药剂学第七章--流变学基础PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢ 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，而且随时间变化，此现象称为蠕变性。
2021
5
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：
（一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型 （二）福格特（Voigt）模型 （三）双重粘弹性模型 （四）多重粘弹性模型
非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律，经 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。
对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。
2021
12
（一）塑性流动(plastic flow) 塑性流动的流动曲线：曲线不经过原点，在横轴S轴上 的某处有交点，得屈伏值（yield value）或降伏值。 当切变应力增加至屈伏值时，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流 动。引起液体流动的最低剪切应力为屈伏值S0：
2021
4
三.粘弹性(Viscoelasticity)
➢ 高分子物质或分散体系具有粘性(viscosity)和弹性 (elasticity)双重特性，称之为粘弹性。
➢ 应力松弛(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，此 现象称为应力缓和。
第七章 流变学基础
2021
1
第一节 概 述
一．变形与流动
➢ 流变学——来源于希腊，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：对某一物体外加压力，其内部的各部分的形状和 体积发生的变化。主要与固体的性质相关。
➢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。
2021
16
假塑性流体的结构变化示意图
2021
17
（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）。
on），而非可逆性变形称为塑性变形（plastic deformat- ion）。
➢ 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
2021
14
塑性流体的结构变化示意图
2021
15
（二）假塑性流动（pseudoplastic flow） ➢ 随着S值的增大粘度下降的流动现象称为假塑性流动。
D1aSn(n1)
（c）假塑性流动
➢式中，ηa ——表观粘度（apparent viscosity）。 ➢ 假塑性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度增大， 形成向下弯的上升曲线，粘度下降，液体变稀。
2021
19
胀性流体的结构变化示意图
2021
20
2021
10
根据公式得知牛顿液体的切变速度D与切变应力S 之间如下图所示，呈直线关系且直线经过原点。
(a)牛顿流动
2021
11
二．非牛顿流动
实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶液 、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀体 系的流动。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。
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。
（d）胀性流动
2021
18
• 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。
• 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。
D S S0
(b)塑性流动
η——塑性粘度（plastic viscosity）；S0——屈伏值、致流值或降伏
值，单位为dyne·㎝-2。
2021
13
塑性流动的特点：不过原点；有屈伏值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。
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。
液体为牛顿流体。
SFD 或 D1S
A
式中，η——粘度或粘度系数，是表示流体粘性的物理常 数。单位为泊，1P= 0.1N·S ·m-2，SI单位中粘度用Pa·S 或 Kg/(m·s)表示。粘度系数除以密度ρ得的值ν（ν =η/ρ ）为动力粘度（SI单位为㎡/S）。
2021
9
下表中表示制剂研究中常用的各种液体在20℃条件 下的粘度。
定量解析的学问称为流变学。
2021
3
二．弹性与黏性
➢ 在流速不太快时，可将流动着的液体视为互相平行移动 的液层叫层流（如下图），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。
表征体系流变性质的两个基本参数： 1. 在单位液层面积（A）上施加的 使各液层间产生相对运动的外力称 为剪切应力，简称剪切力（sheari g force）,单位为N/m2，以S表示。 2.剪切速度（rate of shear），单 位为S-1，以D表示。
2021
6
（a）Maxwell因素 （b）Voigt因素
粘弹性的力学模型
2021
7Βιβλιοθήκη Baidu
时间t
时间t
（a）
(b)
Maxwell模型的缓冲应力（a）和Voigt模型的缓冲器（b）
2021
8
第二节 流变性质
一．牛顿流动
牛顿粘度定律：纯液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
➢ 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）。
2021
2
➢ 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（elastic deformati-
2021
5
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：
（一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型 （二）福格特（Voigt）模型 （三）双重粘弹性模型 （四）多重粘弹性模型
非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律，经 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。
对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。
2021
12
（一）塑性流动(plastic flow) 塑性流动的流动曲线：曲线不经过原点，在横轴S轴上 的某处有交点，得屈伏值（yield value）或降伏值。 当切变应力增加至屈伏值时，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流 动。引起液体流动的最低剪切应力为屈伏值S0：
2021
4
三.粘弹性(Viscoelasticity)
➢ 高分子物质或分散体系具有粘性(viscosity)和弹性 (elasticity)双重特性，称之为粘弹性。
➢ 应力松弛(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，此 现象称为应力缓和。
第七章 流变学基础
2021
1
第一节 概 述
一．变形与流动
➢ 流变学——来源于希腊，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：对某一物体外加压力，其内部的各部分的形状和 体积发生的变化。主要与固体的性质相关。
➢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。
2021
16
假塑性流体的结构变化示意图
2021
17
（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）。
on），而非可逆性变形称为塑性变形（plastic deformat- ion）。
➢ 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
2021
14
塑性流体的结构变化示意图
2021
15
（二）假塑性流动（pseudoplastic flow） ➢ 随着S值的增大粘度下降的流动现象称为假塑性流动。
D1aSn(n1)
（c）假塑性流动
➢式中，ηa ——表观粘度（apparent viscosity）。 ➢ 假塑性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度增大， 形成向下弯的上升曲线，粘度下降，液体变稀。
2021
19
胀性流体的结构变化示意图
2021
20
2021
10
根据公式得知牛顿液体的切变速度D与切变应力S 之间如下图所示，呈直线关系且直线经过原点。
(a)牛顿流动
2021
11
二．非牛顿流动
实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶液 、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀体 系的流动。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。
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。
（d）胀性流动
2021
18
• 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。
• 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。
D S S0
(b)塑性流动
η——塑性粘度（plastic viscosity）；S0——屈伏值、致流值或降伏
值，单位为dyne·㎝-2。
2021
13
塑性流动的特点：不过原点；有屈伏值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。
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。
液体为牛顿流体。
SFD 或 D1S
A
式中，η——粘度或粘度系数，是表示流体粘性的物理常 数。单位为泊，1P= 0.1N·S ·m-2，SI单位中粘度用Pa·S 或 Kg/(m·s)表示。粘度系数除以密度ρ得的值ν（ν =η/ρ ）为动力粘度（SI单位为㎡/S）。
2021
9
下表中表示制剂研究中常用的各种液体在20℃条件 下的粘度。
定量解析的学问称为流变学。
2021
3
二．弹性与黏性
➢ 在流速不太快时，可将流动着的液体视为互相平行移动 的液层叫层流（如下图），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。
表征体系流变性质的两个基本参数： 1. 在单位液层面积（A）上施加的 使各液层间产生相对运动的外力称 为剪切应力，简称剪切力（sheari g force）,单位为N/m2，以S表示。 2.剪切速度（rate of shear），单 位为S-1，以D表示。
2021
6
（a）Maxwell因素 （b）Voigt因素
粘弹性的力学模型
2021
7Βιβλιοθήκη Baidu
时间t
时间t
（a）
(b)
Maxwell模型的缓冲应力（a）和Voigt模型的缓冲器（b）
2021
8
第二节 流变性质
一．牛顿流动
牛顿粘度定律：纯液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
➢ 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）。
2021
2
➢ 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（elastic deformati-