【药剂学】第七章流变学基础
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•高浓度混悬型分散体系中的粒子在静止时，微粒紧密排列，质点间的
空隙小，空隙间有少量的分散介质。
•S不大时，质点一起滑动，表现为体系的粘度小。 •S↑， 紧密排列被打破，质点间的空隙变大，分散介质难以填充微粒
间空隙，表现为阻力增大， a ↑ 。
15
三、触变性
剪切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。
4
剪切力与剪切速率
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，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。
S=F/A
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
u 为剪切力（shearing force）,单
•亲水性高分子溶液在剪切力作用下，使无序缠绕的长链高分子沿流动
方向定向排列，使流动阻力减少， a 降低。
13
(三)胀性流动
随着剪切力的增大，粘度随之增大的流动称为胀性流动 胀性流动的公式可表示为：
D Sn
a
n<1 表观粘度
D
曲线经过原点；
切变稠化；
S↑，粒子结块，阻 力增大。
S
14
胀性流体的结构变化示意图
静止测定法：牛顿流体其切变速率与切应剪切力成 正比，可测定流体某一应力下的切变速率的一个数 据，此点与原点连接线的斜率的倒数就是粘度。
转动测定法：非牛顿流体其黏度随切变速率的改变 而改变，应测定不同剪切力下的切变速率。
(D) S
D
式中，η(D)-非牛顿流体的粘度；S-剪切力；D-剪切速度。
21
环状滞后曲线； 滞后环面积的大小反映触变
性的大小。 体现流体结构的可逆转变
16
触变流体的结构变化示意图
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，当切应力减小时，液体又重新恢复 原有结构，恢复过程所需时间较长，因而触变流变曲 线中上行线和下行线就不重合。
17
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流体、触变性假塑性 流体、触变性胀性流体。
第七章 流变学基础
1
内容要求
• 掌握牛顿流体和非牛顿流体的概念和特性 • 熟悉弹性变形和粘性流动 • 了解流变学在药剂中的应用及有关参数的测定
2
主要内容
流变学研究对象：具有固体和液体两方面性质的 物质，如乳剂和混悬剂的黏性流动，软膏和凝胶 剂的塑性流动，粉体压缩过程中的弹性形变与塑 性形变等流变学性质，对制剂处方组成、制备、 质量控制等研究具有重要意义。
18
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。
19
第三节 流变性测定方法
制剂流变性的评价 流变性的测定原理:求出物体流动的速度
和引起流动所需力之间的关系 测定参数：黏度， 稠度
20
黏度的测定
y
位为N/m2，以S表示。
D=du/dy 2.剪切速率（rate of shear），
u
du/dy，单位为S-1，以D表示。
流动时形成的速度梯度
5
第二节 流体的基本性质
牛顿流体：遵循牛顿黏性定律 非牛顿流体：不遵循牛顿黏性定律 塑性流体 假塑性流体 胀性流体
6
一、牛顿流体
牛顿粘性定律：纯液体和多数低分子溶液在层流条件 下的剪切力（S）与剪切速度（D）成正比。遵循牛顿 粘性定律的液体为牛顿流体。
3
第一节 概述
一、流变学的基本概念
流变学(rheology)系研究物体变形和流动的学科 应力：与外力相对抗的单位面积的内力 弹性：回复原状的性质 弹性变形：可逆性的形状和体积改变 塑性变形：不可逆性的形状和体积改变 黏性：外力作用下流体质点间相对运动的阻力 粘弹性物质：黏性和弹性的双重特性
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。
9
B: 塑性流体 C: 假塑性流体 D:胀性流体 E: 触变性
(一)塑性流体
塑性粘度不随剪切速率的变化而变 化，只与液体本身的性质有关，能 比较本质地代表流体的特征，是塑 性流体的特征值之一。
设屈服值为S0，则塑性流体的流动公式可表示为： 屈服值
S F D 或 D 1 S
A
SI:Pa·s
D
牛顿流体 D
S
D与S之间呈直线关系； 直线过原点； 粘度η一定； 适合纯液体和低分子溶液。 7
制剂研究中常用的各种液体在20℃条件下的粘度
mPa·s
8
二、非牛顿流体
不符合牛顿黏性定律的液体为非牛顿液体。这种物质的 流动现象称为非牛顿流动。
D S S0
表观黏度
较高浓度的乳剂、混 D 悬剂、单糖浆、涂剂
等
S0
S
曲线不经过原点； 横轴S上有交点； S<S0液体不流动，S>S0液体
流动，D与S呈直线关系；
流体运动时η与D无关。
10
塑性流体的结构变化示意图
•高浓度乳剂或混悬剂中的粒子聚集成絮凝状态，形成疏松
的网状结构时：
•S<S0时，网状结构不被破坏，流体不流动；S> S0时，微
23
落球粘度计法
• 原理：在有一定温度试验液的垂直玻璃管内，使具有一 定密度和直径的玻璃制或钢制的圆球自由落下，通过测 定球落下时的速度，可以得到试验液的粘度。
1 t1(0 1) 2 t2(0 2)
粒作相对运动，网状结构被破坏，流体开始流动。
11
(二)假塑性流体
随着S值的增大粘度下降的流动称为假塑性流动。假塑
性流体的流动公式可表示为：
是非牛顿流体在某
Sn D
a
n>1
一特定剪切速率下 的黏度。
表观粘度
wenku.baidu.com
D
曲线过原点或屈服值存在；
切变稀化；
S↑，链状高分子的长轴有 序排列。
S
12
假塑性流体的结构变化示意图
粘度的测定
• 毛细管粘度计法 • 落球粘度计法 • 旋转粘度计法 • 圆锥平板粘度计
22
毛细管粘度计法
• 原理：一定压力下，根据流体的自身重力或外在 压力，测定经过一定长度的标准毛细管所需的时 间或流速，计算流体的粘度。
1、待测粘度液体 2、已知粘度液体
1．主管；2．宽管； 3．支管；4．弯管； A．测定球；B．贮器； C．缓冲球；D．悬挂水平 贮器； E．毛细管； x、y．充液线；m1、 m2 环形测定线；m3 环 形刻线；a, b刻线
空隙小，空隙间有少量的分散介质。
•S不大时，质点一起滑动，表现为体系的粘度小。 •S↑， 紧密排列被打破，质点间的空隙变大，分散介质难以填充微粒
间空隙，表现为阻力增大， a ↑ 。
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三、触变性
剪切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。
4
剪切力与剪切速率
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，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。
S=F/A
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
u 为剪切力（shearing force）,单
•亲水性高分子溶液在剪切力作用下，使无序缠绕的长链高分子沿流动
方向定向排列，使流动阻力减少， a 降低。
13
(三)胀性流动
随着剪切力的增大，粘度随之增大的流动称为胀性流动 胀性流动的公式可表示为：
D Sn
a
n<1 表观粘度
D
曲线经过原点；
切变稠化；
S↑，粒子结块，阻 力增大。
S
14
胀性流体的结构变化示意图
静止测定法：牛顿流体其切变速率与切应剪切力成 正比，可测定流体某一应力下的切变速率的一个数 据，此点与原点连接线的斜率的倒数就是粘度。
转动测定法：非牛顿流体其黏度随切变速率的改变 而改变，应测定不同剪切力下的切变速率。
(D) S
D
式中，η(D)-非牛顿流体的粘度；S-剪切力；D-剪切速度。
21
环状滞后曲线； 滞后环面积的大小反映触变
性的大小。 体现流体结构的可逆转变
16
触变流体的结构变化示意图
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，当切应力减小时，液体又重新恢复 原有结构，恢复过程所需时间较长，因而触变流变曲 线中上行线和下行线就不重合。
17
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流体、触变性假塑性 流体、触变性胀性流体。
第七章 流变学基础
1
内容要求
• 掌握牛顿流体和非牛顿流体的概念和特性 • 熟悉弹性变形和粘性流动 • 了解流变学在药剂中的应用及有关参数的测定
2
主要内容
流变学研究对象：具有固体和液体两方面性质的 物质，如乳剂和混悬剂的黏性流动，软膏和凝胶 剂的塑性流动，粉体压缩过程中的弹性形变与塑 性形变等流变学性质，对制剂处方组成、制备、 质量控制等研究具有重要意义。
18
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。
19
第三节 流变性测定方法
制剂流变性的评价 流变性的测定原理:求出物体流动的速度
和引起流动所需力之间的关系 测定参数：黏度， 稠度
20
黏度的测定
y
位为N/m2，以S表示。
D=du/dy 2.剪切速率（rate of shear），
u
du/dy，单位为S-1，以D表示。
流动时形成的速度梯度
5
第二节 流体的基本性质
牛顿流体：遵循牛顿黏性定律 非牛顿流体：不遵循牛顿黏性定律 塑性流体 假塑性流体 胀性流体
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一、牛顿流体
牛顿粘性定律：纯液体和多数低分子溶液在层流条件 下的剪切力（S）与剪切速度（D）成正比。遵循牛顿 粘性定律的液体为牛顿流体。
3
第一节 概述
一、流变学的基本概念
流变学(rheology)系研究物体变形和流动的学科 应力：与外力相对抗的单位面积的内力 弹性：回复原状的性质 弹性变形：可逆性的形状和体积改变 塑性变形：不可逆性的形状和体积改变 黏性：外力作用下流体质点间相对运动的阻力 粘弹性物质：黏性和弹性的双重特性
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。
9
B: 塑性流体 C: 假塑性流体 D:胀性流体 E: 触变性
(一)塑性流体
塑性粘度不随剪切速率的变化而变 化，只与液体本身的性质有关，能 比较本质地代表流体的特征，是塑 性流体的特征值之一。
设屈服值为S0，则塑性流体的流动公式可表示为： 屈服值
S F D 或 D 1 S
A
SI:Pa·s
D
牛顿流体 D
S
D与S之间呈直线关系； 直线过原点； 粘度η一定； 适合纯液体和低分子溶液。 7
制剂研究中常用的各种液体在20℃条件下的粘度
mPa·s
8
二、非牛顿流体
不符合牛顿黏性定律的液体为非牛顿液体。这种物质的 流动现象称为非牛顿流动。
D S S0
表观黏度
较高浓度的乳剂、混 D 悬剂、单糖浆、涂剂
等
S0
S
曲线不经过原点； 横轴S上有交点； S<S0液体不流动，S>S0液体
流动，D与S呈直线关系；
流体运动时η与D无关。
10
塑性流体的结构变化示意图
•高浓度乳剂或混悬剂中的粒子聚集成絮凝状态，形成疏松
的网状结构时：
•S<S0时，网状结构不被破坏，流体不流动；S> S0时，微
23
落球粘度计法
• 原理：在有一定温度试验液的垂直玻璃管内，使具有一 定密度和直径的玻璃制或钢制的圆球自由落下，通过测 定球落下时的速度，可以得到试验液的粘度。
1 t1(0 1) 2 t2(0 2)
粒作相对运动，网状结构被破坏，流体开始流动。
11
(二)假塑性流体
随着S值的增大粘度下降的流动称为假塑性流动。假塑
性流体的流动公式可表示为：
是非牛顿流体在某
Sn D
a
n>1
一特定剪切速率下 的黏度。
表观粘度
wenku.baidu.com
D
曲线过原点或屈服值存在；
切变稀化；
S↑，链状高分子的长轴有 序排列。
S
12
假塑性流体的结构变化示意图
粘度的测定
• 毛细管粘度计法 • 落球粘度计法 • 旋转粘度计法 • 圆锥平板粘度计
22
毛细管粘度计法
• 原理：一定压力下，根据流体的自身重力或外在 压力，测定经过一定长度的标准毛细管所需的时 间或流速，计算流体的粘度。
1、待测粘度液体 2、已知粘度液体
1．主管；2．宽管； 3．支管；4．弯管； A．测定球；B．贮器； C．缓冲球；D．悬挂水平 贮器； E．毛细管； x、y．充液线；m1、 m2 环形测定线；m3 环 形刻线；a, b刻线