第十四章-流变学基础 1

1、第十四章 流变学基础,主讲教师：杜 艳 山西医科大学药剂教研室,药 剂 学 pharmaceutics,2,第十四章 流变学基础,第一节 概述 第二节 流变性质 第三节 蠕变性质的测定方法,3,第一节 概述,一、基本概念 流变学(rheology):系指研究物体在外力作用下发生变形和流动的科学，1929年由Bengham和Crawford提出。 内应力：液体在运动中都会受到力的作用，单位面积上所用的力称内应力。 弹性 弹性变形 塑性变形,4,二、剪切应力与剪切速率,剪切速度：由于各层的速度不同，便形成速度梯度du/dy，称剪切速度，用D表示。 剪切力：使各液层间产生相对运动的外力 。 剪切应力

2、：在单位液层面积（A）上所需施加的这种力称为剪切应力，用S表示。,5,流变学在药剂学中的应用,流变学在药剂学中广泛应用，特别是在混悬剂、乳剂、胶体溶液、软膏剂和栓剂中。 例如：具有触变性的助悬剂对混悬剂的稳定性十分有利；使用混合助悬剂时应选择具有塑性和假塑性流动的高分子化合物混合使用为佳。乳剂具有触变性有利于乳剂的稳定。,6,一、牛顿流动,牛顿方程: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，为牛顿方程。 牛顿流体：遵循该法则的液体叫牛顿流体。 S=F/A= D,D为切变速度，S为切应力，F为A面积上施加的力， 为粘度系数单位Pas，1Pas=10P(泊)，,7,牛顿液体

3、的特点： 一般为低分子的纯液体或稀溶液； 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。,8,二、非牛顿流体,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：非牛顿液体的流动现象。,9,流变曲线:以切变速率D为纵坐标，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.,10,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。,11,（一）塑性流动(plastic flow)

4、,塑性流动：不过原点；有屈服值S0；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。,12,塑性流体的结构变化示意图,13,（二）假塑性流动(pseudoplastic flow),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。 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。 如西黄蓍胶、甲基纤维素等。,1

5、4,假塑性流体的结构变化示意图,15,（三）胀性流动(dilatant flow),胀性流动曲线 ：曲线经过原点，且随着剪切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（dilatant flow）曲线 。 如滑石粉或淀粉。,16,胀性流体的结构变化示意图,17,三、触变流动(thixotropic flow),触变性(thixotropy):象这种随着剪切应力增大，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。 其流动曲线的特性表现为剪切应力的下降曲线与上升曲线相比向左迁移，在图上表现为环状滞后曲线。也就是说，与同一个S值进行比较，曲线下降时粘度低，上升时被破坏的结构并不因为应力的减少而立即恢复原状，而是存在一种时间差。,18,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。,19,四、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。 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