暨南大学药剂学课件第十四章 流变学基础.ppt

学习要求 1. 掌握流变学的基本概念及其在药剂学中的应用；牛顿流动、非牛顿流动与触变流动的特性。 2. 了解物质的粘弹性，流体蠕变性质的测定方法。 §1 概 述 一、流变学的基本概念 （一）流变学研究内容 1. 流变学(Rheology)：主要是研究物质的变形和流动的一门科学(Bingham和Crawford)。 2. 变形：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~。 3. 内应力(stress)：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~。 4. 弹性(elasticity)：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~。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形变形(plastic deformation)。 5. 粘度(viscosity)：不同流体的流动难易程度不同，这是由于它们内部对流动起阻碍作用的内摩擦力大小不同造成的，流体流动时所表现出来的这种内摩擦力称为流体的~，是流体粘性的量度。 流动也可视为一种非可逆性变形过程。流体与固体的主要区别在于具有流动性。 6. 粘弹性物质：多数物质对外力表现为弹性和粘性双重特性，称为~。 （二）剪切力与剪切速度 1. 层流：在流速不太快时，可以将流动着的液体视为互相平行移动的液层，叫~。 2. 剪切速度(shearing velocity)：由于流动阻力，液体层流各层的速度不同，便形成速度梯度du/dy，或称~。这反映流体流动的特征。 3. 剪切力(shearing force)：流动较慢的液层阻滞着流动较快液层的运动，使各液层间产生相对运动的外力叫剪切力，在单位液层面积(A)上所需施加的这种力称为剪切应力，简称剪切力。 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。 二、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。 （一）流变学在混悬剂中的应用 混悬剂在贮藏过程中，其剪切速度与系统粘性成反比。(Mervine Chase) 形成理想的混悬剂的最佳条件：混悬剂在振摇、倒出及铺展时能自由流动。 （二）流变学在乳剂中的应用 乳剂在制备和使用过程中往往会受到各种剪切力的影响。在使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要由制剂的流动性决定。 掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要。 主要表现为分散相、连续相、乳化剂对粘性的影响 与分散相相关的主要因素：相体积比、粒度分布、内相固有的粘度等。 分散相体积比↑，系统流动性↓，牛顿流动(0.05以下) →假塑性流动→塑性流动。 相体积比→0.74，相转移，粘度↑ ↑，平均粒径↓。 粒径较大时，在相等的平均粒径下，粒度分布宽的系统较粒度分布狭的系统粘度低。 乳化剂的类型 vs 絮凝作用、粒子间的引力 乳化剂浓度↑→制剂粘度↑ 连续相的粘度是影响流动性的主要因素之一。 （三）流变学在半固体制剂中的应用 例1. 亲水性凡士林加入水 屈服点：520g→320g 塑性粘度和触变性↑ 例2. 凡士林与液体石蜡聚乙烯复合型软膏基质—T ↑ 塑性粘度屈服点：both ↓ 触变系数：凡士林↓ ↓；液体石蜡↓ 在制备软膏剂时，可根据上述理论与曲线设计最佳粘度特性的软膏处方与制备工艺过程。 §2 流变性质 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 牛顿流体(Newtonian fluid)：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14-1为牛顿粘度定律(Newtonian equation)，遵循该法则的液体为~。 (14-1) F—A面积上施加的力；η—粘度或粘度系数。 二、非牛顿流动 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)：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~。(浓度较高的乳剂、混悬剂、单糖浆、涂剂等)