蠕变和恢复
曲线的现象。
双重粘弹性模型： 把几个Maxwell 和Voigt模型组合在一起
浓度越高，粘 度越大
3.3 pH值对壳聚糖流变学性质的影响
用 pH 值分别为 3.6、 4.5 和 6.0 醋酸-醋酸盐 缓冲液分别制备 1% 壳 聚糖Ⅲ 溶胶，于 20℃ 测量不同剪切速度(D) 下的切应力(S) ， 作流 变曲线。
pH 值较小时, 非牛 顿流体行为明显， 粘度较大
3.4 温度对甲壳胺流变学性质的影响
第三节 蠕变性质的测定方法
一、测定高分子液体流变学性质的途径：
测定使待测样品产生微小应变r(t) 时所需的 应力 S(t)；
测定对待测样品施加应力S(t) 时所产生的应 变程度 r(t)；
施加一定切变速度时，测定其应力S(t)。
具体测定方法：
不随时间变化的静止测定法，即r0 一 定时，施加应力 S0，适用于牛顿流体 的测定。
流动程度与流体本身的粘性(Viscosity)
有关，因此流动也可视为一种非可逆性 变形过程。
由3于. 粘具弹有弹性性（，v可is把co外e力lasticity）
做功的一部分转化为存储 在物质内部的应变能
3.5 不同性质药物对甲壳胺流变学性质的影响
分别制备含盐酸 雷 尼 替 丁 20% 、 40% 的 溶胶 , 于 20℃ 测 定 不 同 剪 切速度(D)下的切 应力(S) , 作其流 变曲线。
蠕变性(creep)：对物质附加一定重量时， 表现为一定的伸展性或形变，而且随时间 变化的现象。
粘弹性模型：
麦克斯韦尔(Maxwell)模型： 弹簧和缓冲器串联。
福格特(Voigt)模型： 接近于实际高分子 弹簧和缓和器并联。 材料的蠕变和恢复
曲线的现象。
双重粘弹性模型： 把几个Maxwell 和Voigt模型组合在一起
浓度越高，粘 度越大
3.3 pH值对壳聚糖流变学性质的影响
用 pH 值分别为 3.6、 4.5 和 6.0 醋酸-醋酸盐 缓冲液分别制备 1% 壳 聚糖Ⅲ 溶胶，于 20℃ 测量不同剪切速度(D) 下的切应力(S) ， 作流 变曲线。
pH 值较小时, 非牛 顿流体行为明显， 粘度较大
3.4 温度对甲壳胺流变学性质的影响
第三节 蠕变性质的测定方法
一、测定高分子液体流变学性质的途径：
测定使待测样品产生微小应变r(t) 时所需的 应力 S(t)；
测定对待测样品施加应力S(t) 时所产生的应 变程度 r(t)；
施加一定切变速度时，测定其应力S(t)。
具体测定方法：
不随时间变化的静止测定法，即r0 一 定时，施加应力 S0，适用于牛顿流体 的测定。
流动程度与流体本身的粘性(Viscosity)
有关，因此流动也可视为一种非可逆性 变形过程。
由3于. 粘具弹有弹性性（，v可is把co外e力lasticity）
做功的一部分转化为存储 在物质内部的应变能
流变学基础
第十四章流变学基础第一节概述一、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，是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。
对某一物体外加压力时，其内部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，固体内部存在一种与外力相对抗的内力使固体保持原状。
此时在单位面积上存在的内力称为内应力（stress）。
对于外部应力而产生的固体的变形，当去除其应力时恢复原状的性质称为弹性（elasticity）。
把这种可逆性变形称为弹性变形（elastic deformation）,而非可逆性变形称为塑形变形（plastic deformation）。
流动是液体和气体的主要性质之一，流动的难易程度与流体本身的粘性（viscosity）有关，因此流动也可视为一种非可逆性变形过程。
实际上，多数物质对外力表现为弹性和粘性双重特性，称为粘弹性物质。
（二）剪切应力与剪切速度观察河道中流水，水流方向一致，但水流速度不同，中心处的水流最快，越靠近河岸的水流越慢。
因此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，叫层流，如图14-1。
由于各层的速度不同，便形成速度梯度du/dy，或称剪切速度。
这反映流体流动的特征。
由于流动阻力便产生速度梯度，流动较慢的液层阻滞着流动较快液层的运动。
使各液层间产生相对运动的外力叫剪切力，在单位液层面积（A）上所需施加的这种力称为剪切应力，简称剪切力（shearing force），单位为N·m-2，以S 表示。
剪切速度（rate of shear），单位为s-1，以D 表示。
剪切应力与剪切速度是表征体系流变性质的两个基本参数。
二、流变学在药剂学中的应用流变学在药学研究中的重要意义在于可以应用流变学理论对乳剂、混悬剂、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。
《药剂》课件第十四章-流变学基础
第十四章 流变学基础 （P343）
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。
?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。
8
（三）流变学在半固体制剂中 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。
9
? 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。
10
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
非可逆性变形称为 塑形变形 。
3
?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 ）。
4
(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。
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。
?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。
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（三）流变学在半固体制剂中 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。
9
? 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。
10
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
非可逆性变形称为 塑形变形 。
3
?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 ）。
4
(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。
流变学基础(2015-4-23 21.18.15 1483)
流变学基础
第一节
（一）流变学研究内容
概
述
一、流变学的基本概念
流变学(rheology)是研究物体变形和流动的一门科学 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变形和 流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的 变形性和流动性。 流动是液体和气体的主要性质之一，流动的难易程 度与流体本身的粘性有关，因此流动可视为一种非 可逆性变形过程。
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二、流变学在药剂学中的应用
流变学理论对乳剂、混悬剂、半固
体制剂等剂型设计、处方组成以及
制备、质量控制等研究具有重要意 义。
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流变学在药学中应用
液体
a. 混合
半固体
皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性 从瓶或管状容器中 制剂的挤出 与液体能够混合的 固体量 从基质中药物的释放
切稠！越切越粘！
D Sn
(n<1)
a
胀性流动和触变 流动的示意图
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(三)胀性流动
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
剂等。
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疏松结构 胀性流体的结构变化示意图
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（四）触变流动
流变性
物体在外力作用下表现出来的变形性和流动性。
牛顿流体的特点是什么？
①一般为低分子的纯液体或稀溶液；
②在一定温度下，牛顿流体的粘度为常数，它只是温度的函
数，随温度升高而减小。
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非牛顿流体曲线有哪几种类型？
塑性流动、假塑性流动、胀性流动、假粘性流动
第一节
（一）流变学研究内容
概
述
一、流变学的基本概念
流变学(rheology)是研究物体变形和流动的一门科学 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变形和 流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的 变形性和流动性。 流动是液体和气体的主要性质之一，流动的难易程 度与流体本身的粘性有关，因此流动可视为一种非 可逆性变形过程。
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二、流变学在药剂学中的应用
流变学理论对乳剂、混悬剂、半固
体制剂等剂型设计、处方组成以及
制备、质量控制等研究具有重要意 义。
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流变学在药学中应用
液体
a. 混合
半固体
皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性 从瓶或管状容器中 制剂的挤出 与液体能够混合的 固体量 从基质中药物的释放
切稠！越切越粘！
D Sn
(n<1)
a
胀性流动和触变 流动的示意图
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(三)胀性流动
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
剂等。
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疏松结构 胀性流体的结构变化示意图
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（四）触变流动
流变性
物体在外力作用下表现出来的变形性和流动性。
牛顿流体的特点是什么？
①一般为低分子的纯液体或稀溶液；
②在一定温度下，牛顿流体的粘度为常数，它只是温度的函
数，随温度升高而减小。
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非牛顿流体曲线有哪几种类型？
塑性流动、假塑性流动、胀性流动、假粘性流动
沈阳药科大学药剂学流变学基础PPT课件
一、牛顿流动
我们已经知道：液体流动时，在液体内形成速度 梯度，故而产生流动阻力。剪切应力S反映了此阻 力大小，它与切变速度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S与切变速度D成正比
S F D A
或
D 1S
（14-1）
式中:F——A面积上施加的力；η——粘度或称粘度系数,是表示流体 粘性的物理常数。 粘度单位用泊（Poise）来表示，20℃水的粘度约为0.01泊(p)=1厘泊 （cp)。
按非牛顿液体的流动曲线类型的不同，可以把非 牛顿液体分为塑性流动、假塑性流动、胀形流动
（一）塑性流动
塑性流动的流动曲线如图所示 塑性流动的流动曲线不经过原点,将曲线的直线 部分外延至横轴时,可与横轴有一交点，在这个交 点的切变应力值称为屈伏值（记为S0 ）
S>S0时，液体开始流 动； S0实质上是引起塑性 液体流动的最低切变 应力。
n(D) S D
式中，n(D)——非牛顿流体的粘度 ；S-剪切应力；D-剪切速度
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/25
可编辑
对于牛顿流体可以用具有一定切变速度的 粘度计进行测定
即所谓的触变性是施加应力 使流体产生流动时，流体的 粘性下降，流动性增加；而 停止流动时，其状态恢复到 原来性质的现象
三.粘弹性
高分子物质或分散体系，具有粘性和弹性的双重 特性，我们把这种性质称为粘弹性
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，把这种现象称为应 力缓和
变形是固体的性质：某一固体受到外力时，其各部 分的形状和体积将发生变化，这就是变形
当除去外力时，固体具有恢复原状的倾向性，这种 恢复原状的性质称为弹性
我们已经知道：液体流动时，在液体内形成速度 梯度，故而产生流动阻力。剪切应力S反映了此阻 力大小，它与切变速度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S与切变速度D成正比
S F D A
或
D 1S
（14-1）
式中:F——A面积上施加的力；η——粘度或称粘度系数,是表示流体 粘性的物理常数。 粘度单位用泊（Poise）来表示，20℃水的粘度约为0.01泊(p)=1厘泊 （cp)。
按非牛顿液体的流动曲线类型的不同，可以把非 牛顿液体分为塑性流动、假塑性流动、胀形流动
（一）塑性流动
塑性流动的流动曲线如图所示 塑性流动的流动曲线不经过原点,将曲线的直线 部分外延至横轴时,可与横轴有一交点，在这个交 点的切变应力值称为屈伏值（记为S0 ）
S>S0时，液体开始流 动； S0实质上是引起塑性 液体流动的最低切变 应力。
n(D) S D
式中，n(D)——非牛顿流体的粘度 ；S-剪切应力；D-剪切速度
SUCCESS
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2019/8/25
可编辑
对于牛顿流体可以用具有一定切变速度的 粘度计进行测定
即所谓的触变性是施加应力 使流体产生流动时，流体的 粘性下降，流动性增加；而 停止流动时，其状态恢复到 原来性质的现象
三.粘弹性
高分子物质或分散体系，具有粘性和弹性的双重 特性，我们把这种性质称为粘弹性
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，把这种现象称为应 力缓和
变形是固体的性质：某一固体受到外力时，其各部 分的形状和体积将发生变化，这就是变形
当除去外力时，固体具有恢复原状的倾向性，这种 恢复原状的性质称为弹性
第十四章流变学基础
对物质附加一定重量时，表现为一定的伸展性 或形变，而且随时间变化，把这种现象称为蠕 变性。
19
第三节 蠕变性质的测定方法
一点法 旋转或转动测定法
20
粘度的测定
毛细管粘度计
式中为粘度，P为液体密度．t是样品流过毛 细管的时间。
21
落球黏度计 旋转黏度计
22
17
即所谓的触变性是施加应力使流体产生 流动时，流体的粘性下降，流动性增加； 而停止流动时，其状态恢复到原来性质 的现象。
18
四、黏弹性
粘弹性： 高分子物质或分散体系，具有粘性和 弹性的双重特性，我们把这种性质称为粘弹性。
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，把这种现象称 为应力缓和。
非牛顿液体(nonNewtonian fluid):不符合 牛顿定律的液体，如乳剂、混悬剂、高分 子溶液、胶体溶液等。 非牛顿流动：标，切应力S为横 坐标作图，所得曲线为流变曲线或流动曲线。
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.
9
按非牛顿液体流动曲线为类型可将非牛 顿液分为塑性流动、假塑性流动、胀性 流动、触变流动。
10
（一）塑性流动(plastic flow)
塑性流动：不过原点；有屈服值S0；当切应力 S< S0时，形成向上弯曲的曲线；当切应力S> S0 时，切变速度D和切应力呈直线关系。 屈服值(yield value)：引起塑性液体流动的最低 切应力S0 塑性液体的流动公式：D=(S- S0)/ D为切变速度，S为切应力， S0 为屈服值， 为 塑性粘度(表观粘度)。 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。
14
19
第三节 蠕变性质的测定方法
一点法 旋转或转动测定法
20
粘度的测定
毛细管粘度计
式中为粘度，P为液体密度．t是样品流过毛 细管的时间。
21
落球黏度计 旋转黏度计
22
17
即所谓的触变性是施加应力使流体产生 流动时，流体的粘性下降，流动性增加； 而停止流动时，其状态恢复到原来性质 的现象。
18
四、黏弹性
粘弹性： 高分子物质或分散体系，具有粘性和 弹性的双重特性，我们把这种性质称为粘弹性。
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，把这种现象称 为应力缓和。
非牛顿液体(nonNewtonian fluid):不符合 牛顿定律的液体，如乳剂、混悬剂、高分 子溶液、胶体溶液等。 非牛顿流动：标，切应力S为横 坐标作图，所得曲线为流变曲线或流动曲线。
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.
9
按非牛顿液体流动曲线为类型可将非牛 顿液分为塑性流动、假塑性流动、胀性 流动、触变流动。
10
（一）塑性流动(plastic flow)
塑性流动：不过原点；有屈服值S0；当切应力 S< S0时，形成向上弯曲的曲线；当切应力S> S0 时，切变速度D和切应力呈直线关系。 屈服值(yield value)：引起塑性液体流动的最低 切应力S0 塑性液体的流动公式：D=(S- S0)/ D为切变速度，S为切应力， S0 为屈服值， 为 塑性粘度(表观粘度)。 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。
14
fg6药剂学流变学基础
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
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
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
剪切应力和剪切速度
固体
压片或填充胶囊时 粉体的流动 粉末状或颗粒状 固体充填性
制备工艺
装量的生产能力
b. 由剪切引起的 分散系粒子的粉碎 c. 容器中的液体 的流出和流入 d. 通过管道输送 液体的制剂过程 e. 分散体系的物理 稳定性
操作效率的提高
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第二节
一、牛顿流动
流变性质
理想的液体服从牛顿粘度法则(1687年，牛顿 定律，Newtonian equation)， 即剪切应力S与 剪切速度D成正比： S=F/A=D D为剪切速度，S为剪切应力，F为A面积上施 加的力， 为粘度或粘度系数[单位Pa· s， 1Pa· s=10P(泊)]，流度(fluidity)：=1/,即粘度 的倒数。 运动粘度：粘度与同温度的密度 之比值(/),再乘以106，单位mm/s。
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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
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(一)塑性流动(plastic flow)
塑性流动：不过原点；有屈服值S0；当切应力 S< S0时，形成向上弯曲的曲线；当切应力S> S0时，剪切速度D和剪切应力呈直线关系。 塑性(plastisity) 屈服值(yield value)：引起塑性 液体流动的最低切应力S0 。 塑性粘度(plastic viscosity):塑性液体的粘度pl。 塑性液体的流动公式：D=(S- S0)/pl D为切变速度，S为切应力， S0 为屈服值， pl 为塑性粘度。 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。
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塑性流体的结构变化示意图
相关主题
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（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。
?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。体现在乳剂铺展 性、通过性、适应性等方面。
?掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要。
（三）流变学在半固体制剂中的应用
?半固体制剂的处方组成发生变化时可改变其流 变性质。
?外界因素（如温度等）也对半固体制剂的流变 性质有影响。
?具有适宜的粘度是半固体制剂的处方设计和制 备工艺过程优化的关键。
流变学在药学中应用
液体
半固体
固体
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
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
牛顿公式只有在层流条件下才 适用。
二 、非牛顿流体(non-Newtonian fluid)
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
射 流 胀 大
湍流减阻
爬杆效应
无管虹吸
上图为未 添加聚乙 烯氧化物 的情形 下图为添 加聚乙烯 氧化物后 的情形
二 、非牛顿流体 (non-Newtonian fluid)
第一节 概述
一、流变学的基本概念
流变学(rheology) 指研究物体变形和流动的科学 流变性：物体在外力作用下表现出来的变形性
和流动性。 弹性变形（elastic deformation) ：可逆变形 塑性变形(plastic deformation) ：非可逆变形
第一节 概述
?流变学的研究范围 ?? 橡胶条的拉伸与压缩，轮胎橡胶接触面的回复 ?? 化妆品在皮肤上的涂抹及感觉，牙膏的挤出特性及在 牙刷上的稳定性 ?? 模具内部塑料热熔体的流动 ?? 涂料在墙面上的垂挂性 ?? 番茄酱的倾倒和稳定，乳制品的特性 ?? 熔体纤维纺丝 ?? 涂料的涂装，喷塑还是涂刷 ?? 胶粘剂的粘合 ?? 甚至山脉的流动 !
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
经过长期探索，人们终于得知， 一切材料都具有时间 效应，于是出现了流变学，并在 20世纪30年代后得到蓬 勃发展。1929年，美国在 Bingham 教授的倡议下，创建 流变学会；1939年，荷兰皇家科学院 成立了以 伯格斯教 授为首的流变学小组； 1940年英国出现了流变学家学会。 当时，荷兰的工作处于领先地位， 1948年国际流变学会 议就是在荷兰举行的。法国、日本、瑞典、澳大利亚、 奥地利、捷克斯洛伐克、意大利、比利时等国也先后成 立了流变学会。
c. 容器中的液体 的流出和流入
与液体能够混合的 固体量
d. 通过管道输送 液体的制剂过程
从基质中药物的释放
e. 分散体系的物理 稳定性
制备工艺
装量的生产能力
操作效率的提高
一、牛顿流动
第二节流变性质
S ? F ? ?D
A
D? S ?
牛顿流体:在层流条件下的切 应力S与切变速度成正比。纯 液体或大多数低分子溶液).
切变速度D (shearing rate): 速度梯度.单位为:S-1 大小等于两液层间的速度差除以两液层间的距离 .
Shear rate is the rate of change of velocity at which one layer of fluid passes over an adjacent layer.
二、流变学在药剂学中的应用
?流变学理论对乳剂、混悬剂、半固 体制剂等剂型设计、处方组成以及 制备、质量控制等研究具有重要意 义。
（一）流变学在混悬剂中的应用
?混悬剂静止状态时的剪切应力忽略不计 ，但
振摇后把制剂从容器中倒出时存在较大的剪 切速度。 ?混悬剂在贮藏过程中若剪切速度小，则显示 较高的粘性；若剪切速度大，则显示较低的 粘性。 ?混悬剂在振摇、倒出及铺展时能自由流动是 形成理想的混悬剂的最佳条件。
Chap.14 流变学基础
基本要求
?（一）掌握流变学的基本概念 ?（二）熟悉流变学在药剂学中的应用、牛 顿流动和非牛顿流动 ?（三）了解流体的触变流动性和粘弹性、 制剂流变性的评价方法
流变学出现在 20世纪20年代。学者们在研究橡胶、 塑料、油漆、玻璃、混凝土，以及金属等工业材料； 岩石、土、石油、矿物等地质材料；以及血液、肌肉 骨骼等生物材料的性质过程中， 发现使用古典弹性理 论、塑性理论和牛顿流体理论已不能说明这些材料的 复杂特性，于是就产生了流变学的思想 。英国物理学 家麦克斯韦和开尔文很早就认识到 材料的变化与时间 存在紧密联系的时间效应。
（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.
层流、过渡流及湍流
流体的流动类型， 首先由雷诺 (Reynolds)用实验 进行了观察。喇叭 状的玻璃管浸没在 透明的水槽内，管 出口有调节水流量 用的阀门，水槽上 方的小瓶内充有 有色液体,实验时，有色液体从瓶中流出，经喇叭 口中心处的针状细管流入管内。从有色流体的流 动情况可以观察到管内水流中质点的运动情况 .
(一) 塑性流动 (plastic flow) 也叫Bingham 体
若一个物体所受的力超过某一限度,其形状的改 变是永久的,则该物体便是可塑的.对于流体， 当外加切应力较小时不流动只发生弹性形变;而 一旦切应力超过某一限度时,体系的变形就是永 久的,表现出可塑性,故称为塑性流体. 塑性体流变曲线为直线,不通过原点,但与切应