药剂学课件第十四章 流变学基础

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。这种可逆性 变形称为弹性变形。非可逆性变形称为塑性变形。 流动表示液体和气体的性质。流动的难易与物质的 粘性有关，流动也视为一种非可逆性变形过程。 某一种物质对外力表现为弹性和粘性双重特性（粘 弹性）。
（二） 切变应力与切变速率
河道中流水，水流方向 一致，水流速度不同， 中心处的水流最快。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。
由于各层的速度不同，便形成速度梯度du/dy（切
变速度），这是液体流动的基本特征。
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。
白皂土具有非常显著 的滞后曲线，膨润土具 有较大的触变性，白皂 土和CMC的混合液曲 线，表现出假塑性流动 和触变性双重性质。
（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。 例如，皮肤科用的制剂必须调节和控制好制剂的 伸展性。 要使注射用乳剂容易通过针头，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。
大部分乳剂主要表现为非牛顿流动，不同制剂间 进行定量比较非常困难。在这里主要讨论与粘性 相关的分散相、连续相、乳化剂。 与分散相相关的几个因素主要有相的体积比，粒 度分布，内相的粘度等。 分散相体积比<0.05，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。体积比高的时候，转变为塑性流动。如果 体积比接近0.74时产生相转移，粘度显著增大。 粒度分布广的系统比粒度分布狭的系统粘度低。
（一） 流变学在混悬剂中的应用
流变学理论影响混悬液中分散粒子沉降时的粘性 及经过振荡，从容器中倒出混悬剂时的流变性质 的变化。因此，在制备混悬剂时考察流变学性质 非常重要。 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。
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 (Stream, 流动），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，称为变形。 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）。
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。
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。
处方组成：图14-2，用西黄蓍胶、海藻酸钠、羧甲 基纤维素钠，甘油做助悬剂的比较实验。 结果：甘油的粘性作为悬浮粒子的助悬剂较为理想。
触变性物质在静置状态下形成凝胶，振摇后转变为液 状。白皂土、膨润土、皂土和羧甲基纤维素钠混合物 的稠度曲线。
影响乳剂流动性的因素中，连续相的粘度是主要 的因素。乳化剂也是影响乳剂粘度的主要因素之 一。乳化剂的类型会影响粒子的絮凝作用和粒子 间的引力，而且改变其流动性。乳化剂的浓度越 高制剂的粘度越大。 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。
（三）流变学在半固体制剂中的应用
制备软膏剂时，必须 控制好材料的浓度 （稠度）。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 性粘度（下降曲线斜 率的倒数）和触变性 随着水的加入而增大。
第十四章 流变学基础
复习
粉体流动性的影响因素与改善方法有那些？
影响因素：粒子的形状、大小、粒度分布、表面状 态、密度、 空隙率、粒子间的粘着力、摩擦力、 范德华力、静电力等。
改善方法：适当增加粒子大小、改善粒子形态、控 制粒子湿度、加入适当的润滑剂、助流剂。
内容纲要
流变学研究范畴 研究切变应力与切变速度之间的关系，牛顿流 体与非牛顿流体的特征，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、 质量控制等进行评价。 讨论流变学理论对于具有粘性与弹性双重特性 的物体或分散体系的作用
在剂型设计和制备工艺过程中流变学的主要应用领 域如下。
表14-1 流变学在药学中的应用领域
第二节ຫໍສະໝຸດ Baidu流变性质
一、牛顿流动
液体流动时，在液体内形成速度梯度，故产生流体阻
力。此阻力（切变应力S)大小应与切变速度D有关。
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。
S F D
A
或
DS
温度对软膏基质稠度的影响，例：凡士 林、液体石蜡聚乙烯复合型软膏基质的 塑性流动及触变性的影响。
从图中可以看 出，温度对两 种基质的塑性 流动的影响是 一样的，屈服 点的温度变化 曲线也表现为 同样的性质。
温度对两种基质触变性的 变化特性完全不同，原因 温度升高凡士林的蜡状骨 架基质产生崩解，液体石 蜡聚乙烯复合型软膏基质 能够维持树脂状结构。 在制备制剂时，上述理论 和曲线可以设计具有最佳 粘度特性的软膏处方。
牛顿粘度定律
遵循该法则的液体为牛顿流体,不遵循该法则的液体
在单位液层面积（A）上所需施加的这种力称为切 变应力，简称切变力（shearing force），以S表 示。速度梯度，以D表示。切变应力与切变速度是 表证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
意义：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。 如制备医用的膏剂、糊剂时必须调整适当的粘稠 度和铺展性，才能使其制剂达到良好的重现性。 物质的流变性可以分两类：一种为牛顿流变学， 另一种为非牛顿流变学。其决定因素在于物质的 流变性是否遵循牛顿的流变学法则。