《流变学和粉体学》PPT课件

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1、流变学与粉体学江苏大学药学院朱源一、概述二、弹性形变和粘性流动三、流变性质四、流变学在药剂中的应用与发展第一节流变学（Rheology）一、概述流变学是研究物体变形和流动的科学，1929年美国化学家Bingham和Crawford首先提出流变学概念变形在固体或液体（气体）中都存在，流动可视为一种非可逆性的变形物体的二重性：即对外力常表现为弹性和粘性的双重特性二、弹性形变和粘性流动弹性形变（elasticdeformation）给固体施加外力时，固体就变形，外力解除时，固体就恢复到原有形状，这种可逆的形状变化就是弹性形变应变：弹性变形时，与原形状相比变形的比率称为应变，应变分为常规应变（延伸

2、应变）和剪切应变。延伸应变时，S=γE；剪切应变时，S=γG；S为应力，为应变，E为延伸弹性率，G为剪切刚性率。弹性率大，能够发生变形的弹性界限就小，物理性质表现为硬度大，有脆性，容易破坏；弹性率小，表示物质柔软有韧性，不宜破坏。例如：聚苯乙烯塑料E为3.4×1010，明胶E为2.4×106，后者的韧性大，不易破碎。粘性流动粘性流动的重要特点是液体内部流动的速度是不一样的。粘性是液体内部所存在的阻碍液体流动的摩擦力，就是内摩擦剪切速度反映了流体流动的粘性特征。三、流变性质(一)牛顿流动牛顿粘度法则：剪切速度D与剪切力S成正比，S=F/A=ηD，F为A面积上所施加的力，η称为粘度系数，或称

3、动力粘度，简称粘度。流度：η的倒数，即1/η运动粘度：液体的粘度η与同温度的密度ρ之比值η/ρ，再乘以106牛顿液体：服从牛顿定律的液体牛顿流动：牛顿液体的流动形式牛顿液体的特点：一般为低分子的纯液体或稀溶液一定温度下，牛顿液体的粘度η只是温度的函数牛顿液体的粘度随温度升高而减小，粘度与温度的关系可用Andrade公式表示：η=Aexp（E/RT）A－常数，E－流动活化能，R－气体常数，T－绝对温度流动曲线：剪切速度D随剪切力S而变化的曲线流动方程式：表征流动曲线的数学方程式牛顿流体：D=S/η(二)非牛顿流动非牛顿液体：高分子溶液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏剂以及固体－液体的混合不均匀

4、体系分类：塑性流动、假塑性流动、胀性流动、触变流动⑴塑性流动（plasticflow）塑性液体的流动方程为：D=（S－S0）/ηplS0－屈服值；ηpl－塑性粘度特点：屈服值粘度先小后不变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：氧化锌在矿物油中的混悬液，药用硫酸钡混悬液，糊状粘土等塑性流体的结构变化示意图⑵假塑性流动（pseudoplasticflow）假塑性流动的公式是：D=Sn/ηaηa－表观粘度；n>1特点：切变稀化在制剂中表现为假塑性流动的主要是某些亲水性高分子溶液以及微粒分散体系处于絮凝状态的液体，比如甲基纤维素、海藻酸钠等链状高分子的1％水溶液。假塑性流体的结构变

5、化示意图⑶胀性流动（dilatantflow）胀性流动的流动方程与假塑性流动相同，都是D=Sn/ηa，其中n<1。特点：切变稠化符合胀性流动的制剂主要是含有大量细小固体微粒的高浓度混悬剂，如50％淀粉混悬剂、糊剂等。胀性流体的结构变化示意图⑷触变流动（thixotropicflow）触变性：上行线和下行线不重合而是包围成一定面积的现象液体的触变性表现为当我们搅拌普鲁卡因、青霉素注射液或某些软膏时，其粘度下降，易于流动，放置一段时间后又恢复原来的粘度的现象。特点：等温条件下溶胶和凝胶的可逆转换产生触变流动的原因曲线方程：η=Sn/D上行线，D较小，η较大η=S/D下行线，D较大，η较小对于同

6、一S值，η没有完全恢复，产生滞后微观结构：对流体施加的剪切力消除后，被破坏了的液体内部的网状结构的恢复需要较长的时间，造成上行线和下行线的不重合。勿与现象混淆在制剂中，浓的混悬剂、乳剂及某些亲水性高分子溶液，在静止状态时形成很牢固的有一定内部结构的凝胶，当剧烈震动时使内部结构被破坏，凝胶状态变为可流动状态，静置后又重新恢复凝胶状态。塑性液体、假塑性液体、胀性液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。上行线、下行线所包围起来的面积，即滞后面积，是衡量触变性大小的定量指标触变性大小可以用时间触变性系数B和拆散触变性系数M来表示B是指在恒定剪切速度下，触

7、变性液体内部结构拆散的速率随时间变化的数值B=（ηpl,1－ηpl,2）/（lnt2－lnt1）M是指增加单位剪切速度时单位面积剪切力的减少值M=2（ηpl,1－ηpl,2）/（lnω2－lnω1）2ηpl为塑性粘度，；t是时间；ω是旋转粘度计的角速度(三)粘弹性（viscoelasticity）粘弹性：高分子物质或分散体系所具有的粘性（viscosity）和弹性（elasticity）的双重特性应力缓和（stressr