最新《药剂》课件第十四章-流变学基础(1)教学讲义ppt
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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）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。
D(SS0)/
η——塑性黏度（plastic viscosity）；S0——屈伏值或降 伏值。
（二）假塑性流动（pseudoplastic flow）
假塑性流动或假黏性流动的流动曲线如图(c)所示。随着S 值的增大黏度下降的流动现象称为假塑性流动。假塑性流动的 公式如下式所示：
D1aSn(n1)
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。
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。
SFD 或 D1S
A
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
（一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型
（二）福格特（Voigt）模型
（三）双重黏弹性模型 ➢ 在实际工作中高分子物质的黏弹性现象非常复杂，因此 单纯用Maxwell模型或Voigt模型很难解释清楚其现象。但 是，如果把几个模型组合在一起进行解释，则非常接近于 实际的黏弹性现象。
第三节 流变性质的测定方法
➢ 触变性的测定可以通过计算滞后环状曲线所包围的面积 ，推测由触变流动而产生的结构的破坏和恢复原来状态的程 度。通过这种方法可以控制制剂的特性和产品的质量。
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。
《药剂》课件第十四章-流 变学基础(1)
➢ 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）。 ➢ 把这种可逆性变形称为弹性变形。
（c）假塑性流动
（一）塑性流动(plastic flow)
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：
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S的变化规律的结果作 图后可得：
(b)塑性流动
测定高分子液体的黏弹性或流变学性质，或测定线性黏弹 性函数通过以下几个途径： 1）测定使待测样品产生微小应变r(t)时所需的应力S(t)； 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)； 3）施加一定切变速度时，测定其应力S(t)。
具体测定方法有两种: 第一种方法是不随时间变化的静止测定法，即r0一定时， 施加应力S0。只适用于牛顿流体（一点法）。 第二种方法为转动测定法。对于胶体和高分子溶液的黏度 如下式所示，其变化主要依赖于切变速度。 对于非牛顿流体必须用可以测得不同切变速度的黏度计进 行测定（多点法）。
wk.baidu.com
（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
D
1
a
S
n
式中n<1时的情况。
（四）触变流动
➢ 当对普鲁卡因、青霉素注射液或某种软膏剂进行搅拌时 ，由于其黏度下降，故流体易于流动。但是，放置一段时间 以后，又恢复原来的黏性。象这种随着切变应力的下降，黏 度下降的物质，即在等温条件下缓慢地恢复到原来状态的现 象称为触变性(thixlotropy)。
➢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 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。
➢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。
➢ 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
➢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）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。
D(SS0)/
η——塑性黏度（plastic viscosity）；S0——屈伏值或降 伏值。
（二）假塑性流动（pseudoplastic flow）
假塑性流动或假黏性流动的流动曲线如图(c)所示。随着S 值的增大黏度下降的流动现象称为假塑性流动。假塑性流动的 公式如下式所示：
D1aSn(n1)
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。
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。
SFD 或 D1S
A
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
（一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型
（二）福格特（Voigt）模型
（三）双重黏弹性模型 ➢ 在实际工作中高分子物质的黏弹性现象非常复杂，因此 单纯用Maxwell模型或Voigt模型很难解释清楚其现象。但 是，如果把几个模型组合在一起进行解释，则非常接近于 实际的黏弹性现象。
第三节 流变性质的测定方法
➢ 触变性的测定可以通过计算滞后环状曲线所包围的面积 ，推测由触变流动而产生的结构的破坏和恢复原来状态的程 度。通过这种方法可以控制制剂的特性和产品的质量。
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。
《药剂》课件第十四章-流 变学基础(1)
➢ 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）。 ➢ 把这种可逆性变形称为弹性变形。
（c）假塑性流动
（一）塑性流动(plastic flow)
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：
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S的变化规律的结果作 图后可得：
(b)塑性流动
测定高分子液体的黏弹性或流变学性质，或测定线性黏弹 性函数通过以下几个途径： 1）测定使待测样品产生微小应变r(t)时所需的应力S(t)； 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)； 3）施加一定切变速度时，测定其应力S(t)。
具体测定方法有两种: 第一种方法是不随时间变化的静止测定法，即r0一定时， 施加应力S0。只适用于牛顿流体（一点法）。 第二种方法为转动测定法。对于胶体和高分子溶液的黏度 如下式所示，其变化主要依赖于切变速度。 对于非牛顿流体必须用可以测得不同切变速度的黏度计进 行测定（多点法）。
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（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
D
1
a
S
n
式中n<1时的情况。
（四）触变流动
➢ 当对普鲁卡因、青霉素注射液或某种软膏剂进行搅拌时 ，由于其黏度下降，故流体易于流动。但是，放置一段时间 以后，又恢复原来的黏性。象这种随着切变应力的下降，黏 度下降的物质，即在等温条件下缓慢地恢复到原来状态的现 象称为触变性(thixlotropy)。
➢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 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。
➢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。
➢ 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