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药剂学第七章 流变学基础

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Rheology(流变学基础)

Rheology(流变学基础)

二．非牛顿流动
实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律， 实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶 胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固液、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 不遵循牛顿粘度定律的物质称为 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 非牛顿流动。 顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动。 非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律，经 非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律， 作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、 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。 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。 对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。
对于这种粘弹性， 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： 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示： 麦克斯韦尔（Maxwell） （一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型 福格特（Voigt） （二）福格特（Voigt）模型 （三）双重粘弹性模型 （四）多重粘弹性模型
胀性液体的流动公式： 胀性液体的流动公式： /η D= Sn /ηa n<1，为胀性流体； n<1，为胀性流体； 当n接近1时，流动接近牛顿流动。 接近1 流动接近牛顿流动。
（d）胀性流动
胀性流体的结构变化示意图
• 胀性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度很小时， 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， 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。 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。 50%淀粉混悬剂 浓度混悬剂如50%淀粉混悬剂、糊剂等。

7第七章：流变学基础-2013

7第七章：流变学基础-2013
15
假塑性流体的结构变化示意图
16
二、非牛顿流动
（三）胀性流体（dilatant fluid）
1)曲线通过原点； 2)随S增大，ηa增大。有剪切稠化现象，所 以剪切应力大流动性差； 3)其流动公式为D=S/ηa（ηa=kDn-1）n＞1; 4)原因· ·
17
胀性流体的结构变化示意图
18
二、非牛顿流动
S=kDn
k—黏性常数； 0＜n＜1，假塑（黏）性流体； n—流动指数 n = 1，牛顿流体； n＞1，胀性流体。
η=S/D（η—黏度） ηa=kDn-1 （ηa—表观黏度） S=ηaD
11
第七章:流变学基础
一、牛顿流体
牛顿黏性定律：在层流条件下，剪切速率与剪切应力成正比 公式：S=kD（n=1）；η=S/D η=k
质触变性影响完全不同。
原因：随温度↑，凡士 而液体石蜡聚乙烯复合型
林的蜡状骨架发生熔融解， 软膏基质，在温度发生变
化的条件下能够维持树脂 状结构。
38
dyne· cm sec·
聚乙烯复 合物
＊
）
1
温度（℃）
38
27
27
5％混悬型水溶液的流变学流动曲线
28
28
图中A、B两点为静止 状态和振摇状态下混悬微 粒所受到的切变应力。 牛顿流体1：A、B两点虽 切变应力不同，但流体对 应的η相同，因此用提高η 的方法阻止粒子下沉将导 致倾倒困难；
29
29
假塑性流体2：ηA ＞ηB，
故静止状态微粒所受S
小，体系η大，粒子沉
13
塑性流体的结构变化示意图
14
二、非牛顿流动
（二）假塑性流体（pseudo-plastic fluid）

主管药师考试相关专业知识：流变学基础

主管药师考试相关专业知识：流变学基础

主管药师考试相关专业知识：流变学基础2017主管药师考试相关专业知识：流变学基础导语：流变学，指从应力、应变、温度和时间等方面来研究物质变形和(或)流动的物理力学。

下面我们一起来看看流变学基础的内容吧。

要点：牛顿流体与非牛顿流体的概念与意义(掌握)根据流动和变形形式不同，将物质分类为牛顿流体和非牛顿流体。

牛顿流体遵循牛顿流动法则，非牛顿流体不遵循该法则。

一、牛顿流动实验证明，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，式11-1为牛顿粘度定律(newtonian equation)，遵循该法则的液体为牛顿流体(newtonian fluid)。

二、非牛顿流动实际上大多数液体不符合牛顿定律，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均不遵循牛顿定律，因此称之为非牛顿流体(non-newtonian fluid)，此种物质的流动现象称为非牛顿流动(non-newtonian flow)。

对于非牛顿流体可以用旋转粘度计测定其粘度，对其剪切速度D随剪切应力S的变化作图可得，如图14-7和14-8中所示的流动曲线(flow curve)或粘度曲线(viscosty curve)。

图14-7中(a)表示牛顿流体的流动曲线，(b)、(c)、图14-8中(d)、(e)线为非牛顿流体的流动曲线。

根据非牛顿流体的流动曲线的类型把非牛顿流动分为塑性流动、假塑性流动和胀性流动三种。

(一)塑性流动塑性流动(plastic flow)的流动曲线如图14-7(b)所示，曲线不经过原点，在横轴剪切应力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(yield value)。

当剪切应力达不到屈服值以上时，液体在剪切应力作用下不发生流动，而表现为弹性变形。

当剪切应力增加至屈服值时，液体开始流动，剪切速度D和剪切应力S呈直线关系。

液体的.这种变形称为塑性(plastisity)流动。

药剂学流变学基础复习指南

药剂学流变学基础复习指南

第七章流变学基础学习要点一、概述(一)流变学1、定义:流变学(rheology)就是研究物质变形与流动的科学。

变形就是固体的固有性质,流动就是液体的固有性质。

2、研究对象:(1) 具有固体与液体两方面性质的物质。

(2) 乳剂、混悬剂、软膏、硬膏、粉体等。

(二)变形与流动1、变形就是指对某一物体施加外力时,其内部各部分的形状与体积发生变化的过程。

2、应力就是指对固体施加外力,则固体内部存在一种与外力相对抗而使固体保持原状的单位面积上的力。

3、流动:对液体施加外力,液体发生变形,即流动。

(三)弹性与黏性1、弹性就是指物体在外力的作用下发生变形,当解除外力后恢复原来状态的性质。

可逆性变形----弹性变形。

不可逆变形----塑性变形2、黏性就是流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。

3、剪切应力(S):单位液层面积上所施加的使各液层发生相对运动的外力,FSA=。

4、剪切速度(D):液体流动时各层之间形成的速度梯度,dvDdx=。

5、黏度:η,面积为1cm2时两液层间的内摩擦力,单位Pa·s,SDη=。

(四)黏弹性1、黏弹性就是指物体具有黏性与弹性的双重特征,具有这样性质的物体称为黏弹体。

2、 应力松弛就是指试样瞬时变形后,在不变形的情况下,试样内部的应力随时间而减小的过程,即,外形不变,内应力发生变化。

3、 蠕变就是指把一定大小的应力施加于黏弹体时,物体的形变随时间而逐渐增加的现象,即,应力不变,外形发生变化。

二、流体的基本性质图7-1 各种类型的液体流动曲线 (一)牛顿流体: 1、 特征 (1) 剪切速度与剪切应力成正比,S=F/A=ηD 或1S D η=。

(2) 黏度η:在一定温度下为常数,不随剪切速度的变化而变化。

2、 应用纯液体、低分子溶液或高分子稀溶液。

(二)非牛顿流体 1、 特征:(1) 剪切应力与剪切速度的关系不符合牛顿定律。

(2) 黏度不就是一个常数,随剪切速率的变化而变化。

14-药剂学-流变学基础

14-药剂学-流变学基础

第二节 流变性质
一、牛顿流动 纯流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，遵循该法则的液体为 牛顿流体（Newtonian fluid)。 1/ η S=F/A=ηD D=S/η 粘度与剪切速度无关， 只要温度一定，粘度就一定
D
S
粘度的单位
η= S/D Pa.s ，mPa.s 达因.厘米－2.秒（泊,p） 1泊＝0.1 Pa.s 药学中常用厘泊（cp) 1cp=10-2泊＝10-3pa.s
一、牛顿流体的粘度与测定 1、毛细管粘度计
η1 = η2 ρ2 t2 ρ1t1
奥氏粘度计 平氏粘度计 乌氏粘度计
待测液体 t
毛细管
奥氏粘度计
平氏粘度计
t
落球粘度计
η＝t(ρb-ρl).B
非牛顿流体流动性质测定
对于非牛顿流体，一般不采取测定某一切变速度 下的粘度，因为非牛顿流体的粘度不是常数，而 随切变速度变化而变化。（见图） 非牛顿流体的流动性质应采用可改变切变速度的 粘度计进行测定。 如旋转式粘度计，借助于流体中旋转物体的粘性 阻力来测定粘度。 优点：切变速度可调范围广，可自动调节至程序 切变速度。
如分散相体积比相对较低时（0.05以下）时，其 系统表现为牛顿流动；随着相体积比增加，系统 的流动性下降，表现为假塑性流动；而体积比较 高时，转变为塑性流动。体积比接近0.74时产生 相转移，粘度显著增加。 减小粒子的平均粒径能增加乳剂的粘度。 在粒子平均粒径相同的情况下，粒度分布宽的系 统，粘度较小，粒度分布窄的系统粘度较高。 乳化剂浓度越高，制剂的粘度越大 剪切速度增大时，粘度减少。原因是液滴间距离 增大所致。
S0 S
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。 D=Sn/ ηa ηa 表观粘度，随剪切速度的改变而改变 n越大，非牛顿性越大， n=1为牛顿流体 甲基纤维素、西黄耆胶等 链状高分子的1％水溶液 表现为假塑性流动

药剂学第七章流变学基础课件

药剂学第七章流变学基础课件
第19页，共52页。
胀性流体的结构变化示意图
第20页，共52页。
三、触变性
➢ 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 粘度下降，故流体易于流动。但是，放置一段时间以后，又恢复原 来的粘性。象这种随着切变应力的下降，其粘度下降的物质，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（
S F D 或 D 1 S 式中，η——粘度或粘A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）。
第9页，共52页。
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。
第37页，共52页。
四.制剂流变性的评价方法
➢测定软膏、乳剂、雪花膏等半固体制剂的流变性质，
主要用针入度计(penetrometer)，凝结拉力计(curd tensionmeter)和伸展计(spread meter)进行测定[1]。
➢ 如图（a）所示针入度 计，主要用于测定软膏 等制剂的硬度。其主要 原理为在软膏表面，测 定圆锥体尖的针头进入 软膏体的距离，一般用
2.旋转或转动测定法，对于胶体和高分子溶液的粘度，其 变化主要依赖于剪切速度（多点法）
旋转式、锥板、转筒粘度计
第28页，共52页。
（一）毛细管粘度计
η1=η2ρ1t1/ρ2t2
D
原理：在一定压力下，根据一定容积的流体依靠压力差或 者自身的质量，流过一定长度和半径的标准毛细管所需的 时间，计算出液体的粘度。
第10页，共52页。
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。

第七章 流变学基础

第七章 流变学基础
真正粘度； n ── 常数 若以lgD－lgf作图，则应得一直线，其斜率为n ，当n ＞1时，则有： d 2D 1 n2 n ( n 1 ) f 0 2 df 所以，D－f流型曲线为向上凹的曲线。随着D 值的增大，dD/df值也增大，这种情 况就属于准塑流型，当n＜1时，则有d2D/df2＜0，故D－f流动曲线为向下凹的曲线， dD/df值随着D增大而减少。这种流型属于下面将要讨论的膨胀型流型；当n=1时， 则有f=ηD，此时属于真粘度。（7－4）式还原为牛顿粘度公式（7－1）式。由此 可见，n值可作为牛顿型与非牛顿型的区别。n值越偏离1，则其非牛顿行为越显著。
a）牛顿型 b）胡克型。c）圣维南型
第三种类型在小于一定值的应力的作用下，物体呈现出完全刚性。但应力超过一定 值以后，物体极易流动。故其D－f 流型曲线为距原点一定距离的垂直线。这一引起 物体流动的最低应力称为流动极限值或称屈服值，这种物体称为理想塑性体或称圣 维南（St. Venen）型物体。简称S－流型。其机械模型可以用物体在底板上滑动来描 2 述，如图7－lc所示。
第七章 流变学基础
流变学（Rheology）是研究物质在外力作用下发生形变和流动的科学。它研究剪切 应力，切变速率以及时间三者之间的关系。 内容包括： 1）研究在外力作用下物体发生形变。通常作用力以剪切应力表示，形变则以切变速 率表示。 2）研究液体、胶体或悬浮液在外力作用下的流动。流动时所表现出来的一个重要性 质是粘度，因此讨论液体的粘度及其测定，悬浮液的粘度定律及其影响因素，以及 粘度与高聚物摩尔质量的关系。 7.1 流型 1、流型简介 流体，特别是胶体和悬浮液的流变行为一般都很复杂，不可能用一个简单的公式来 作统一的描述。 在研究流体的流变性时按照剪切应力 f 与切变速率 D 的关系，分成各种类型——流 型来进行讨论。 最基本的流型有三种，其他可以通过这三种基本形式组合得到。

流变学基础(2015-4-23 21.18.15 1483)

流变学基础(2015-4-23 21.18.15 1483)
流变学基础
第一节
（一）流变学研究内容
概
述
一、流变学的基本概念
流变学(rheology)是研究物体变形和流动的一门科学 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变形和 流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的 变形性和流动性。 流动是液体和气体的主要性质之一，流动的难易程 度与流体本身的粘性有关，因此流动可视为一种非 可逆性变形过程。
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二、流变学在药剂学中的应用
流变学理论对乳剂、混悬剂、半固
体制剂等剂型设计、处方组成以及
制备、质量控制等研究具有重要意 义。
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流变学在药学中应用
液体
a. 混合
半固体
皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性 从瓶或管状容器中 制剂的挤出 与液体能够混合的 固体量 从基质中药物的释放
切稠！越切越粘！
D Sn
(n<1)
a
胀性流动和触变 流动的示意图
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(三)胀性流动
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。
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疏松结构 胀性流体的结构变化示意图
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（四）触变流动
流变性
物体在外力作用下表现出来的变形性和流动性。
牛顿流体的特点是什么？
①一般为低分子的纯液体或稀溶液；
②在一定温度下，牛顿流体的粘度为常数，它只是温度的函
数，随温度升高而减小。
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非牛顿流体曲线有哪几种类型？
塑性流动、假塑性流动、胀性流动、假粘性流动

药剂学-流变学基础复习指南

药剂学-流变学基础复习指南

第七章流变学基础学习要点一、概述（一）流变学1. 定义：流变学（rheology）是研究物质变形和流动的科学。

变形是固体的固有性质，流动是液体的固有性质。

2.研究对象：(1) 具有固体和液体两方面性质的物质。

(2) 乳剂、混悬剂、软膏、硬膏、粉体等。

（二）变形与流动1. 变形是指对某一物体施加外力时，其内部各部分的形状和体积发生变化的过程。

2. 应力是指对固体施加外力，则固体内部存在一种与外力相对抗而使固体保持原状的单位面积上的力。

3. 流动：对液体施加外力，液体发生变形，即流动。

（三）弹性与黏性1. 弹性是指物体在外力的作用下发生变形，当解除外力后恢复原来状态的性质。

可逆性变形----弹性变形。

不可逆变形----塑性变形2. 黏性是流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。

3. 剪切应力（S）：单位液层面积上所施加的使各液层发生相对运动的外力，FS。

A4. 剪切速度（D）：液体流动时各层之间形成的速度梯度，dv=。

Ddx5. 黏度：η，面积为1cm2时两液层间的内摩擦力，单位Pa·s，Sη=。

D （四）黏弹性1. 黏弹性是指物体具有黏性和弹性的双重特征，具有这样性质的物体称为黏弹体。

2. 应力松弛是指试样瞬时变形后，在不变形的情况下，试样内部的应力随时间而减小的过程，即，外形不变，内应力发生变化。

3. 蠕变是指把一定大小的应力施加于黏弹体时，物体的形变随时间而逐渐增加的现象，即，应力不变，外形发生变化。

二、流体的基本性质A：牛顿流动B：塑性流动C：假黏性流体D：胀性流动图7-1 各种类型的液体流动曲线（一）牛顿流体：1. 特征(1) 剪切速度与剪切应力成正比，S=F/A=ηD或1S=。

Dη(2) 黏度η：在一定温度下为常数，不随剪切速度的变化而变化。

2. 应用纯液体、低分子溶液或高分子稀溶液。

（二）非牛顿流体1. 特征：(1) 剪切应力与剪切速度的关系不符合牛顿定律。

(2) 黏度不是一个常数，随剪切速率的变化而变化。

流变学基础

流变学基础
第十四章
流变学基础
§14-1
一、流变学的基本概念
1、流变学的研究内容
概述
流变学主要是研究物质的变形和流动的 一门科学。
对某一物体外加压力时，其内部各部分的 形状和体积发生变化，即所谓的变形。
பைடு நூலகம்
引起变形的作用力F，除以力作用的面积A 称为应力（stress，S），S=F/A。
对固体施加外力，固体内部存在一种与外 力相对抗的内力使固体保持原状。此时在单位 面积上存在的内力称为内应力。 对于外部应力而产生的固体的变形，当去 除其应力时恢复原状的性质称为弹性。把这种 可逆性变形称为弹性变形，而非可逆性变形称 为塑性变形。
S=F/A=ηD
或
D=S/η
根据公式得知牛顿流体的剪切速度D与 剪切应力S之间呈直线关系，且直线经过原 点。
这时直线斜率的倒数表示粘度，粘度与 剪切速度无关。 只要温度一定，粘度就一定。
（二）非牛顿流动
流体的粘度随着切变速度的变化而变化， 出现这些偏差的流体称为非牛顿流体，如乳 剂、混悬剂、高分子溶液、胶体溶液、软膏 剂以及固-液的不均匀体系均属此类。
3、胀性流动 与假塑性流动相反，流动曲线经过原点， 且随着剪切应力的增加其粘性也随之增大，表 现为向上突起的曲线称为胀性流动曲线。
（三）触变流动
对有些制剂，如普鲁卡因、青霉素注射 液或某种软膏剂进行搅拌时，粘度下降，流 体易于流动；但放置一段时间后，又恢复原 来的粘性。
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（thixlotropy）。
2、剪切应力与剪切速度 用剪刀剪一薄片，在断开前的变形称为剪 切。推一叠扑克牌时，边缘出现剪切变形。 假设流体是由无限薄的液层组成，当一应 力作用于顶层时，任何液体都有一种对抗改变 其形状的力量，当液体相邻两层间作相对运动 时所产生的内摩擦力即粘度，换言之粘度系指 流体对流动的阻抗能力。

流变学基础精讲PPT学习教案

流变学基础精讲PPT学习教案
第18页/共68页
曲线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。
第19页/共68页
可器用加将 以弹组三性合、模的型各粘的种弹模弹簧型和表性粘示性。模型的缓冲
粘弹性(viscoelasticity)：高分子物质或分 散体系，具有粘性和弹性的双重特性。
应力缓和(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，应力随时间而减少的现象。
第33页/共68页
三、流变学在药剂学中的应用
混悬剂 乳剂 胶体溶液 软膏剂 栓剂
处方设计 处方组成 质量评价 制备工艺
第34页/共68页
(一）流变学在混悬剂中的应用
在混悬液中，流变学原理可用于讨论： ➢ 粘性对粒子沉降的影响； ➢ 混悬液经振荡从容器中倒出时的流动性 的变化； ➢ 混悬液应用于投药部位时的伸展性。
胀性流动：曲线经 过原点，随着剪切 应力的增大其粘性 也随之增大
如：滑石粉或淀粉
切稠！越切越粘 ！
第17页/共68页
三、触变流动
触变性(thixlotropy)：
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。
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；停止流动时，其 状态恢复到原来性质的现象。
主药硫糖铝可使铝可使311黄黄原胶水溶液粘度原胶水溶液粘度增加触变性更增加触变性更为明显为明显第59页共68页讨讨黄原胶具有触变性黄原胶具有触变性静臵时能形成一种支架静臵时能形成一种支架结构支撑起微粒结构支撑起微粒而使用时振摇又变成流体而使用时振摇又变成流体有利于混悬剂的稳定有利于混悬剂的稳定故黄原胶可作为硫故黄原胶可作为硫加入硫糖铝后加入硫糖铝后粘度增加粘度增加触变性更加明显触变性更加明显可能是硫糖铝微粒分散与黄原胶的支架结可能是硫糖铝微粒分散与黄原胶的支架结构中使粘度增加使粘度增加静止状态的流动性减少静止状态的流动性减少触变性明显触变性明显

流变学基础

流变学基础

第三节流变性测定法
黏性是液体最主要的流变性性质 测定方法有两种： 一：静止测定法：只适合牛顿流体；可用具有一定D或不同D
的粘度计测定，如毛细管式、落球式、旋转粘度计。
二：转动测定法，对高分子溶液的粘度的化依赖于D。须用 可测得不同D的粘度计。如旋转式粘度计。
（1）毛细管粘度计—牛顿流体
不能调节剪切速度，仅能测定牛顿流体。 对高聚物的稀溶液、低粘度的液体的测定很方便。 平氏粘度计测定运动或动力粘度、乌氏粘度计测定特性粘 度（参考药典）
滑移而变形的单位面积上的力(N/m2)。
S F A
剪切应力与剪切速度
由于液层各层的速度不同，便形成速 度梯度dv/dx，或称剪切速度（切变 速度，D）。
S dv D
dx
D S
第二节 流体的基本性质
Hale Waihona Puke 牛顿流动基本特征 剪切应力S与剪切速度D成
正比
非牛顿流体
剪切应力S与剪切速度D 不成正比
粘度特征 粘度与剪切速度无关，只 粘度随着剪切速率的变
药剂学中的流变学性质：弹性、黏性、硬度、粘弹性、屈服 值、触变性等。其在混悬剂、乳剂、软膏剂、凝胶剂、巴 布剂等剂型中得到广泛的应用。
流变学的基本概念
内应力 ： 变形：变形是固体的固有性质。 弹性变形、塑性变形： 黏性 塑性： 屈服值： 粘弹性
剪切应力与剪切速度
剪切应力（S，剪切力）：引起材料沿平行于作用力的平面产生
三、触变性
随着S增大，粘度下降，S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（一触即变）。
触变性是流体结构可逆转变的现象，凝胶-溶胶-凝胶，可 有pH、温度等诱发。
影响触变性的因素
pH、温度、浓度、聚合物联用、离子、其他辅料

初级药师考试复习笔记——药剂学药物微粒分散系的基础理论、流变学基础、药物制剂的稳定性、药物制剂的设计

初级药师考试复习笔记——药剂学药物微粒分散系的基础理论、流变学基础、药物制剂的稳定性、药物制剂的设计

药剂学药物微粒分散系的基础理论、流变学基础、药物制剂的稳定性、药物制剂的设计一、药物微粒分散系的基础理论1.概述概念：一种或多种物质高度分散在某种介质中所形成的体系小分子真溶液（直径＜10-9m ）微粒分散体系分类胶体分散体系（直径在10-7 ~10-9m 范围）：主要包括纳米微乳、脂质体、纳米粒、纳米囊、纳米胶束等，他们的粒径全都小于1000nm粗分散体系（直径＞10-7m ）：主要包括混悬剂、乳剂、微囊、微球，他们的微粒在500~100μm 范围内微粒：10-9 ~10-4m 范围的分散相统称微粒多相体系，出现大量的表面现象微粒分散体系特殊的性能热力学不稳定体系粒径更小的分散体系还有明显的布朗运动、丁铎尔现象、电泳现象性质有助于提高药物的溶解速度及溶解度，有利于提高难溶性药物的生物利用度有利于提高药物微粒在分散介质中的分散性和稳定性在体内分布上有一定的选择性一般具有缓释作用2.微粒分散系的主要性质与特点单分散体系：微粒大小完全均一的体系多分散体系：微粒大小不均一的体系微粒粒径表示方法：几何学粒径、比表面粒径、有效粒径测定方法：光学显微镜法、电子显微镜法、激光散射法、库尔特计数法、Stokes 沉降法、吸附法小于50nm 的微粒能够穿透肝脏内皮，通过毛细血管末梢通过淋巴传递进入骨髓组织静脉注射、腹腔注射0.1~0.3μm 的微粒分散体系能很快被网状内皮系统的巨噬细胞所吞噬，最终多数药物微粒浓集于肝脏和脾脏等部位7~12μm 的微粒，由于大部分不能通过肺的毛细血管，结果被肺部机械性的滤取，肺是静脉注射给药后的第一个能贮留的靶位若注射大于50μm 的微粒指肠系膜动脉、门静脉、肝动脉或肾动脉，可使微粒分别被截留在肠、肝、肾等相应部位微粒的动力学性质：布朗运动是微粒扩散的微观基础，而扩散现象又是布朗运动的宏观表现纳米体系：丁铎尔现象微粒的光学性质粗分散体系：反射光为主，不能观察到丁铎尔现象低分子的真溶液：透射光为主，不能观察到丁铎尔现象电泳微粒分散体系在药剂学中的意义微粒大小与测定方法微粒大小与体内分布微粒的电学性质微粒的双电层结构：吸附层、扩散层布朗运动重力产生的沉降：服从Stokes 定律V= 絮凝与反絮凝二、流变学基础剪切应力与剪切速度是表征体系流变性质的两个基本参数牛顿流动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。

药剂学习题7-8章

药剂学习题7-8章

第七章流变学基础一、名词流变学黏性屈服值应力松弛蠕变牛顿流体非牛顿流体触变性黏弹性二、填空1、流变学主要是研究物质的 _____ 和______ 的一门科学。

2、牛顿流体的剪切速度与剪切应力成 ______ ，呈_____ 关系，且____ 经过____ ，______ 的倒数表示黏度。

3、根据非牛顿流体的流动曲线的类型把非牛顿流动分为___________ 、______ 、______ 、____四种。

4、假塑性流动的特点是液体黏度随着剪切力的增大而________ 。

5、具有胀性流动特点的液体黏度随着剪切力的增大而________ 。

6、剪切模量的物理意义为 _______ 。

7、黏度的物理意义为 ___________ 。

&针入度仪主要用于测定软膏的—，平板伸展仪主要用测定软膏__________ 。

三、判断题1、对固体施加外力，固体内部产生的力称为内应力（）2、外力作用于物体上产生变形，可逆性变形称为弹性变形，非可逆性变形称为塑性变形。

（）3、牛顿流体的剪切应力S与剪切速度D成反比（）4、多数低分子溶液属于非牛顿流体，而高分子溶液通常为牛顿流体（）5、随着剪切力的增大而黏度下降的流动称为假塑性流动。

（）6、随着剪切力的增大而黏度增大的流动称为胀性流动。

（）7、通常用毛细管黏度计测定非牛顿流体的黏度（）&触变性是非牛顿流体当中的一种类型（）四、选择题1、以下关于牛顿流体的陈述，不正确的是（）A •剪切速率与剪切应力成正比B. 其黏度曲线经过原点C. 为低分子的纯液体或稀溶液D .牛顿流体的黏度是一常数E..为高浓度的乳剂和混悬剂2、以下有关流变学的陈述，不正确的是哪一项（）A .流变性是指物体在外力作用下表现出来的变形性和流动性B. 乳剂，混悬剂，浓度较高的高分子溶液属于非牛顿液体C. 触变流动的上行曲线与下行曲线不重合D. .塑性、假塑性流体不具有触变性E. 具触变性的助悬剂有助于混悬剂的确定3、以下关于流变学的描述正确的是（）A. .牛顿流动的流体在层流条件下的剪切应力S与剪切速度D成正比B. 塑性流动的流动曲线经过原点C. 假塑性流动的流体随着剪切应力的增大而黏度增大D .胀性流动曲线显示随着剪切应力的增大其黏性也随之减小4、液体黏度随切应力的增加不发生变化的流动称为（）A .假黏性流动B.胀性流动C.触变流动D..牛顿流动E.假塑性流动5、以下属于牛顿流体的是（）A •高分子溶液B. .纯液体和多数低分子溶液C.混悬剂D .软膏6、甘油属于何种流体（）A.胀性流体B.假黏性流体C..牛顿流体 D .假塑性流体E.塑性流体7、对黏弹体施加一定的作用力而变形，使其保持一定的形变时，应力随时间而减少，这种现象称为（）A.. 应力松弛B.蠕变性C. 触变性 D .假塑性流动E.塑性流动8、黏度为一常数的流体是（)A. 胀性流体B.触变流体C..牛顿流体 D .假塑性流体E.假黏性流体9、流动曲线过原点，且凸向剪切速率D轴方向的流体是（）A.. 胀性流体 B .塑性流体C. 牛顿流体 D .假塑性流体E.假黏性流体10、流动曲线过原点，且凸向剪切应力S轴方向的流体是（）A. 胀性流体B.塑性流体C. 牛顿流体 D .假塑性流体 E..假黏性流体11、流动曲线不过原点，表观黏度与剪切速率无关的流体是（）A .胀性流体B..塑性流体C. 牛顿流体 D .假塑性流体E.假黏性流体12、曲线不过原点，表观黏度随剪切速率的增大而减小，流动曲线凸向剪切应力S轴方向的流体是（)A .胀性流体B .塑性流体C. 牛顿流体 D..假塑性流体E.假黏性流体五、多选题1、有关流变学的正确表述有（）A. .牛顿流动是切变应力与切变速度成正比，黏度保持不变的流动现象B. .塑性流动的流动曲线具有屈服值、不经过原点C. .假塑性流动具有切变稀化现象，即黏度随着切变应力的增加而下降D. .胀性流体具有切变增稠性质，即黏度随着切变应力的增加而增加E. 触变流动的上行线和下行线不重合，所包围成的面积越小，其触变性越大2、流动曲线经过原点的有（）A. .牛顿流体B.塑性流体C..胀性流体D .假塑性流体E..假黏性流体3、非牛顿流体的流动曲线类型有（）A. .塑性流动B..假塑性流动C.层流D..胀性流动E..假黏性流动4、测定牛顿流体的黏度常用仪器有（）A. .落球黏度计B.双重圆筒型黏度计C..毛细管黏度计D .平行圆板型黏度计E.圆锥平板黏度计5、下列哪些流体的黏度随切变应力的变化而改变（）A .牛顿流体 B..假黏性性流体 C..假塑性流体D. .胀性流体E..触变性流体6、流动曲线不经过原点的有（）A..塑性流体B..假塑性流体C.牛顿流体 D .胀性流动E假黏性流动六、简答题1、非牛顿流体根据流动特性主要分为哪几类？2、影响触变性的因素有哪些？3、黏度有哪些常用的表示方法？4、 影响黏度的因素主要有哪些？5、 与流变性质有关的药物制剂的性质主要有哪些?第八章药物制剂的设计一、 名词高溶解度药物 高透过性药物 设计空间二、 填空1、 制剂设计的基本原则包括 _____ 、 _________ 、 _______ 、 _______ 、 _________ 。

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二、落球粘度计法 落球粘度计的 原理是：在含有受 试液的垂直玻璃管 内（在一定温度下 ），使玻璃球或钢 球自由落下，由球 的落下速度和球的 质量即可求得受试 液的粘度（见右图 ）。
Hoeppler落球粘度计
测定方法是将试验液和圆球装入到玻璃管 内，外围的恒温槽内注入循环水保持一定 的温度，使球位于玻璃管上端，然后准确 地测定球经过上下两个标记线的时间，反 复测数次，利用下式计算得到牛顿液体的 粘度。
圆锥—平板粘度计
切变速度用每分钟圆锥旋转的转速来表示， 切变应力通过刻度读取，然后用切变应力与切变 速度作图，以下面的公式即可以计算得到试验液 的粘度。 T η= C
V
式中，C——常数；T——转矩；V——每分钟的 旋转数，即圆锥的旋转速度 如果试验液为塑性流动的流体，则其塑性粘 度用下式可以表示： T Tf U C V
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。

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。
（b）型：
2 2R1 L 2
K1 2R / 3 K2
3
（c）型： K1 R
K2
/2 h/ R
3
圆锥——平板粘度计法 Ferranti-Shirley粘度计为圆锥—平板粘度计的 一种类型。Ferranti-Shirley圆锥—平板粘度计的 装置如下图所示。测定方法为将试验液放在平板 的中央，然后把平板推至上面的圆锥下部，使试 验液在静止的平板和旋转的圆锥之间产生切变。
三、触变性
当对普鲁卡因、青霉素注射液或某种软膏剂进行搅拌时 ，由于其粘度下降，故流体易于流动。但是，放臵一段时 间以后，又恢复原来的粘性。象这种随着切变应力的下降 ，其粘度下降的物质，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）。
（e）触变流动
产生触变的原因：对流体施加切应力后，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 而上行线和下行线就不重合。 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液体、触变性假 塑性液体、触变性胀性液体。
伸展计如图所 示，测定的原 理是在平行板 之间装入试验 液，在一定压 力条件下通过 测定试验液的 扩展速度来求 得试验液的伸 展性能。
流变学在药剂学中的应用
流变学在药学研究中的重要意义在于可以应用流变学 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。 如制备医疗和化妆品用的雪花膏、糊剂、洗涤剂时必 须调整适当的稠度和润滑性，才能使其制剂达到良好的重 现性。制备制剂时选择的装臵不同，流变学的性质也不一 样。而且，如果在制备过程中制备装臵选择不当，制剂的 流变学性能得不到满意的效果。 一种物质的流变性和变形按其类别可以分两类：一种 为牛顿流变学，另一种为非牛顿流变学。
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。
（二）影响触变性的因素
体系的触变性与质点的不均匀性和定向性 有关，针形或片状质点比球状质点易于表 现出触变性。此外，还受以下条件的影响：
1.PH2.温度 3.聚合物浓度 4.聚合物的联合应用 5.聚合物结构的修饰 6.离子的加入 7.其他辅料的添加
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。
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
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。
第七章
流变学基础
第一节
一．变形与流动
概
述
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。 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）。
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
第三节
流变性测定法
测定高分子液体的粘弹性或流变学 性质，或测定线性粘弹性函数通过以下几 个途径： 1）测定对待测样品施加微小弯曲作用r(t) 时所产生的应力S(t)； 2)测定对待测样品施加应力S(t)时所产生 的弯曲程度r(t)； 3）施加弯曲速度测定其应力S(t)。
r
K2
SM
K1
式中，K1、K2——常数。设Ω为旋转速度，即切 变速度。双重圆筒型主要用于测定低粘度液体， 平行圆板型用于测定高粘度液体。
(a)双重圆筒型
(b)圆锥圆板形 (c)平行圆板型
旋转粘度计工作原理示意图
各型旋转粘度计计算公式如下：
K1 （a）型： 2 K 2 ( s 1) / 2 s s R 2 / R1
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 deformation），而非可逆性变形称为塑性变形（plastic deformation）。 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。
第二节
一．牛顿流动
流变性质
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 液体为牛顿流体。
F S D A
或
1 D S
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）。
其中屈伏值用式 f= CfTf来表示，式中，Tf——切 变应力轴上的转矩；Cf——装置固有的常数。
圆锥 - 平板粘度计与圆筒粘度计比较有以 下几个优点： 第一，对受切变的整个试验液，其切变速 度是相同的（保持定值），因此在测定过 程中不产生栓塞。 第二，对所测定的试验液的装样和取样非 常容易； 第三，在整个测定过程中能够始终保持恒 定的温度，而且适用于微量试验液的测定 并具有良好的重现性。
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 定量解析的学问称为流变学。
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：
假塑性流体的结构变化示意图
（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）。
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。

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。
（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：
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
（a）Maxwell因素
（b）Voigt因素
粘弹性的力学模型
时间t （ a）
时间t (b)
Maxwell模型的缓冲应力（a）和Voigt模型的缓冲器（b）
具体测定方法：
1.不随时间变化的静止测定法，即r0一定时，施加应力
S0Байду номын сангаас一点法）。
只适用于牛顿流体的测定
一般用毛细管或落球粘度计
2.旋转或转动测定法，对于胶体和高分子溶液的粘度，
其变化主要依赖于剪切速度（多点法）
旋转式、锥板、转筒粘度计
（一）毛细管粘度计
η1=η2ρ1t1/ρ2t2
D
原理：在一定压力下，根据一定容积的流体依靠压力差 或者自身的质量，流过一定长度和半径的标准毛细管所 需的时间，计算出液体的粘度。
其流动曲线的特性表现为剪切应力的下降曲线，并 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，用同一个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。即所谓的触变性 是施加应力使其流体产生流动时，流体的流动性暂时 性增加。