1、第七章第七章 流变学基础流变学基础第1页，共52页。第一节第一节 概概 述述一变形与流动一变形与流动 流变学流变学来源于希腊，由来源于希腊，由BinghamBingham和和CrawfordCrawford为了表示液体为了表示液体的流动和固体的变形现象而提出来的概念。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。流变学主要是研究物质的变形和流动的一门科学。变形：变形：对某一物体外加压力，其内部的各部分的形状和体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。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
2、与外力相对抗的内对固体施加外力，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应力（StressStress）。）。第2页，共52页。由外部应力而产生的固体的变形，如除去其应力，则固体恢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，这种性质称为复原状，这种性质称为弹性（弹性（ElasticityElasticity）。把这种可逆性变形称为把这种可逆性变形称为弹性变形（弹性变形（elastic deformati-elastic deformati-onon），），而非可逆性变形称为而非可逆性变
3、形称为塑性变形（塑性变形（plastic deformat-ionplastic deformat-ion）。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，把这种现象称为性质有关，把这种现象称为粘性（粘性（ViscosityViscosity）。）。流动也视为一种非流动也视为一种非可逆性变形过程。可逆性变形过程。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）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。这种性质称为流变学性质流变学性质，对这种现象进行定量解析的学问称，对这种现象进
4、行定量解析的学问称为为流变学流变学。第3页，共52页。二弹性与黏性二弹性与黏性 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（层流（如下图），由于各层的速度不同，便形成速度梯度如下图），由于各层的速度不同，便形成速度梯度du/dydu/dy，这这是流动的基本特征。是流动的基本特征。表征体系流变性质的两个基本参数：表征体系流变性质的两个基本参数：1.1.在单位液层面积（在单位液层面积（A A）上施加的使各上施加的使各液层间产生相对运动的外力称为液层间产生相对运动的外力称为剪切应剪切应力力，简称，简称剪切力剪切力（sheari
5、 g forcesheari g force）,单位为单位为N/m2N/m2，以以S S表示。表示。2.2.剪切速度剪切速度（rate of shearrate of shear），），单位单位为为S S-1-1，以以D D表示。表示。第4页，共52页。三三.粘弹性粘弹性(Viscoelasticity)Viscoelasticity)高分子物质或分散体系具有高分子物质或分散体系具有粘性粘性(viscosity)viscosity)和和弹性弹性(elasticity)elasticity)双重特性，称之为双重特性，称之为粘弹性粘弹性。应力松弛应力松弛(stress relaxation)str
6、ess relaxation)：物质被施加一定的压力而变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，此现象称为应力形，并使其保持一定应力时，应力随时间而减少，此现象称为应力缓和。缓和。蠕变性蠕变性(creep)creep)：对物质附加一定的重量时，表现为一定的伸对物质附加一定的重量时，表现为一定的伸展性或形变，而且随时间变化，此现象称为蠕变性。展性或形变，而且随时间变化，此现象称为蠕变性。第5页，共52页。对于这种粘弹性，我们用弹性模型化的弹簧和把粘性对于这种粘弹性，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：通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示
7、：（一）麦克斯韦尔（一）麦克斯韦尔（MaxwellMaxwell）模型模型（二）福格特（二）福格特（VoigtVoigt）模型模型（三）双重粘弹性模型（三）双重粘弹性模型（四）多重粘弹性模型（四）多重粘弹性模型第6页，共52页。（a）Maxwell因素因素 （b）Voigt因素因素粘弹性的力学模型粘弹性的力学模型 第7页，共52页。时间时间t 时间时间t （a）(b)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（b）第8页，共52页。一牛顿流动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牛顿粘度定律：纯液体和多数低分子溶液在层
8、流条件下的剪切应力（力（S S）与剪切速度（）与剪切速度（D D）成正比。遵循该法则的液体为牛顿流体。）成正比。遵循该法则的液体为牛顿流体。式中，式中，粘度或粘度系数粘度或粘度系数，是表示流体粘性的物理常数。是表示流体粘性的物理常数。单位为泊，单位为泊，1 1P=0.1NP=0.1NS S m m-2-2，SISI单位中粘度用单位中粘度用PaPaS S或或 Kg/(mKg/(ms)s)表表示。示。粘度系数除以密度粘度系数除以密度得的值得的值（=/=/）为为动力粘度动力粘度（SISI单位为单位为/S S）。）。S1DDAFS或第二节第二节 流变性质流变性质 第9页，共52页。下表中表示制剂研究中
9、常用的各种液体在下表中表示制剂研究中常用的各种液体在2020条件下的条件下的粘度。粘度。第10页，共52页。根据公式得知牛顿液体的切变速度根据公式得知牛顿液体的切变速度D D与切变应力与切变应力S S之之间如下图所示，呈直线关系且直线经过原点。间如下图所示，呈直线关系且直线经过原点。(a)a)牛顿流动牛顿流动 第11页，共52页。二非牛顿流动二非牛顿流动u 实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶液、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、软膏以及固胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀体系的液的不均匀体系的流动。把这种流动。把这种不遵循牛顿粘度
10、定律的不遵循牛顿粘度定律的物质称为物质称为非牛顿流体非牛顿流体，这种这种物质的流动现象称为物质的流动现象称为非牛顿流动非牛顿流动。u 非牛顿流体的剪切速度非牛顿流体的剪切速度D D和剪切应力和剪切应力S S的变化规律，经作图后的变化规律，经作图后可得四种曲线的类型：可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、胀形流动、触塑性流动、假塑性流动、胀形流动、触变流动变流动。u 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。第12页，共52页。（一）塑性流动（一）塑性流动(plastic flow)plastic flow)塑性流动的流动曲线：曲线不经过原点，在横轴塑性
11、流动的流动曲线：曲线不经过原点，在横轴S S轴上的某处轴上的某处有交点，得屈伏值（有交点，得屈伏值（yield valueyield value）或降伏值）或降伏值。当切变应力增加至屈伏值时，液体开始流动，切变速度当切变应力增加至屈伏值时，液体开始流动，切变速度D D和切变和切变应力应力S S呈直线关系。液体的这种性质称为呈直线关系。液体的这种性质称为塑性流动塑性流动。引起液体流动引起液体流动的最低剪切应力为的最低剪切应力为屈伏值屈伏值S S0 0：塑性粘度（塑性粘度（plastic viscosityplastic viscosity）；）；S S0 0屈伏值、致流值或降伏值，单位屈伏值、致
12、流值或降伏值，单位为为dynedyne-2-2。(b)b)塑性流动塑性流动0SSD第13页，共52页。n塑性流动的特点：不过原点；有屈伏值塑性流动的特点：不过原点；有屈伏值S0S0；当切应力当切应力S S0S S0S S0时，切变速度时，切变速度D D和切应力呈和切应力呈直线关系。直线关系。n在制剂中表现为塑性流动的剂型有浓度较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。高的乳剂和混悬剂。第14页，共52页。塑性流体的结构变化示意图塑性流体的结构变化示意图第15页，共52页。（二）假塑性流动（二）假塑性流动（pseudoplastic flowpseudoplastic flow）随
13、着随着S 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。式中，式中，a a 表观粘度（表观粘度（apparent viscosityapparent viscosity）。）。假塑性流动的特点：假塑性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度增大，形成向没屈伏值；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。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。微粒分散体系处于絮凝状态的液体。)1(1nSDna（c c）假
14、塑性流动假塑性流动 第16页，共52页。假塑性流体的结构变化示意图假塑性流体的结构变化示意图第17页，共52页。（三）胀性流动（三）胀性流动（dilatant flowdilatant 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增大，表现为向上突起的曲线称为胀性流动曲线胀性流动曲线（dilatant flow dilatant flow curvecurve）。）。（d d）胀性流动胀性流动 胀性液体的流动公式：胀性液体的流动公式：D=Sn/D=Sn/a a n1n1，为胀性流体；
15、为胀性流体；当当n n接近接近1 1时，流动接近牛顿流动。时，流动接近牛顿流动。第18页，共52页。胀性流动的特点：胀性流动的特点：没屈伏值；过原点；切没屈伏值；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，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，流液体对流动的阻力增加，表观粘度增加，流动曲线向上弯曲。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量固体微粒的高浓度混悬剂如50%50%淀粉混悬剂淀粉混悬剂、糊剂等。、
16、糊剂等。第19页，共52页。胀性流体的结构变化示意图胀性流体的结构变化示意图第20页，共52页。三、触变性三、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在等温条件下缓慢地恢复到原来状态的现象称为触变性（触变性（thixlotropythixlotrop
17、y）。）。（e e）触变流动触变流动 第21页，共52页。n产生触变的原因：产生触变的原因：对流体施加切应力后，破坏了液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。线和下行线就不重合。n触变流动的特点：触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换。等温的溶胶和凝胶的可逆转换。n塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多数具有触变性，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
18、它们分别称为触变性塑性液体、触变性假塑性液体、触变性胀性液体变性胀性液体。第22页，共52页。其流动曲线的特性表现为剪切应力的下降曲线，并与上升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，曲线相比向左迁移。在图上表现为环状滞后曲线。也就是说，用同一个用同一个S S值进行比较，曲线下降时粘度低，上升时被破坏值进行比较，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种时间差。即所谓的触变性是施加应力使其流体
19、产生流动时，流体的流动性暂时性增加。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。质量。第23页，共52页。（二）影响触变性的因素（二）影响触变性的因素1.PH2.温度温度3.聚合物浓度聚合物浓度4.聚合物的联合应用聚合物的联合应用5.聚合物结构的修饰聚合物结构的修饰6.离子的加入离子的加入7.其他辅料的添加其他辅料的添加体系
20、的触变性与质点的不均匀性和定向性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：现出触变性。此外，还受以下条件的影响：第24页，共52页。A-牛顿流体；牛顿流体；B-塑性流体；塑性流体；C-假塑性流体；假塑性流体；D-胀性流体；胀性流体；E-触变性流体触变性流体第25页，共52页。第三节第三节 流变性测定法流变性测定法第26页，共52页。测定高分子液体的粘弹性或流变学性质，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：或测定线性粘弹性函数通过以下几个途径：1）测定对待测
21、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)时时所产生的应力所产生的应力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)时所产生的弯时所产生的弯曲程度曲程度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)。第27页，共52页。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S0（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 第28页，共52页。（一）毛细管粘度计1=21t1/2t2原理：在一定压力下，根据
22、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。D第29页，共52页。二、落球粘度计法二、落球粘度计法 落球粘度计的落球粘度计的原理是：在含有受原理是：在含有受试液的垂直玻璃管试液的垂直玻璃管内（在一定温度下内（在一定温度下），使玻璃球或钢），使玻璃球或钢球自由落下，由球球自由落下，由球的落下速度和球的的落下速度和球的质量即可求得受试质量即可求得受试液的粘度（见右图液的粘度（见右图）。Hoeppler落球粘度计落球粘度计第30页，共52页。测定方法是将试验液和圆球装入到玻璃管内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
23、持一定的温，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。，利用下式计算得到牛顿液体的粘度。式中，式中，t球落下时经过两个标记线所需时间球落下时经过两个标记线所需时间（sec）；）；Sb、Sf在测定温度条件下球和液在测定温度条件下球和液体的比重；体的比重；B球本身固有的常数。球本身固有的常数。BSStfb)(第31页，共52页。三三.旋转粘度计法旋转粘度计法 旋转粘度计有双重圆筒形、圆锥圆板型和平行圆板型旋转粘度计有双重
24、圆筒形、圆锥圆板型和平行圆板型三种。如图所示，测定原理为筒内装入试验液，然后用特三种。如图所示，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，考察产生的弯曲现象，利用作用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力。旋转装量中回旋角力求得产生的应力。旋转装量中回旋角和弯曲程度和弯曲程度r以以及转矩及转矩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，即切变速为旋转速度，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。用于测定高
25、粘度液体。2Kr1KMS 第32页，共52页。(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 旋转粘度计工作原理示意图旋转粘度计工作原理示意图 第33页，共52页。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/2/231第34页，共52页。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一种类平板粘度计的一种类型。型。Ferranti-Shirley圆锥圆锥平板粘度计的装置如下图
26、所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。之间产生切变。圆锥圆锥平板粘度计平板粘度计第35页，共52页。切变速度用每分钟圆锥旋转的转速来表示，切变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。，以下面的公式即可以计算得到试验液的粘度。=式中，式中，C常数；常数；T转矩；转
27、矩；V每分钟的旋转数每分钟的旋转数，即圆锥的旋转速度，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：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切变应力切变应力轴上的转矩；轴上的转矩；Cf装置固有的常数。装置固有的常数。VTC VTTCUf第36页，共52页。圆锥圆锥-平板粘度计与圆筒粘度计比较有以下几平板粘度计与圆筒粘度计比较有以下几个优点：个优点：第一，对受切变的整个试验液，其切变速第一，对受切变的整个试验液，其切变速度是相同的（保持定值），因此在测定过度是相同的（保持定值），
28、因此在测定过程中不产生栓塞。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第二，对所测定的试验液的装样和取样非常容易；易；第三，在整个测定过程中能够始终保持恒定第三，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。有良好的重现性。第37页，共52页。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质，测定软膏、乳剂、雪花膏等半固体制剂的流变性质，主要用针入度计主要用针入度计(penetrometer)，凝结拉力计凝结拉力计(curd tensionmeter)和伸展计和
29、伸展计(spread meter)进行测定进行测定1。如图（如图（a）所示针入度所示针入度计，主要用于测定软膏计，主要用于测定软膏等制剂的硬度。其主要等制剂的硬度。其主要原理为在软膏表面，测原理为在软膏表面，测定圆锥体尖的针头进入定圆锥体尖的针头进入软膏体的距离，一般用软膏体的距离，一般用0.01mm为一个单位来表为一个单位来表示。合格的软膏制剂通常示。合格的软膏制剂通常规定，其范围在规定，其范围在200 240个单位。个单位。第38页，共52页。伸展计如图所伸展计如图所示，测定的原示，测定的原理是在平行板理是在平行板之间装入试验之间装入试验液，在一定压液，在一定压力条件下通过力条件下通过测定
30、试验液的测定试验液的扩展速度来求扩展速度来求得试验液的伸得试验液的伸展性能。展性能。第39页，共52页。流变学在药剂学中的应用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。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。制整适当的稠度和润滑性，才能使其制剂达到良
31、好的重现性。制备制剂时选择的装置不同，流变学的性质也不一样。而且，如备制剂时选择的装置不同，流变学的性质也不一样。而且，如果在制备过程中制备装置选择不当，制剂的流变学性能得不到果在制备过程中制备装置选择不当，制剂的流变学性能得不到满意的效果。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。学，另一种为非牛顿流变学。第40页，共52页。一、药物制剂的流变性质一、药物制剂的流变性质 药物的流变性质主要有黏性、弹性、硬度、药物的流变性质主要有黏性、弹性、硬度、粘弹性、屈服性及触变性等，通常通过这些可
32、表粘弹性、屈服性及触变性等，通常通过这些可表征并剖析样品的物理、化学性质及其结构。与流征并剖析样品的物理、化学性质及其结构。与流变特性有关的制剂性质有：稳定性、可挤出性、变特性有关的制剂性质有：稳定性、可挤出性、涂层型、通针性、滞留性、释控性等。涂层型、通针性、滞留性、释控性等。第41页，共52页。(一）流变学在混悬剂中的应用一）流变学在混悬剂中的应用 流变学可应用于讨论影响混悬液中分散粒子沉降时的粘性及流变学可应用于讨论影响混悬液中分散粒子沉降时的粘性及经过振荡从容器中倒出混悬剂时的流变性质的变化。同时也可经过振荡从容器中倒出混悬剂时的流变性质的变化。同时也可以应用于投药部位的洗剂的伸展性能
33、等方面。混悬液在静止状以应用于投药部位的洗剂的伸展性能等方面。混悬液在静止状态下所产生的切变应力，如果只考虑悬浮粒子的沉降，由于其态下所产生的切变应力，如果只考虑悬浮粒子的沉降，由于其存在的力很小，故可以忽略不计。但是，经过振摇后把制剂从存在的力很小，故可以忽略不计。但是，经过振摇后把制剂从容器中倒出时可以观察到存在较大的切变速度。容器中倒出时可以观察到存在较大的切变速度。Mervine Mervine和和ChaseChase提出混悬剂在贮藏过程中切变速度小，显示提出混悬剂在贮藏过程中切变速度小，显示较高的粘性，切变速度变大，显示较低的粘性。即混悬剂在振较高的粘性，切变速度变大，显示较低的粘性
34、。即混悬剂在振摇、倒出及铺展时能否自由流动是形成理想的混悬剂的最佳条摇、倒出及铺展时能否自由流动是形成理想的混悬剂的最佳条件。件。第42页，共52页。表现假塑性流动的西黄蓍胶、海藻酸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，具有上钠、羧甲基纤维素钠等物质，具有上述性能。图中用牛顿流体性质的甘油述性能。图中用牛顿流体性质的甘油为对照组进行实验，结果说明，甘油为对照组进行实验，结果说明，甘油的粘性作为悬浮粒子的助悬剂较为理的粘性作为悬浮粒子的助悬剂较为理想。如果从容器中到出以及在皮肤表想。如果从容器中到出以及在皮肤表面涂膜时其粘度较高面涂膜时其粘度较高,由于甘油本身由于甘油本身的稠
35、度较大，且吸湿性高，所以不经的稠度较大，且吸湿性高，所以不经稀释则无法使用。触变性物质在静置稀释则无法使用。触变性物质在静置状态下可形成凝胶，经振摇后转变为状态下可形成凝胶，经振摇后转变为液状。液状。第43页，共52页。右图表示的是皂土、羧甲基纤维素右图表示的是皂土、羧甲基纤维素钠以及皂土和羧甲基纤维素钠混合钠以及皂土和羧甲基纤维素钠混合物的稠度曲线（物的稠度曲线（con-sistency con-sistency curvecurve）：皂土具有非常显著的滞：皂土具有非常显著的滞后曲线，且在装入膨润土样品的后曲线，且在装入膨润土样品的容器的翻转试验中发现，具有较容器的翻转试验中发现，具有较大
36、的触变性。而皂土和大的触变性。而皂土和CMCCMC的混合的混合分散液曲线，则表现出假塑性流分散液曲线，则表现出假塑性流动和触变性双重性质。因此，可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，以通过调节分散液的混合比例，制成理想的混悬剂的基质。制成理想的混悬剂的基质。第44页，共52页。（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各种切变力的影响。在使乳剂在制备和使用过程中往往会受到各种切变力的影响。在使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要由制剂的流动性而定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而定。例如，为了使皮肤科用的制剂
37、或化妆品达到其质量标准，必须。例如，为了使皮肤科用的制剂或化妆品达到其质量标准，必须调节和控制好制剂的伸展性。另外，为了使皮肤注射用乳剂容易调节和控制好制剂的伸展性。另外，为了使皮肤注射用乳剂容易通过注射用针头，且容易从容器中倒出以及使乳剂的特性适合于通过注射用针头，且容易从容器中倒出以及使乳剂的特性适合于工业化生产工艺的需要，掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常工业化生产工艺的需要，掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要。重要。乳剂中除了被稀释成很稀的溶液以外，大部分乳剂主要表现乳剂中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，对其数据的处理或不同系统以及各制剂为非牛顿流
38、动。因此，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。间的定量比较非常困难。第45页，共52页。分散相相关的几个因素主要有相的体积比，粒度分布，内相固有的分散相相关的几个因素主要有相的体积比，粒度分布，内相固有的粘度等。如分散相体积比相对较低时（粘度等。如分散相体积比相对较低时（0.050.05以下），其系统表现为牛以下），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，表现为假塑性流动。而顿流动，随着体积比增加系统的流动性下降，表现为假塑性流动。而体积比高的时候，转变为塑性流动。如果体积比接近体积比高的时候，转变为塑性流动。如果体积比接近0.740.74时产生相的时产生相的
39、转移，粘度显著增大。而且平均粒子径变小，粘度增大，同时在同样转移，粘度显著增大。而且平均粒子径变小，粘度增大，同时在同样的平均粒子径条件下，粒度分布范围广的系统比粒度分布狭的系统粘的平均粒子径条件下，粒度分布范围广的系统比粒度分布狭的系统粘度低。度低。另外，影响乳剂粘度的还有一个主要因素为乳化剂。另外，影响乳剂粘度的还有一个主要因素为乳化剂。膜的物理学特性和电学性质也是影响乳剂粘性的重要因素膜的物理学特性和电学性质也是影响乳剂粘性的重要因素之一。之一。第46页，共52页。（三）流变学在半固体制剂中的应（三）流变学在半固体制剂中的应用用 在制备软膏剂和化妆品用雪在制备软膏剂和化妆品用雪花膏时，必
40、须控制好非牛顿流体花膏时，必须控制好非牛顿流体材料的浓度（稠度）。右图表示材料的浓度（稠度）。右图表示的是乳剂性基质亲水性凡士林或的是乳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含有水分的亲水性凡士林溶液的流动曲线流动曲线：当亲水性凡士林中加当亲水性凡士林中加入水，屈服点由入水，屈服点由520520g g下降到下降到320320g g，同时其塑性粘度（下降曲线斜率同时其塑性粘度（下降曲线斜率的倒数）和触变性随着水的加入的倒数）和触变性随着水的加入而增大。而增大。第47页，共52页。温度对软膏基质稠度的温度对软膏基质稠度的影响，可以利用经过改进影响，可以利用经过改进的旋转粘度计进行测定，
41、的旋转粘度计进行测定，并对其现象加以解释。并对其现象加以解释。右图中可以看出，温度右图中可以看出，温度对两种基质的塑性流动影对两种基质的塑性流动影响是一样的，而且降伏点响是一样的，而且降伏点的温度变化曲线也表现为的温度变化曲线也表现为同样的性质。同样的性质。第48页，共52页。而对其触变性而言，右图而对其触变性而言，右图中可以看出温度对两种基质的中可以看出温度对两种基质的变化特性完全不同变化特性完全不同.其原因主要是随着温度的其原因主要是随着温度的升高凡士林的蜡状骨架基质升高凡士林的蜡状骨架基质产生崩解，另一方面，液体产生崩解，另一方面，液体石蜡聚乙烯复合型软膏基质石蜡聚乙烯复合型软膏基质，通
42、常在温度发生变化的条，通常在温度发生变化的条件下能够维持树脂状结构。件下能够维持树脂状结构。第49页，共52页。二、药物制剂的流变性质对生产工艺的影响二、药物制剂的流变性质对生产工艺的影响1.工艺过程放大工艺过程放大一般来说，牛顿流体制剂（如溶液剂、溶液型注射液一般来说，牛顿流体制剂（如溶液剂、溶液型注射液等）较容易完成由小试放大至规模生产。而非牛顿流等）较容易完成由小试放大至规模生产。而非牛顿流体制剂（乳剂、混悬剂、软膏剂等）生产工艺放大就体制剂（乳剂、混悬剂、软膏剂等）生产工艺放大就有一定的难度。有一定的难度。2.混合作用混合作用第50页，共52页。剂型设计和制备工艺过程中流变学的主要应用领域剂型设计和制备工艺过程中流变学的主要应用领域 第51页，共52页。第52页，共52页。
