流变学概述.ppt

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。遵循该法则的液体为牛顿流体。 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）。 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。 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： η——塑性粘度（plastic viscosity）；S0——屈伏值、致流值或降伏值，单位为dyne·㎝-2。 (b)塑性流动 塑性流体的结构变化示意图 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。 （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。 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。 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。 （c）假塑性流动 （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）。 （d）胀性流动 胀性液体的流动公式： D= Sn /?a n1，为胀性流体； 当n接近1时，流动接近牛顿流动。 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，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。 （四）触变流动(thixotropic flow) 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（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。 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。 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。 三.粘弹性(Viscoelasti