药剂学-第十三章-流变学基础课件.ppt

1、2023-1-27药剂学1第五版教材第五版教材药剂学药剂学2023-1-27药剂学2第一节第一节 概述概述 一流变学的基本概念一流变学的基本概念 （一）流变学的研究内容（一）流变学的研究内容 (二）切变应力与切变速率二）切变应力与切变速率 二、流变学在药剂学中的应用二、流变学在药剂学中的应用 (一）在混悬剂中的应用一）在混悬剂中的应用 （二）在乳剂中的应用（二）在乳剂中的应用 （三）在半固体制剂中的应用（三）在半固体制剂中的应用一流变学的基本概念一流变学的基本概念（一）流变学的研究内容（一）流变学的研究内容流变学（流变学（RheologyRheology）是研究物质是研究物质 的的的一门科学。

2、的一门科学。2023-1-27药剂学3变形是固体的性质：某一固体受变形是固体的性质：某一固体受到外力时，其各部分的形状和体积到外力时，其各部分的形状和体积将发生变化，这就是变形将发生变化，这就是变形。当除去外力时，固体具有恢复原状当除去外力时，固体具有恢复原状的倾向性，我们把这种恢复原状的性的倾向性，我们把这种恢复原状的性质称为质称为（同时，同时，把可逆性变形称为弹性变形）。把可逆性变形称为弹性变形）。对固体施加外力时，固体内部存在对固体施加外力时，固体内部存在着一种与外力相对抗的内力使固体恢着一种与外力相对抗的内力使固体恢复原状，我们把这种单位面积上存在复原状，我们把这种单位面积上存在的内力

3、称为的内力称为。2023-1-27药剂学4流动是液体和气体的性质。流动的流动是液体和气体的性质。流动的难易与液体和气体本身具有的性质有难易与液体和气体本身具有的性质有关，我们把这种性质称为关，我们把这种性质称为。（。（流动也可视为一种流动也可视为一种非可逆性的变形过程）。非可逆性的变形过程）。实际上，某些物质可以对外力表现实际上，某些物质可以对外力表现出弹性和粘性双重特性（简称为粘弹出弹性和粘性双重特性（简称为粘弹性），这也是流变学的重要性质之一。性），这也是流变学的重要性质之一。2023-1-27药剂学5(二）切变应力与切变速率二）切变应力与切变速率观察河中的流水：尽管水流方向一致，但观察河

4、中的流水：尽管水流方向一致，但水流速度却不同，中心处的水流最快，靠近水流速度却不同，中心处的水流最快，靠近河岸水流较慢。河岸水流较慢。因此，在流速不太因此，在流速不太快时，可以将流动快时，可以将流动着的液体视为互相着的液体视为互相平行移动的一个个平行移动的一个个液层（如图液层（如图13-1）；）；由于各层的速度是由于各层的速度是不同的，所以产生不同的，所以产生速度梯度速度梯度du/dy，这这是流动的基本特征。是流动的基本特征。图图13-1流动时形成速度梯度流动时形成速度梯度u u uy2023-1-27药剂学6 因为有速度梯度存在，流动较慢的液层因为有速度梯度存在，流动较慢的液层阻滞着流动较快

5、液层的运动，所以产生流阻滞着流动较快液层的运动，所以产生流动阻力。动阻力。为了使液层能维持一定的速度梯度运动，为了使液层能维持一定的速度梯度运动，就必须对它施加一个与流动阻力相等的反就必须对它施加一个与流动阻力相等的反向力，我们把在单位液层面积（向力，我们把在单位液层面积（A A）上所需上所需施加的这种力称为施加的这种力称为切变应力切变应力（简称（简称切应力切应力Shearing forceShearing force，以以S S表示表示）,单位为单位为N/mN/m2 2。速度梯度（速度梯度（rate of shearrate of shear）亦称为亦称为切变切变速度速度，以以D D表示，单

6、位为表示，单位为S S-1-1，。切变应力与切变速度是表征体系流变性质切变应力与切变速度是表征体系流变性质的两个基本参数。的两个基本参数。2023-1-27药剂学7二、流变学在药剂学中的应用二、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混悬剂、于：可以应用流变学理论对混悬剂、乳剂、半固体制剂等的剂型设计、处乳剂、半固体制剂等的剂型设计、处方组成、制备工艺、质量控制等进行方组成、制备工艺、质量控制等进行研究与评价。研究与评价。物质的流动性可以分两大类：物质的流动性可以分两大类：一种一种为牛顿流动，为牛顿流动，另一种另一种为非牛顿流

7、动。为非牛顿流动。2023-1-27药剂学8(一）流变学在混悬剂中的应用一）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：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，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混悬液经振荡从容器中倒出时的流动性 的变化，的变化，混悬液应用于投药部位时的伸（铺）展混悬液应用于投药部位时的伸（铺）展 性性 Mervine和和Chase提出：良好的混悬剂在提出：良好的混悬剂在贮藏过程中切变速度很小，应显示出较高贮藏过程中切变速度很小，应显示出较高的粘性；在应用时，切变速度变大，应显的粘性；在应用时，切变速度变大，应显示较低的粘性。即

8、：混悬剂在振摇、倒出示较低的粘性。即：混悬剂在振摇、倒出及铺展时是否自由流动是形成理想混悬剂及铺展时是否自由流动是形成理想混悬剂的最佳判别条件。的最佳判别条件。2023-1-27药剂学9 表现假塑性流动的西黄蓍胶、海藻酸钠、羧甲表现假塑性流动的西黄蓍胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠等物质，具有上述性能。图基纤维素钠等物质，具有上述性能。图13-2用甘用甘油（牛顿流体）为对照组进行的实验结果说明：油（牛顿流体）为对照组进行的实验结果说明：甘油的粘性作为悬浮粒子的助悬剂也较为理想。甘油的粘性作为悬浮粒子的助悬剂也较为理想。2023-1-27药剂学10 触变性物质在静置状态下可形成凝胶，经振摇后转变触变

9、性物质在静置状态下可形成凝胶，经振摇后转变为液状。为液状。图图13-3表示的是皂土、表示的是皂土、CMC-Na以及二者混合物以及二者混合物的稠度曲线（的稠度曲线（consistency curve）。）。图中表示皂土具有图中表示皂土具有非常显著的滞后曲线，且在装入膨润土样品的容器的翻转非常显著的滞后曲线，且在装入膨润土样品的容器的翻转试验中发现，具有较大的触变性。而皂土和试验中发现，具有较大的触变性。而皂土和CMC的混合分的混合分散液曲线，则表现出假塑性流动和触变性双重性质。因此散液曲线，则表现出假塑性流动和触变性双重性质。因此，可以通过调节分散液的混合比例，制成理想的混悬剂的，可以通过调节分

10、散液的混合比例，制成理想的混悬剂的基质。基质。2023-1-27药剂学11（二）流变学在乳剂中的应用（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乳剂在制备和使用过程中往往会受到各种切变力的影响，在使用和制备条各种切变力的影响，在使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要由制件下乳剂的特性是否适宜，主要由制剂的流动性而定。剂的流动性而定。除了被稀释成很稀的溶液以外，大部除了被稀释成很稀的溶液以外，大部分乳剂主要表现为非牛顿流动。因此分乳剂主要表现为非牛顿流动。因此，对其数据的处理或不同系统以及各，对其数据的处理或不同系统以及各制剂间的定量比较非常困难。制剂间的定量比较非常困难。202

11、3-1-27药剂学12主要因素有：相的体积比、内相固有的主要因素有：相的体积比、内相固有的粘度、粒度分布等。粘度、粒度分布等。如分散相（内相）体积比较低时（如分散相（内相）体积比较低时（0.05以下），其系统表现为牛顿流动；随着体以下），其系统表现为牛顿流动；随着体积比增加，系统的流动性下降，表现为假积比增加，系统的流动性下降，表现为假塑性流动。而体积比高的时候，转变为塑塑性流动。而体积比高的时候，转变为塑性流动。当体积比接近性流动。当体积比接近0.74时，产生相的时，产生相的转移，粘度显著增大。转移，粘度显著增大。在同样的平均粒径条件下，粒度分布范在同样的平均粒径条件下，粒度分布范围广的系统

12、比粒度分布狭的系统粘度低。围广的系统比粒度分布狭的系统粘度低。另外，乳化剂也是影响乳剂粘度的一个另外，乳化剂也是影响乳剂粘度的一个主要因素。主要因素。2023-1-27药剂学13（三）流变学在半固体制剂中的应用（三）流变学在半固体制剂中的应用 在制备软膏剂和化妆品时，必须控制好非牛在制备软膏剂和化妆品时，必须控制好非牛顿流体材料的浓度（稠度）。图顿流体材料的浓度（稠度）。图13-4表示的是乳表示的是乳剂性基质，亲水性凡士林或含有水分的亲水性凡剂性基质，亲水性凡士林或含有水分的亲水性凡士林溶液的流动曲线士林溶液的流动曲线2。当亲水性凡士林中加入。当亲水性凡士林中加入水时，致流值由水时，致流值由5

13、20g下降到下降到320g，同时，亲水凡同时，亲水凡士林的塑性粘度和触变性随着水的加入而增大士林的塑性粘度和触变性随着水的加入而增大。2023-1-27药剂学14 温度对该软膏温度对该软膏基质稠度的影响，基质稠度的影响，可以利用经过改进可以利用经过改进的旋转粘度计进行的旋转粘度计进行测定，并对其现象测定，并对其现象加以解释。加以解释。从图从图13-5中可中可以看出，温度对两以看出，温度对两种基质的影响是一种基质的影响是一样的，而且，降伏样的，而且，降伏点的温度变化曲线点的温度变化曲线也表现为同样的性也表现为同样的性质。质。2023-1-27药剂学15 而对其触变性而而对其触变性而言，从图言，从

14、图13-6中可以中可以看出温度对两种基质看出温度对两种基质的变化特性完全不同的变化特性完全不同.其原因主要是随其原因主要是随着温度的升高凡士林着温度的升高凡士林的蜡状骨架基质产生的蜡状骨架基质产生崩解，另一方面，液崩解，另一方面，液体石蜡聚乙烯复合型体石蜡聚乙烯复合型软膏基质，通常在温软膏基质，通常在温度发生变化的条件下度发生变化的条件下能够维持树脂状结构。能够维持树脂状结构。2023-1-27药剂学162023-1-27药剂学17第二节第二节 流变性质流变性质 一、牛顿流动一、牛顿流动 我们已经知道：液体流动时我们已经知道：液体流动时，在液体内形成速度梯度，故而，在液体内形成速度梯度，故而产

15、生流动阻力。切变应力产生流动阻力。切变应力S S反映反映了此阻力大小，它与切变速度了此阻力大小，它与切变速度D D有关。实验证明有关。实验证明:纯液体和多数纯液体和多数低分子溶液在层流条件下的切变低分子溶液在层流条件下的切变应力应力S S与切变速度与切变速度D D成正比。成正比。2023-1-27药剂学18 上式即为著名的牛顿粘度定律上式即为著名的牛顿粘度定律，遵遵循该定律的液体即为牛顿流体循该定律的液体即为牛顿流体。这种流这种流体的流动现象称为牛顿流动体的流动现象称为牛顿流动。式中式中:F FA A面积上施加的力；面积上施加的力；粘度或称粘度系数粘度或称粘度系数,是表示流体粘性是表示流体粘性

16、的物理常数。粘度单位用泊的物理常数。粘度单位用泊（PoisePoise）来表示，来表示，2020水的粘度约为水的粘度约为0.010.01泊泊(p)=1p)=1厘泊（厘泊（cp)cp)。S1DDAFS或（13-113-1）2023-1-27药剂学19 表表13-113-1中表示制剂研究中常用的各种液中表示制剂研究中常用的各种液体在体在2020条件下的粘度条件下的粘度。2023-1-27药剂学20 根据式根据式13-113-1可知：牛顿液体的切变可知：牛顿液体的切变速度速度D D与切变应力与切变应力S S之间呈直线关系，且之间呈直线关系，且直线经过原点，如图直线经过原点，如图13-713-7（a

17、a）所示所示 。图图13-7 13-7 各种类型的液体流体流动曲线各种类型的液体流体流动曲线(a)牛顿流动曲线牛顿流动曲线 （斜率（斜率k=k=1/1/）S S增大时，斜率保持不变，即增大时，斜率保持不变，即粘度粘度保持不变。保持不变。2023-1-27药剂学21二非牛顿流动二非牛顿流动 实际上，大多数液体不符合牛顿粘实际上，大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶液、胶体溶液、乳度定律，如高分子溶液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏等不均匀体系的流动剂、混悬剂、软膏等不均匀体系的流动均不遵循牛顿定律。我们把这种不遵循均不遵循牛顿定律。我们把这种不遵循牛顿定律的液体称为牛顿定律的液体称为非牛顿流体

18、非牛顿流体，这种这种流体的流动现象称为流体的流动现象称为非牛顿流动非牛顿流动。按非牛顿液体的流动曲线类型的不按非牛顿液体的流动曲线类型的不同，可以把非牛顿液体分为塑性流动、同，可以把非牛顿液体分为塑性流动、假塑性流动、胀形流动、触变流动假塑性流动、胀形流动、触变流动。2023-1-27药剂学22（一）塑性流动（一）塑性流动(plastic flow)如图如图13-7(b)所示，所示，塑性流动的流动曲塑性流动的流动曲线不经过原点线不经过原点,将曲线的直线部分外延至横将曲线的直线部分外延至横轴时轴时,可与横轴有一交点，在这个交点的切可与横轴有一交点，在这个交点的切变应力值称为屈伏值或变应力值称为屈

19、伏值或致流值致流值（记为记为S0）。(b)塑性流动（塑性流动（S0 致流值）致流值）（c）假塑性流动假塑性流动 S S增大时，斜率增大时，斜率k k不断增大，不断增大，粘度粘度不断下降。不断下降。SSSS0 0时，液体开始流动；时，液体开始流动；S S0 0实质上是引起塑性液实质上是引起塑性液体流动的最低切变应力。体流动的最低切变应力。2023-1-27药剂学23 当当S S S S0 0时，即时，即切变应力切变应力S达不达不到屈伏值（致流值）时，液体将到屈伏值（致流值）时，液体将不发生流动，此时该物质表现为不发生流动，此时该物质表现为弹性物质的性质。弹性物质的性质。当当S S S S0 0时

20、，即时，即切变应力切变应力S增大到增大到屈伏值（致流值）时，液体将开屈伏值（致流值）时，液体将开始流动，切变速度始流动，切变速度D和切变应力和切变应力S呈直线关系呈直线关系(此时以后此时以后,粘度粘度保持不保持不变变)。液体的这种性质称为塑性。液体的这种性质称为塑性。2023-1-27药剂学24 塑性流体的流动公式可以用下式塑性流体的流动公式可以用下式（13-2）表示：）表示：（13-2）式中：式中：塑性粘度（塑性粘度（plastic viscosity）；）；S0屈伏值或致流值屈伏值或致流值。表现为塑性流动的制剂主要有浓表现为塑性流动的制剂主要有浓度较高的乳剂、混悬剂、单糖浆、度较高的乳剂、

21、混悬剂、单糖浆、涂膜剂等。涂膜剂等。SSD2023-1-27药剂学25（二）假塑性流动（二）假塑性流动（pseudoplastic flow）假塑性流动的流动曲线如图假塑性流动的流动曲线如图13-7(c)所示。这所示。这种随着种随着S值的增大，粘度下降的流动现象称为值的增大，粘度下降的流动现象称为假塑性流动假塑性流动，其流动公式（，其流动公式（13-3）如下所示：）如下所示：(n1)式中式中a 表观粘度（表观粘度（apparent viscosity）如甲基纤维素、西黄蓍胶、海藻酸钠等链状高如甲基纤维素、西黄蓍胶、海藻酸钠等链状高分子的分子的1%水溶液表现为假塑性流动，其原因是：水溶液表现为假

22、塑性流动，其原因是：随着随着S值的增大，这些高分子的长轴按流动方向有值的增大，这些高分子的长轴按流动方向有序排列，减少了对流动的阻力。序排列，减少了对流动的阻力。anSD切稀！越切越稀！切稀！越切越稀！2023-1-27药剂学26（三）胀性流动（三）胀性流动 胀性流动曲线如图胀性流动曲线如图13-9（d）所示，曲线所示，曲线经过原点，且随着切变应力的增大其粘性也经过原点，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随之增大，表现为向上突起的曲线称为胀性流动曲线（流动曲线（dilatant flow curve），），它相当它相当于（于（13-3）式中）式中n1时的情况。时

23、的情况。图图13-9 13-9 胀性胀性流动和触变流流动和触变流动的示意图动的示意图 anSD(n0时时,。在此条件上对上式进。在此条件上对上式进行计算得：行计算得：式中式中=/G，式中当弯曲保持一定值时，其式中当弯曲保持一定值时，其应力随时间的延长按指数函数关系减小，应力随时间的延长按指数函数关系减小，把这种现象称为把这种现象称为缓冲应力缓冲应力(Stress relaxation),其结果如图所示。图其结果如图所示。图13-11（a）中中为为缓冲时间缓冲时间(relaxation time),即应力即应力值变为开始时的一半所需要的时间，换言值变为开始时的一半所需要的时间，换言之模型所固有的

24、时间。之模型所固有的时间。)exp(0tSS0dtdr2023-1-27药剂学31（二）福格特（二）福格特（Voigt）模型模型如图如图13-10（b）所示，把弹簧的缓冲器并所示，把弹簧的缓冲器并联的模型称为福格特模型。对福格特模型联的模型称为福格特模型。对福格特模型施加应力施加应力S时，作用于弹簧和缓冲器的力时，作用于弹簧和缓冲器的力S1和和S2用下式表示：用下式表示：由于由于 S=S1+S2，故故 当施加一定的负重时，即当施加一定的负重时，即S=S0时的关系式时的关系式通过对上式积分得：通过对上式积分得：)(21dtdrSrGS)(dtdrrGS2023-1-27药剂学32 式中，式中，=

25、/G。上式表示在一定的负荷下上式表示在一定的负荷下弯曲所需时间的变化。弯曲的程度随时弯曲所需时间的变化。弯曲的程度随时间而增大，到了一定的时间后间而增大，到了一定的时间后S0/G达到达到定值。定值。我们把这种在一定的应力作用下弯我们把这种在一定的应力作用下弯曲时间的变化称为曲时间的变化称为蠕变蠕变(creep)现象现象，表，表示滞延时间示滞延时间(retardation time)，及全部及全部变形量达到变形量达到1/e位置所需要的时间。位置所需要的时间。tGSrexp1)(02023-1-27药剂学33（a）Maxwell因素因素 （b）Voigt因素因素图图13-10 粘弹性的力学模型粘弹

26、性的力学模型 2023-1-27药剂学34 时间时间t 时间时间t （a）(b)图图13-11 Maxwell模型的缓冲应力（模型的缓冲应力（a）和和Voigt模型的缓冲器模型的缓冲器2023-1-27药剂学35（三）双重粘弹性模型（三）双重粘弹性模型 在实际工作中高分子物质的粘弹性现象在实际工作中高分子物质的粘弹性现象非常复杂，因此单纯用非常复杂，因此单纯用Maxwell模型或模型或Voigt模型很难解释清楚其现象。但是，如模型很难解释清楚其现象。但是，如果把几个模型组合在一起进行解释，则非果把几个模型组合在一起进行解释，则非常接近于实际的粘弹性现象。常接近于实际的粘弹性现象。图图13-12

27、表示的是表示的是Maxwell模型和模型和Voigt模模型组合在一起的型组合在一起的4个影响因素模型。在个影响因素模型。在t=0时，负荷一定的应力时，负荷一定的应力S，以及以及t=t1时减荷时时减荷时的伸展系数的伸展系数r和时间和时间t之间的关系。之间的关系。结果说明，这种关系非常接近于实际高结果说明，这种关系非常接近于实际高分子材料的蠕变和恢复曲线现象。分子材料的蠕变和恢复曲线现象。2023-1-27药剂学36 图图13-12 4因素模型及其粘弹性现象因素模型及其粘弹性现象 2023-1-27药剂学37（四）多重粘弹性模型（四）多重粘弹性模型图图13-13表示的是并联具有表示的是并联具有1n

28、缓冲时间的缓冲时间的Maxwell模型，其相对应关系式如下所示：模型，其相对应关系式如下所示：两边除以两边除以r，设设Er(t)=S/r,Ei=S0,i/r时时 式中，式中，Er(t)缓冲弹性率；即缓冲弹性率；即 H()缓冲时间的分布函数。缓冲时间的分布函数。H()和和的关系称的关系称为缓冲范围为缓冲范围.对非结晶性高分子结构的物理特性由对非结晶性高分子结构的物理特性由该范围可以得到。该范围可以得到。nnittnittiniieSeSeSeSSS/1/,01,022,011,0nititrieEE1/)(0/)()(dteHEttr2023-1-27药剂学38 图图13-13 图图13-14多

29、重多重Maxwell模型图模型图 多重多重Voigt模型图模型图 2023-1-27药剂学39图图13-14表示具有滞延时间表示具有滞延时间1n时的多重排列的时的多重排列的Voigt模型。其对应的关系式如下所示：模型。其对应的关系式如下所示：)1()1()1(/,/,11/,miitmtmmimitiierererrr两边再除以两边再除以S，设设 Jc(t)=r/S,Ji=r,i/S，则则 式中，式中，Jc(t)蠕变伸缩率；蠕变伸缩率；L()滞延时间分滞延时间分布函数；布函数；L()的关系为滞延范围。的关系为滞延范围。mititcieJJ1/)()1(0/)()1()(deLJttc2023-

30、1-27药剂学402023-1-27药剂学41第三节第三节 流变性质的测定方法流变性质的测定方法 测定高分子液体的粘弹性或流变学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性质，或测定线性粘弹性函数通过以下几个途径：个途径：1）测定对待测样品施加微小弯曲作用）测定对待测样品施加微小弯曲作用r(t)时所产生的应力时所产生的应力S(t)；2)测定对待测样品施加应力测定对待测样品施加应力S(t)时所产生时所产生的弯曲程度的弯曲程度r(t)；3）施加弯曲速度测定其应力施加弯曲速度测定其应力S(t)。2023-1-27药剂学42具体测定方法有两种具体测定方法有两种:第一种方法第一种

31、方法是不随时间变化的静止测定法，是不随时间变化的静止测定法，即即r0一定时，施加应力一定时，施加应力S0。第二种方法第二种方法为转动测定法。对于胶体和高为转动测定法。对于胶体和高分子溶液的粘度如下式所示，其变化主要依分子溶液的粘度如下式所示，其变化主要依赖于切变速度。赖于切变速度。式中，式中，n(D)非牛顿流体的粘度。对于非牛顿流体的粘度。对于牛顿流体可以用具有一定切变速度的粘度计牛顿流体可以用具有一定切变速度的粘度计进行测定。但是，对于非牛顿流体必须用同进行测定。但是，对于非牛顿流体必须用同时可以测得不同的切变速度的粘度计进行测时可以测得不同的切变速度的粘度计进行测定。定。DSDn)(202

32、3-1-27药剂学43一、落球粘度计法一、落球粘度计法 落球粘度落球粘度计的原理是：在含计的原理是：在含有受试液的垂直玻有受试液的垂直玻璃管内（在一定温璃管内（在一定温度下），使玻璃球度下），使玻璃球或钢球自由落下，或钢球自由落下，由球的落下速度和由球的落下速度和球的质量即可求得球的质量即可求得受试液的粘度（见受试液的粘度（见右图右图13-1513-15）。图图13-15 Hoeppler落球粘度计落球粘度计2023-1-27药剂学44测定方法测定方法是将试验液和圆球装入到玻璃管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内，外围的恒温槽内注入循环水保持一定的温度，使球位于

33、玻璃管上端，然后准确的温度，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复测数次，利用下式计算得到牛顿液体的粘度。粘度。式中，式中，t球落下时经过两个标记线所需球落下时经过两个标记线所需时间（时间（sec）；）；Sb、Sf在测定温度条件在测定温度条件下球和液体的比重；下球和液体的比重；B球本身固有的常球本身固有的常数。数。BSStfb)(2023-1-27药剂学45二二.旋转粘度计法旋转粘度计法 旋转粘度计有双重圆筒形、圆锥圆板型和平行旋转粘度计有双重圆筒形、圆锥圆板型和平行圆板型三种圆板型三种7。如图

34、。如图13-16所示，测定原理为筒内所示，测定原理为筒内装入试验液，然后用特制的旋转子进行旋转时，装入试验液，然后用特制的旋转子进行旋转时，考察产生的弯曲现象，利用作用力求得产生的应考察产生的弯曲现象，利用作用力求得产生的应力。旋转装量中回旋角力。旋转装量中回旋角和弯曲程度和弯曲程度r以及转矩以及转矩M和应力和应力S之间的关系如下式所示。之间的关系如下式所示。式中，式中，K1、K2常数。设常数。设为旋转速度，即切为旋转速度，即切变速度。双重圆筒型主要用于测定低粘度液体，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。平行圆板型用于测定高粘度液体。2Kr1KMS 2023

35、-1-27药剂学46(a)双重圆筒型双重圆筒型 (b)圆锥圆板形圆锥圆板形 (c)平行圆板型平行圆板型 图图13-16旋转粘度计工作原理示意图旋转粘度计工作原理示意图 2023-1-27药剂学47图图13-16各型旋转粘度计计算公式如下：各型旋转粘度计计算公式如下：（a）型：型：（b）型：型：（c）型型：12222211/2/)1(2RRsssKLRK2313/2KRKRhKRK/2/2312023-1-27药剂学48三三.圆锥圆锥平板粘度计法平板粘度计法 Ferranti-Shirley粘度计为圆锥粘度计为圆锥平板粘度计的平板粘度计的一种类型。一种类型。Ferranti-Shirley圆锥圆

36、锥平板粘度计的平板粘度计的装置如下图所示装置如下图所示1。测定方法为将试验液放在平板。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。验液在静止的平板和旋转的圆锥之间产生切变。圆锥圆锥平板粘度计平板粘度计2023-1-27药剂学49 切变速度用每分钟圆锥旋转的转速来表示，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速度作图，以下面的公式即可以计算得到试验液的粘度。的粘度。=

37、式中，式中，C常数；常数；T转矩；转矩；V每分钟的每分钟的旋转数，即圆锥的旋转速度旋转数，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：度用下式可以表示：其中屈伏值用式其中屈伏值用式 f=CfTf来表示，式中，来表示，式中，Tf切切变应力轴上的转矩；变应力轴上的转矩；Cf装置固有的常数。装置固有的常数。VTC VTTCUf2023-1-27药剂学50圆锥圆锥-平板粘度计与圆筒粘度计比较有以平板粘度计与圆筒粘度计比较有以下几个优点：下几个优点：第一第一，对受切变的整个试验液，其切变速，对受切变的整个试验液，其切变速度是相同的（保持

38、定值），因此在测定过度是相同的（保持定值），因此在测定过程中不产生栓塞。程中不产生栓塞。第二第二，对所测定的试验液的装样和取样非，对所测定的试验液的装样和取样非常容易；常容易；第三第三，在整个测定过程中能够始终保持恒，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。并具有良好的重现性。2023-1-27药剂学51四四.制剂流变性的评价方法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，主要用针入度计质，主要用针入度计(penetrometer)，凝结拉力凝结拉力

39、计计(curd tensionmeter)和伸展计和伸展计(spread meter)进行测定进行测定1。如图如图13-19（a）所所示示针入度计针入度计，主要用于，主要用于测定软膏等制剂的硬度。测定软膏等制剂的硬度。其主要原理为在软膏表其主要原理为在软膏表面，测定圆锥体尖的针面，测定圆锥体尖的针头进入软膏体的距离，头进入软膏体的距离，一般用一般用0.01mm为一个为一个单位来表示。合格的软单位来表示。合格的软膏制剂通常规定，其范膏制剂通常规定，其范围在围在200 240个单位。个单位。2023-1-27药剂学52伸展计伸展计如图如图13-19（c）所示，所示，测定的原理是测定的原理是在平行板之间在平行板之间装入试验液，装入试验液，在一定压力条在一定压力条件下通过测定件下通过测定试验液的扩展试验液的扩展速度来求得试速度来求得试验液的伸展性验液的伸展性能。能。