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1、流变学相关知识及其在药剂学中的应用简介1. 流变学(Rheology)定义：研究物质流动和变形的科学。2. 流变学的发展 1676年，胡可定律：弹性固体(形变与受力成正比) 1687年，牛顿定律：粘性液体(流动助力与流动速度成正比) 1905年，爱因斯坦：悬浮液粘度方程 1920年，宾汉(bingham)提出流变学概念 1945年，首台旋转粘度计问世 1951年内，首台旋转流变仪问世3. 流变学中相关概念粘性(viscosity):流体在外力作用下质点间相对运动而产生的阻力；变形(deformation):对某一物体施加压力时，其内部各部分的形状和体积发 生变化的过程；应力(stress):对
2、固体施加外力，固体内部存在一种与外力相对抗的内力而使 固体保持原状，此时单位面积上存在的内力称为应力；弹性(elasticity):物体在外力作用下发生变形，当外力解除后恢复到原来的 形状的性质；塑性(plasticity):当外力消除后不能恢复到原有的形状的性质； 弹性变形(elastic deformation):可逆的形状变化； 塑性变形(plastic deformation)：非可逆的形状变化；屈服值S0(yield value):能引起变形或流动的最小应力称为屈服值； 剪切应变(shearing strain)和剪切应力(shearing stress):固定固体立方 体地面，当对
3、顶部A沿切线方向施加压力F时，物体以一定速度v发生变形。这 种变形称为剪切应变(shearing strain)?。单位面积上的作用力F/A称为剪 切应力(shearing stress) S。理想固体中，剪切应力与剪切应变之间符合：胡可定律：S=YG，式中，S为剪 切应力；Y为剪切应变；G为剪切模量(shearing module：指单位剪切应变所 需要的剪切应力)对液体：受剪切力F作用即流动，是不可逆过程。对于理想液体，S与D成正比，即牛顿粘性定律S= n dv/dx=nDOrD= 1/ns, 式中，n是粘度，单位Pa-s粘弹性（viscoelasticity）:系指物体具有粘性和弹性双重
4、特性，具有这样性 质的物体称为粘弹体，如软膏剂、凝胶剂；蠕变（creep）:把一定大小应力施加于粘弹体时，物体的形变随时间而逐渐增 加的现象。即应力不变而外形发生变化。详细介绍1.流体的分类1.1 I牛顿流体理想液体服从牛顿粘性法则即剪切速率D与剪切应力S成正比：S=nD，式中，D 为剪切速率；、为剪切应力，n为黏度单位Pas，1Pas=10P（泊）；特点 一般为低分子溶液或高分子稀溶液；剪切速率D与剪切应力S成正比，直线通过原点，斜率的倒数为粘度;在一定温度下，牛顿流体的粘度n为常数，它只是温度的函数，随温度升高 而减小。1.2 |非牛顿流体定义：不符合牛顿定律的液体，如乳剂、混悬剂、高分子
5、溶液、胶体溶液、软膏 剂等流变曲线（rheogram）:剪切速度D随剪切应力S而变化的规律绘制成的曲线， 不是直线。类型塑性流体：流变曲线不经过原点；有屈服值S；当切变应力S S时，永久变形；切变速度D和切变应力呈直线 关系。0特点: 当剪切应力低于S以下时，液体在剪切应力的作用下不发生流动，不表现为液 体的性质，而表现为弹性物质；当剪切应力增加且超过S时，液体开始流动，剪 切速度D与剪切应力S呈直线关系，液体的这种性质称塑性(plastisity)。 制剂中表现为塑性流动的剂型有浓度较高的乳剂、混悬剂、单糖浆和涂剂等。 假塑性流体(pseudoplastic fluid) 不存在屈服值，只要
6、施加应力就发生流动，通过原点； 剪切速度增大，粘度下降，液体变稀，形成凸向剪切应力S轴的流变曲线； 剪切稀化(shear-thinning)0 隘了 L 制剂中表现为假塑性流体的剂型有某些亲水性高分子溶液及微粒分散体系出于絮凝状态的液体，如MC、西黄蓍胶、海藻酸钠等链状高分子的1%的水溶液。胀性流体(dilatant fluid) 没有屈服值，曲线经过原点； 剪切速度很小时，液体流动速度较大，当剪切速度逐渐增加时，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，流动曲线凸向D轴。 剪切稠化(爬杆现象)(shear-thinkening) 制剂中表现为胀性流动的剂型为含有大量固体颗粒
7、的高浓度混悬剂如50%淀 粉混悬剂、糊剂等。 触变性流体(thixlotropy fluid) 触变性是指当体系搅动时成为流体，而停止搅动时逐渐变稠甚至胶凝，而不是 立即恢复到原来的状态，期间有一过程。 触变性流体的流变曲线为一环状曲线，其上行线和下行线不重合，构成滞后环 (hysteresis loop)，滞后环面积的大小反映了触变性的大小。 产生原因：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，液体又重新恢复到原有结构，但恢复过程所需时间较长，因而上行线和下行 线就不重合。一冬神用心励淀体it剧曲照 特点：等温的溶液和凝胶的可逆转换；塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多
8、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。.流体流动曲线A-牛顿流体；B-塑性流体；C-假塑性流体；D-胀性流体；E-触变性流体.各流体典型代表物质 牛顿流体(Newtonian)矿物油、水、蜂蜜、甘油、硅油等非牛顿流体（Non-Newtonian）假塑性流体：润手乳液、油墨、香波 膨胀性流体：玉米淀粉、陶瓷泥浆、水泥 塑性流体：番茄酱、蛋黄酱 触变性流体：乳胶涂料2.流变性的测定方法2.1 I简单测试 铲刀试验（trowel test） 手指试验（finger test）2.2 I Bostwick 稠度计2.3 I粘度计的种类粘度计毛细管粘度计1106力
9、口压式（binghanm）NF, NNF10-2103流下式（。stwald,ubbeloNF, NNF103108hode)压出式（nason）NF, NNF1105落球式粘度计（hoppler）NF10广109平板塑性粘度计（D）NNF10-21012测定类型粘度）范围旋转圆筒式粘度计外筒旋转式(coutte,gre en)NF，NNF外筒静止式（stormer）NF，NNF内筒旋转式（rookfield）BNF，NNF锥体平板旋转粘度计（feNNF10rrandi)注：NF牛顿流体；NNF非牛顿流体3流变学在药剂学中的应用3.1流变学在药剂中广泛应用，特别是在混悬剂、乳剂、胶体溶液、软膏
10、剂和凝胶剂 以及新型药物传递系统中3.2处方设计、制备工艺、设备选择、贮存稳定性及包装等。3.3 I在混悬剂中的应用混悬剂中分散粒子沉降时的粘性、振摇后从容器中倾倒时流变性的变化；具有触变性的助悬剂对混悬剂的稳定性十分有利；使用混悬剂时应选择具有塑性和假塑性流动的高分子化合物混合使用为佳；3.4 I在乳剂中的应用乳剂为热力学不稳定体系，控制流变特性使乳剂稳定；皮肤科用及化妆品使用中的涂展性；注射用乳剂的通针性；具有触变性有利于乳剂的稳定等；通过比较触变曲线和屈服值等进行处方改进和QC测试。常用于乳液、软膏剂的 开发和检验。3.5I在半固体制剂中的应用软膏剂使用及制备均有关。如皮肤用伸展性及粘附性；从瓶或管中挤出难易程度；制备时与液体的混合是否均匀；药物从基质中的释放等等。3.6 I小结液体 混合；-由剪切引起的分散系粒子的粉碎；容器中的液体的流出和流入；通过管道输送液体的生产过程；分散体系的物理稳定性。半固体皮肤表面上产品的铺展性和粘附性；从瓶或管状容器中产品的挤出；与液体能够混合的固体量；产品表面的光洁度。固体压粉或填充散粉时粉体的流动；粉末状（片状或颗粒状）固体充填性;制备工艺装量的生产能力；操作效率的提高。
