藥劑學(xué)第7章課件

1、第七章第七章 流變學(xué)基礎(chǔ)流變學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一變形與流動(dòng)一變形與流動(dòng) 流變學(xué)流變學(xué)來(lái)源于希臘，由來(lái)源于希臘，由BinghamBingham和和CrawfordCrawford為了表為了表示液體的流動(dòng)和固體的變形現(xiàn)象而提出來(lái)的概念。示液體的流動(dòng)和固體的變形現(xiàn)象而提出來(lái)的概念。 流變學(xué)主要是研究物質(zhì)的變形和流動(dòng)的一門科學(xué)。流變學(xué)主要是研究物質(zhì)的變形和流動(dòng)的一門科學(xué)。 變形：變形：對(duì)某一物體外加壓力，其內(nèi)部的各部分的形狀和對(duì)某一物體外加壓力，其內(nèi)部的各部分的形狀和體積發(fā)生的變化。主要與固體的性質(zhì)相關(guān)。體積發(fā)生的變化。主要與固體的性質(zhì)相關(guān)。 對(duì)固體施加外力，則固體內(nèi)部存在一種與外力相對(duì)抗

2、的對(duì)固體施加外力，則固體內(nèi)部存在一種與外力相對(duì)抗的內(nèi)力使固體恢復(fù)原狀。此時(shí)在單位面積上存在的內(nèi)力稱為內(nèi)力使固體恢復(fù)原狀。此時(shí)在單位面積上存在的內(nèi)力稱為應(yīng)力（應(yīng)力（StressStress）。）。 由外部應(yīng)力而產(chǎn)生的固體的變形，如除去其應(yīng)力，則固由外部應(yīng)力而產(chǎn)生的固體的變形，如除去其應(yīng)力，則固體恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱為體恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱為彈性（彈性（ElasticityElasticity）。 把這種可逆性變形稱為把這種可逆性變形稱為彈性變形（彈性變形（elastic deformati-elastic deformati-onon），），而非可逆性變形稱為而非可逆性變形稱為塑性變形（塑性變形

3、（plastic deformat- plastic deformat- ionion）。）。 流動(dòng)主要表示液體和氣體的性質(zhì)。流動(dòng)的難易與物質(zhì)本流動(dòng)主要表示液體和氣體的性質(zhì)。流動(dòng)的難易與物質(zhì)本身具有的性質(zhì)有關(guān)，把這種現(xiàn)象稱為身具有的性質(zhì)有關(guān)，把這種現(xiàn)象稱為粘性（粘性（ViscosityViscosity）。）。流動(dòng)也視為一種非可逆性變形過(guò)程。流動(dòng)也視為一種非可逆性變形過(guò)程。 實(shí)際上，某一種物質(zhì)對(duì)外力表現(xiàn)為彈性和粘性雙重特性實(shí)際上，某一種物質(zhì)對(duì)外力表現(xiàn)為彈性和粘性雙重特性（粘彈性）。這種性質(zhì)稱為（粘彈性）。這種性質(zhì)稱為流變學(xué)性質(zhì)流變學(xué)性質(zhì)，對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行，對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行定量解析的學(xué)問(wèn)稱為定量解析

4、的學(xué)問(wèn)稱為流變學(xué)流變學(xué)。二彈性與黏性二彈性與黏性 在流速不太快時(shí)，可將流動(dòng)著的液體視為互相平行移在流速不太快時(shí)，可將流動(dòng)著的液體視為互相平行移動(dòng)的液層叫動(dòng)的液層叫層流（層流（如下圖），由于各層的速度不同，便形如下圖），由于各層的速度不同，便形成速度梯度成速度梯度du/dydu/dy，這是流動(dòng)的基本特征。這是流動(dòng)的基本特征。 表征體系流變性質(zhì)的兩個(gè)基本參數(shù)：表征體系流變性質(zhì)的兩個(gè)基本參數(shù)：1. 1. 在單位液層面積（在單位液層面積（A A）上施加的上施加的使各液層間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外力稱使各液層間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外力稱為為剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱剪切力剪切力（sheari sheari g fo

5、rceg force）, ,單位為單位為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），），單位為單位為S S-1-1，以以D D表示。表示。三三. .粘彈性粘彈性( (Viscoelasticity)Viscoelasticity) 高分子物質(zhì)或分散體系具有高分子物質(zhì)或分散體系具有粘性粘性( (viscosity)viscosity)和和彈性彈性( (elasticity)elasticity)雙重特性，稱之為雙重特性，稱之為粘彈性粘彈性。 應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛( (stress relaxation)stress rel

6、axation)：物質(zhì)被施加一定的壓物質(zhì)被施加一定的壓力而變形，并使其保持一定應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間而減少，力而變形，并使其保持一定應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間而減少，此現(xiàn)象稱為應(yīng)力緩和。此現(xiàn)象稱為應(yīng)力緩和。 蠕變性蠕變性( (creep)creep)：對(duì)物質(zhì)附加一定的重量時(shí)，表現(xiàn)為一對(duì)物質(zhì)附加一定的重量時(shí)，表現(xiàn)為一定的伸展性或形變，而且隨時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為蠕變性。定的伸展性或形變，而且隨時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為蠕變性。 對(duì)于這種粘彈性，我們用彈性模型化的彈簧和把對(duì)于這種粘彈性，我們用彈性模型化的彈簧和把粘性通過(guò)模型的緩沖器的復(fù)合型模型加以表示：粘性通過(guò)模型的緩沖器的復(fù)合型模型加以表示：（一）麥克斯韋爾（一）

7、麥克斯韋爾（MaxwellMaxwell）模型模型（二）福格特（二）福格特（VoigtVoigt）模型模型（三）雙重粘彈性模型（三）雙重粘彈性模型（四）多重粘彈性模型（四）多重粘彈性模型（a）Maxwell因素因素 （b）Voigt因素因素粘彈性的力學(xué)模型粘彈性的力學(xué)模型 時(shí)間時(shí)間t 時(shí)間時(shí)間t （a） (b)Maxwell模型的緩沖應(yīng)力（模型的緩沖應(yīng)力（a）和和Voigt模型的緩沖器（模型的緩沖器（b）一牛頓流動(dòng)一牛頓流動(dòng)牛頓粘度定律：純液體和多數(shù)低分子溶液在層流條件下牛頓粘度定律：純液體和多數(shù)低分子溶液在層流條件下的剪切應(yīng)力（的剪切應(yīng)力（S S）與剪切速度（）與剪切速度（D D）成正比。遵

8、循該法則的）成正比。遵循該法則的液體為牛頓流體。液體為牛頓流體。 式中，式中，粘度或粘度系數(shù)粘度或粘度系數(shù)，是表示流體粘性的物理是表示流體粘性的物理常數(shù)。單位為泊，常數(shù)。單位為泊，1 1P= 0.1NP= 0.1NS S m m-2-2，SISI單位中粘度用單位中粘度用PaPaS S或或 Kg/(mKg/(ms)s)表示。表示。粘度系數(shù)除以密度粘度系數(shù)除以密度得的值得的值（ =/=/）為為動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度（SISI單位為單位為/ /S S）。）。 S1DDAFS或第二節(jié)第二節(jié) 流變性質(zhì)流變性質(zhì) 下表中表示制劑研究中常用的各種液體在下表中表示制劑研究中常用的各種液體在2020條件條件下的粘度。下

9、的粘度。 根據(jù)公式得知牛頓液體的切變速度根據(jù)公式得知牛頓液體的切變速度D D與切變應(yīng)力與切變應(yīng)力S S之間如下圖所示，呈直線關(guān)系且直線經(jīng)過(guò)原點(diǎn)。之間如下圖所示，呈直線關(guān)系且直線經(jīng)過(guò)原點(diǎn)。 ( (a)a)牛頓流動(dòng)牛頓流動(dòng) 二非牛頓流動(dòng)二非牛頓流動(dòng)u 實(shí)際上大多數(shù)液體不符合牛頓粘度定律，如高分子溶液實(shí)際上大多數(shù)液體不符合牛頓粘度定律，如高分子溶液、膠體溶液、乳劑、混懸劑、軟膏以及固、膠體溶液、乳劑、混懸劑、軟膏以及固- -液的不均勻體液的不均勻體系的流動(dòng)。把這種系的流動(dòng)。把這種不遵循牛頓粘度定律的不遵循牛頓粘度定律的物質(zhì)稱為物質(zhì)稱為非牛頓非牛頓流體流體，這種物質(zhì)的流動(dòng)現(xiàn)象稱為這種物質(zhì)的流動(dòng)現(xiàn)象稱為

10、非牛頓流動(dòng)非牛頓流動(dòng)。u 非牛頓流體的剪切速度非牛頓流體的剪切速度D D和剪切應(yīng)力和剪切應(yīng)力S S的變化規(guī)律，經(jīng)作的變化規(guī)律，經(jīng)作圖后可得四種曲線的類型：圖后可得四種曲線的類型：塑性流動(dòng)、假塑性流動(dòng)、脹形塑性流動(dòng)、假塑性流動(dòng)、脹形流動(dòng)、觸變流動(dòng)流動(dòng)、觸變流動(dòng)。u 對(duì)于非牛頓流體可以用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于非牛頓流體可以用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。（一）塑性流動(dòng)（一）塑性流動(dòng)( (plastic flow) plastic flow) 塑性流動(dòng)的流動(dòng)曲線：曲線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，在橫軸塑性流動(dòng)的流動(dòng)曲線：曲線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，在橫軸S S軸上軸上的某處有交點(diǎn)，得屈伏值（的某處有交點(diǎn)，得屈伏值（yield valu

11、eyield value）或降伏值）或降伏值。當(dāng)切變應(yīng)力增加至屈伏值時(shí)，液體開(kāi)始流動(dòng)，切變速度當(dāng)切變應(yīng)力增加至屈伏值時(shí)，液體開(kāi)始流動(dòng)，切變速度D D和切變應(yīng)力和切變應(yīng)力S S呈直線關(guān)系。液體的這種性質(zhì)稱為呈直線關(guān)系。液體的這種性質(zhì)稱為塑性流動(dòng)塑性流動(dòng)。引起液體流動(dòng)的最低剪切應(yīng)力為引起液體流動(dòng)的最低剪切應(yīng)力為屈伏值屈伏值S S0 0： 塑性粘度（塑性粘度（plastic viscosityplastic viscosity）；）；S S0 0屈伏值、致流值或降屈伏值、致流值或降伏值，單位為伏值，單位為dynedyne-2-2。 ( (b)b)塑性流動(dòng)塑性流動(dòng)0SSDn塑性流動(dòng)的特點(diǎn)：不過(guò)原點(diǎn)；有

12、屈伏值塑性流動(dòng)的特點(diǎn)：不過(guò)原點(diǎn)；有屈伏值S0S0；當(dāng)切應(yīng)力當(dāng)切應(yīng)力S S0S S0S S0時(shí)，切變速度時(shí)，切變速度D D和切應(yīng)力呈和切應(yīng)力呈直線關(guān)系。直線關(guān)系。 n在制劑中表現(xiàn)為塑性流動(dòng)的劑型有濃度較在制劑中表現(xiàn)為塑性流動(dòng)的劑型有濃度較高的乳劑和混懸劑。高的乳劑和混懸劑。塑性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖塑性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖（二）假塑性流動(dòng)（二）假塑性流動(dòng)（pseudoplastic flowpseudoplastic flow）隨著隨著S S值的增大粘度下降的流動(dòng)現(xiàn)象稱為值的增大粘度下降的流動(dòng)現(xiàn)象稱為假塑性流動(dòng)假塑性流動(dòng)。 式中，式中，a a 表觀粘度（表觀粘度（apparent viscosit

13、yapparent viscosity）。）。假塑性流動(dòng)的特點(diǎn)：假塑性流動(dòng)的特點(diǎn)：沒(méi)屈伏值；過(guò)原點(diǎn)；切應(yīng)速度增大，沒(méi)屈伏值；過(guò)原點(diǎn)；切應(yīng)速度增大，形成向下彎的上升曲線，粘度下降，液體變稀。形成向下彎的上升曲線，粘度下降，液體變稀。在制劑中表現(xiàn)為假塑性流動(dòng)的劑型有某些親水性高分子溶在制劑中表現(xiàn)為假塑性流動(dòng)的劑型有某些親水性高分子溶液及微粒分散體系處于絮凝狀態(tài)的液體。液及微粒分散體系處于絮凝狀態(tài)的液體。) 1(1nSDna（c c）假塑性流動(dòng)假塑性流動(dòng) 假塑性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖假塑性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖（三）脹性流動(dòng)（三）脹性流動(dòng)（dilatant flowdilatant flow） 脹性流動(dòng)

14、曲線曲線經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，且隨著切變應(yīng)力的增大其粘脹性流動(dòng)曲線曲線經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，且隨著切變應(yīng)力的增大其粘性也隨之增大，表現(xiàn)為向上突起的曲線稱為性也隨之增大，表現(xiàn)為向上突起的曲線稱為脹性流動(dòng)曲線脹性流動(dòng)曲線（dilatant flow curvedilatant flow curve）。）。（d d）脹性流動(dòng)脹性流動(dòng) 脹性液體的流動(dòng)公式：脹性液體的流動(dòng)公式：D= Sn /D= Sn / a a n1n1，為脹性流體；為脹性流體；當(dāng)當(dāng)n n接近接近1 1時(shí)，流動(dòng)接近牛頓流動(dòng)。時(shí)，流動(dòng)接近牛頓流動(dòng)。 脹性流動(dòng)的特點(diǎn)：脹性流動(dòng)的特點(diǎn)：沒(méi)屈伏值；過(guò)原點(diǎn)；切沒(méi)屈伏值；過(guò)原點(diǎn)；切應(yīng)速度很小時(shí)，液體流動(dòng)速度較大，當(dāng)切應(yīng)應(yīng)

15、速度很小時(shí)，液體流動(dòng)速度較大，當(dāng)切應(yīng)速度逐漸增加時(shí)，液體流動(dòng)速度逐漸減小，速度逐漸增加時(shí)，液體流動(dòng)速度逐漸減小，液體對(duì)流動(dòng)的阻力增加，表觀粘度增加，流液體對(duì)流動(dòng)的阻力增加，表觀粘度增加，流動(dòng)曲線向上彎曲。動(dòng)曲線向上彎曲。 在制劑中表現(xiàn)為脹性流動(dòng)的劑型為含有大在制劑中表現(xiàn)為脹性流動(dòng)的劑型為含有大量固體微粒的高濃度混懸劑如量固體微粒的高濃度混懸劑如50%50%淀粉混懸劑淀粉混懸劑、糊劑等。、糊劑等。脹性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖脹性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖三、觸變性三、觸變性 當(dāng)對(duì)普魯卡因、青霉素注射液或某種軟膏劑進(jìn)行攪拌時(shí)當(dāng)對(duì)普魯卡因、青霉素注射液或某種軟膏劑進(jìn)行攪拌時(shí)，由于其粘度下降，故流體易于流動(dòng)。但

16、是，放置一段時(shí)，由于其粘度下降，故流體易于流動(dòng)。但是，放置一段時(shí)間以后，又恢復(fù)原來(lái)的粘性。象這種隨著切變應(yīng)力的下降間以后，又恢復(fù)原來(lái)的粘性。象這種隨著切變應(yīng)力的下降，其粘度下降的物質(zhì)，即在等溫條件下緩慢地恢復(fù)到原來(lái)，其粘度下降的物質(zhì)，即在等溫條件下緩慢地恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的現(xiàn)象稱為狀態(tài)的現(xiàn)象稱為觸變性（觸變性（thixlotropythixlotropy）。）。（e e）觸變流動(dòng)觸變流動(dòng) n產(chǎn)生觸變的原因：產(chǎn)生觸變的原因：對(duì)流體施加切應(yīng)力后，破壞了對(duì)流體施加切應(yīng)力后，破壞了液體內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)切應(yīng)力減小時(shí)，液體又液體內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)切應(yīng)力減小時(shí)，液體又重新恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)，恢復(fù)過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，因

17、重新恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)，恢復(fù)過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，因而上行線和下行線就不重合。而上行線和下行線就不重合。 n觸變流動(dòng)的特點(diǎn)：觸變流動(dòng)的特點(diǎn)：等溫的溶膠和凝膠的可逆轉(zhuǎn)換。等溫的溶膠和凝膠的可逆轉(zhuǎn)換。 n塑性流體、假塑性流體、脹性流體中多數(shù)具有觸塑性流體、假塑性流體、脹性流體中多數(shù)具有觸變性，它們分別稱為觸變性塑性液體、觸變性假變性，它們分別稱為觸變性塑性液體、觸變性假塑性液體、觸變性脹性液體塑性液體、觸變性脹性液體。 其流動(dòng)曲線的特性表現(xiàn)為剪切應(yīng)力的下降曲線，并其流動(dòng)曲線的特性表現(xiàn)為剪切應(yīng)力的下降曲線，并與上升曲線相比向左遷移。在圖上表現(xiàn)為環(huán)狀滯后曲與上升曲線相比向左遷移。在圖上表現(xiàn)為環(huán)狀滯后曲線。也就是

18、說(shuō)，用同一個(gè)線。也就是說(shuō)，用同一個(gè)S S值進(jìn)行比較，曲線下降時(shí)粘值進(jìn)行比較，曲線下降時(shí)粘度低，上升時(shí)被破壞的結(jié)構(gòu)并不因?yàn)閼?yīng)力的減少而立度低，上升時(shí)被破壞的結(jié)構(gòu)并不因?yàn)閼?yīng)力的減少而立即恢復(fù)原狀，而是存在一種時(shí)間差。即所謂的觸變性即恢復(fù)原狀，而是存在一種時(shí)間差。即所謂的觸變性是施加應(yīng)力使其流體產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)，流體的流動(dòng)性暫時(shí)是施加應(yīng)力使其流體產(chǎn)生流動(dòng)時(shí)，流體的流動(dòng)性暫時(shí)性增加。性增加。 觸變性的測(cè)定可以通過(guò)計(jì)算滯后環(huán)狀曲線所包圍的觸變性的測(cè)定可以通過(guò)計(jì)算滯后環(huán)狀曲線所包圍的面積，推測(cè)由觸變流動(dòng)而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的破壞和恢復(fù)原面積，推測(cè)由觸變流動(dòng)而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的破壞和恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)的程度。通過(guò)這種方法可以控制制劑

19、的特性和來(lái)狀態(tài)的程度。通過(guò)這種方法可以控制制劑的特性和產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品的質(zhì)量。（二）影響觸變性的因素（二）影響觸變性的因素1.PH2.溫度溫度3.聚合物濃度聚合物濃度4.聚合物的聯(lián)合應(yīng)用聚合物的聯(lián)合應(yīng)用5.聚合物結(jié)構(gòu)的修飾聚合物結(jié)構(gòu)的修飾6.離子的加入離子的加入7.其他輔料的添加其他輔料的添加體系的觸變性與質(zhì)點(diǎn)的不均勻性和定向性體系的觸變性與質(zhì)點(diǎn)的不均勻性和定向性有關(guān)，針形或片狀質(zhì)點(diǎn)比球狀質(zhì)點(diǎn)易于表有關(guān)，針形或片狀質(zhì)點(diǎn)比球狀質(zhì)點(diǎn)易于表現(xiàn)出觸變性。此外，還受以下條件的影響：現(xiàn)出觸變性。此外，還受以下條件的影響： A-牛頓流體；牛頓流體； B-塑性流體；塑性流體； C-假塑性流體；假塑性流體；D-

20、脹性流體；脹性流體； E-觸變性流體觸變性流體第三節(jié)第三節(jié) 流變性測(cè)定法流變性測(cè)定法測(cè)定高分子液體的粘彈性或流變學(xué)測(cè)定高分子液體的粘彈性或流變學(xué)性質(zhì)，或測(cè)定線性粘彈性函數(shù)通過(guò)以下幾性質(zhì)，或測(cè)定線性粘彈性函數(shù)通過(guò)以下幾個(gè)途徑：個(gè)途徑：1）測(cè)定對(duì)待測(cè)樣品施加微小彎曲作用）測(cè)定對(duì)待測(cè)樣品施加微小彎曲作用r(t)時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力S(t)；2)測(cè)定對(duì)待測(cè)樣品施加應(yīng)力測(cè)定對(duì)待測(cè)樣品施加應(yīng)力S(t)時(shí)所產(chǎn)生時(shí)所產(chǎn)生的彎曲程度的彎曲程度r(t)；3）施加彎曲速度測(cè)定其應(yīng)力施加彎曲速度測(cè)定其應(yīng)力S(t)。 具體測(cè)定方法：1.不隨時(shí)間變化的靜止測(cè)定法，即r0一定時(shí)，施加應(yīng)力S0（一點(diǎn)法）。 只適用于牛

21、頓流體的測(cè)定 一般用毛細(xì)管或落球粘度計(jì)2.旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)定法，對(duì)于膠體和高分子溶液的粘度，其變化主要依賴于剪切速度（多點(diǎn)法） 旋轉(zhuǎn)式、錐板、轉(zhuǎn)筒粘度計(jì) （一）毛細(xì)管粘度計(jì)1=21t1/2t2原理：在一定壓力下，根據(jù)一定容積的流體依靠壓力差或者自身的質(zhì)量，流過(guò)一定長(zhǎng)度和半徑的標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管所需的時(shí)間，計(jì)算出液體的粘度。D二、落球粘度計(jì)法二、落球粘度計(jì)法 落球粘度計(jì)的落球粘度計(jì)的原理是：在含有受原理是：在含有受試液的垂直玻璃管試液的垂直玻璃管內(nèi)（在一定溫度下內(nèi)（在一定溫度下），使玻璃球或鋼），使玻璃球或鋼球自由落下，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質(zhì)量即可求得受試質(zhì)量即可求得受試液的

22、粘度（見(jiàn)右圖液的粘度（見(jiàn)右圖）。 Hoeppler落球粘度計(jì)落球粘度計(jì)測(cè)定方法是將試驗(yàn)液和圓球裝入到玻璃管測(cè)定方法是將試驗(yàn)液和圓球裝入到玻璃管內(nèi)，外圍的恒溫槽內(nèi)注入循環(huán)水保持一定內(nèi)，外圍的恒溫槽內(nèi)注入循環(huán)水保持一定的溫度，使球位于玻璃管上端，然后準(zhǔn)確的溫度，使球位于玻璃管上端，然后準(zhǔn)確地測(cè)定球經(jīng)過(guò)上下兩個(gè)標(biāo)記線的時(shí)間，反地測(cè)定球經(jīng)過(guò)上下兩個(gè)標(biāo)記線的時(shí)間，反復(fù)測(cè)數(shù)次，利用下式計(jì)算得到牛頓液體的復(fù)測(cè)數(shù)次，利用下式計(jì)算得到牛頓液體的粘度。粘度。 式中，式中，t球落下時(shí)經(jīng)過(guò)兩個(gè)標(biāo)記線所需球落下時(shí)經(jīng)過(guò)兩個(gè)標(biāo)記線所需時(shí)間（時(shí)間（sec）；）；Sb、Sf在測(cè)定溫度條件在測(cè)定溫度條件下球和液體的比重；下球和液

23、體的比重；B球本身固有的常球本身固有的常數(shù)。數(shù)。 BSStfb)(三三. .旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)有雙重圓筒形、圓錐圓板型和平行旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)有雙重圓筒形、圓錐圓板型和平行圓板型三種。如圖所示，測(cè)定原理為筒內(nèi)裝入試圓板型三種。如圖所示，測(cè)定原理為筒內(nèi)裝入試驗(yàn)液，然后用特制的旋轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，考察產(chǎn)驗(yàn)液，然后用特制的旋轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，考察產(chǎn)生的彎曲現(xiàn)象，利用作用力求得產(chǎn)生的應(yīng)力。旋生的彎曲現(xiàn)象，利用作用力求得產(chǎn)生的應(yīng)力。旋轉(zhuǎn)裝量中回旋角轉(zhuǎn)裝量中回旋角和彎曲程度和彎曲程度r以及轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)矩M和應(yīng)力和應(yīng)力S之間的關(guān)系如下式所示。之間的關(guān)系如下式所示。 式中，式中，K1、K2常數(shù)。設(shè)常數(shù)。設(shè)

24、為旋轉(zhuǎn)速度，即切為旋轉(zhuǎn)速度，即切變速度。雙重圓筒型主要用于測(cè)定低粘度液體，變速度。雙重圓筒型主要用于測(cè)定低粘度液體，平行圓板型用于測(cè)定高粘度液體。平行圓板型用于測(cè)定高粘度液體。2Kr1KMS (a)雙重圓筒型雙重圓筒型 (b)圓錐圓板形圓錐圓板形 (c)平行圓板型平行圓板型 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)工作原理示意圖旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)工作原理示意圖 各型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)計(jì)算公式如下：各型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)計(jì)算公式如下：（a）型：型： （b）型：型： （c）型型：12222211/2/ ) 1(2RRsssKLRK2313/2KRKRhKRK/2/231圓錐圓錐平板粘度計(jì)法平板粘度計(jì)法 Ferranti-Shirley粘度計(jì)為圓錐粘度

25、計(jì)為圓錐平板粘度計(jì)的平板粘度計(jì)的一種類型。一種類型。Ferranti-Shirley圓錐圓錐平板粘度計(jì)的平板粘度計(jì)的裝置如下圖所示。測(cè)定方法為將試驗(yàn)液放在平板裝置如下圖所示。測(cè)定方法為將試驗(yàn)液放在平板的中央，然后把平板推至上面的圓錐下部，使試的中央，然后把平板推至上面的圓錐下部，使試驗(yàn)液在靜止的平板和旋轉(zhuǎn)的圓錐之間產(chǎn)生切變。驗(yàn)液在靜止的平板和旋轉(zhuǎn)的圓錐之間產(chǎn)生切變。 圓錐圓錐平板粘度計(jì)平板粘度計(jì) 切變速度用每分鐘圓錐旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速來(lái)表示，切變速度用每分鐘圓錐旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速來(lái)表示，切變應(yīng)力通過(guò)刻度讀取，然后用切變應(yīng)力與切變切變應(yīng)力通過(guò)刻度讀取，然后用切變應(yīng)力與切變速度作圖，以下面的公式即可以計(jì)算得到試驗(yàn)

26、液速度作圖，以下面的公式即可以計(jì)算得到試驗(yàn)液的粘度。的粘度。 = 式中，式中，C常數(shù)；常數(shù)；T轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)矩；V每分鐘的每分鐘的旋轉(zhuǎn)數(shù)，即圓錐的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)數(shù)，即圓錐的旋轉(zhuǎn)速度 如果試驗(yàn)液為塑性流動(dòng)的流體，則其塑性粘如果試驗(yàn)液為塑性流動(dòng)的流體，則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來(lái)表示，式中，來(lái)表示，式中，Tf切切變應(yīng)力軸上的轉(zhuǎn)矩；變應(yīng)力軸上的轉(zhuǎn)矩；Cf裝置固有的常數(shù)。裝置固有的常數(shù)。 VTC VTTCUf圓錐圓錐-平板粘度計(jì)與圓筒粘度計(jì)比較有以平板粘度計(jì)與圓筒粘度計(jì)比較有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，對(duì)受切變的整個(gè)試驗(yàn)液，其切變速第一，對(duì)

27、受切變的整個(gè)試驗(yàn)液，其切變速度是相同的（保持定值），因此在測(cè)定過(guò)度是相同的（保持定值），因此在測(cè)定過(guò)程中不產(chǎn)生栓塞。程中不產(chǎn)生栓塞。第二，對(duì)所測(cè)定的試驗(yàn)液的裝樣和取樣非第二，對(duì)所測(cè)定的試驗(yàn)液的裝樣和取樣非常容易；常容易；第三，在整個(gè)測(cè)定過(guò)程中能夠始終保持恒第三，在整個(gè)測(cè)定過(guò)程中能夠始終保持恒定的溫度，而且適用于微量試驗(yàn)液的測(cè)定定的溫度，而且適用于微量試驗(yàn)液的測(cè)定并具有良好的重現(xiàn)性。并具有良好的重現(xiàn)性。四四.制劑流變性的評(píng)價(jià)方法制劑流變性的評(píng)價(jià)方法測(cè)定軟膏、乳劑、雪花膏等半固體制劑的流變性測(cè)定軟膏、乳劑、雪花膏等半固體制劑的流變性質(zhì)，主要用針入度計(jì)質(zhì)，主要用針入度計(jì)(penetrometer)，

28、凝結(jié)拉力凝結(jié)拉力計(jì)計(jì)(curd tensionmeter)和伸展計(jì)和伸展計(jì)(spread meter)進(jìn)行測(cè)定進(jìn)行測(cè)定1。 如圖（如圖（a）所示針入所示針入度計(jì)，主要用于測(cè)定軟度計(jì)，主要用于測(cè)定軟膏等制劑的硬度。其主膏等制劑的硬度。其主要原理為在軟膏表面，要原理為在軟膏表面，測(cè)定圓錐體尖的針頭進(jìn)測(cè)定圓錐體尖的針頭進(jìn)入軟膏體的距離，一般入軟膏體的距離，一般用用0.01mm為一個(gè)單位為一個(gè)單位來(lái)表示。合格的軟膏制來(lái)表示。合格的軟膏制劑通常規(guī)定，其范圍在劑通常規(guī)定，其范圍在200 240個(gè)單位。個(gè)單位。 伸展計(jì)如圖所伸展計(jì)如圖所示，測(cè)定的原示，測(cè)定的原理是在平行板理是在平行板之間裝入試驗(yàn)之間裝入試驗(yàn)

29、液，在一定壓液，在一定壓力條件下通過(guò)力條件下通過(guò)測(cè)定試驗(yàn)液的測(cè)定試驗(yàn)液的擴(kuò)展速度來(lái)求擴(kuò)展速度來(lái)求得試驗(yàn)液的伸得試驗(yàn)液的伸展性能。展性能。 流變學(xué)在藥劑學(xué)中的應(yīng)用流變學(xué)在藥劑學(xué)中的應(yīng)用 流變學(xué)在藥學(xué)研究中的重要意義在于可以應(yīng)用流變學(xué)流變學(xué)在藥學(xué)研究中的重要意義在于可以應(yīng)用流變學(xué)理論對(duì)乳劑、混懸劑、半固體制劑等的劑型設(shè)計(jì)、處方組理論對(duì)乳劑、混懸劑、半固體制劑等的劑型設(shè)計(jì)、處方組成以及制備、質(zhì)量控制等進(jìn)行評(píng)價(jià)。成以及制備、質(zhì)量控制等進(jìn)行評(píng)價(jià)。 如制備醫(yī)療和化妝品用的雪花膏、糊劑、洗滌劑時(shí)必如制備醫(yī)療和化妝品用的雪花膏、糊劑、洗滌劑時(shí)必須調(diào)整適當(dāng)?shù)某矶群蜐?rùn)滑性，才能使其制劑達(dá)到良好的重須調(diào)整適當(dāng)?shù)某矶?/p>

30、和潤(rùn)滑性，才能使其制劑達(dá)到良好的重現(xiàn)性。制備制劑時(shí)選擇的裝置不同，流變學(xué)的性質(zhì)也不一現(xiàn)性。制備制劑時(shí)選擇的裝置不同，流變學(xué)的性質(zhì)也不一樣。而且，如果在制備過(guò)程中制備裝置選擇不當(dāng)，制劑的樣。而且，如果在制備過(guò)程中制備裝置選擇不當(dāng)，制劑的流變學(xué)性能得不到滿意的效果。流變學(xué)性能得不到滿意的效果。 一種物質(zhì)的流變性和變形按其類別可以分兩類：一種一種物質(zhì)的流變性和變形按其類別可以分兩類：一種為牛頓流變學(xué)，另一種為非牛頓流變學(xué)。為牛頓流變學(xué)，另一種為非牛頓流變學(xué)。一、藥物制劑的流變性質(zhì)一、藥物制劑的流變性質(zhì) 藥物的流變性質(zhì)主要有黏性、彈性、硬藥物的流變性質(zhì)主要有黏性、彈性、硬度、粘彈性、屈服性及觸變性等，

31、通常通過(guò)度、粘彈性、屈服性及觸變性等，通常通過(guò)這些可表征并剖析樣品的物理、化學(xué)性質(zhì)及這些可表征并剖析樣品的物理、化學(xué)性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)。與流變特性有關(guān)的制劑性質(zhì)有：穩(wěn)其結(jié)構(gòu)。與流變特性有關(guān)的制劑性質(zhì)有：穩(wěn)定性、可擠出性、涂層型、通針性、滯留性、定性、可擠出性、涂層型、通針性、滯留性、釋控性等。釋控性等。( (一）流變學(xué)在混懸劑中的應(yīng)用一）流變學(xué)在混懸劑中的應(yīng)用 流變學(xué)可應(yīng)用于討論影響混懸液中分散粒子沉降時(shí)的粘流變學(xué)可應(yīng)用于討論影響混懸液中分散粒子沉降時(shí)的粘性及經(jīng)過(guò)振蕩從容器中倒出混懸劑時(shí)的流變性質(zhì)的變化。性及經(jīng)過(guò)振蕩從容器中倒出混懸劑時(shí)的流變性質(zhì)的變化。同時(shí)也可以應(yīng)用于投藥部位的洗劑的伸展性能等方面

32、。混同時(shí)也可以應(yīng)用于投藥部位的洗劑的伸展性能等方面。混懸液在靜止?fàn)顟B(tài)下所產(chǎn)生的切變應(yīng)力，如果只考慮懸浮粒懸液在靜止?fàn)顟B(tài)下所產(chǎn)生的切變應(yīng)力，如果只考慮懸浮粒子的沉降，由于其存在的力很小，故可以忽略不計(jì)。但是子的沉降，由于其存在的力很小，故可以忽略不計(jì)。但是，經(jīng)過(guò)振搖后把制劑從容器中倒出時(shí)可以觀察到存在較大，經(jīng)過(guò)振搖后把制劑從容器中倒出時(shí)可以觀察到存在較大的切變速度。的切變速度。 Mervine Mervine和和ChaseChase提出混懸劑在貯藏過(guò)程中切變速度小提出混懸劑在貯藏過(guò)程中切變速度小，顯示較高的粘性，切變速度變大，顯示較低的粘性。即，顯示較高的粘性，切變速度變大，顯示較低的粘性。即混

33、懸劑在振搖、倒出及鋪展時(shí)能否自由流動(dòng)是形成理想的混懸劑在振搖、倒出及鋪展時(shí)能否自由流動(dòng)是形成理想的混懸劑的最佳條件?；鞈覄┑淖罴褩l件。表現(xiàn)假塑性流動(dòng)的西黃蓍膠、表現(xiàn)假塑性流動(dòng)的西黃蓍膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉等海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉等物質(zhì)，具有上述性能。圖中用物質(zhì)，具有上述性能。圖中用牛頓流體性質(zhì)的甘油為對(duì)照組牛頓流體性質(zhì)的甘油為對(duì)照組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明，甘油的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果說(shuō)明，甘油的粘性作為懸浮粒子的助懸劑較粘性作為懸浮粒子的助懸劑較為理想。如果從容器中到出以為理想。如果從容器中到出以及在皮膚表面涂膜時(shí)其粘度較及在皮膚表面涂膜時(shí)其粘度較高高, ,由于甘油本身的稠度較大由于甘油本身的稠度

34、較大，且吸濕性高，所以不經(jīng)稀釋，且吸濕性高，所以不經(jīng)稀釋則無(wú)法使用。觸變性物質(zhì)在靜則無(wú)法使用。觸變性物質(zhì)在靜置狀態(tài)下可形成凝膠，經(jīng)振搖置狀態(tài)下可形成凝膠，經(jīng)振搖后轉(zhuǎn)變?yōu)橐籂?。后轉(zhuǎn)變?yōu)橐籂睢?右圖表示的是皂土、羧甲基纖右圖表示的是皂土、羧甲基纖維素鈉以及皂土和羧甲基纖維維素鈉以及皂土和羧甲基纖維素鈉混合物的稠度曲線（素鈉混合物的稠度曲線（con-con-sistency curvesistency curve）：皂土具有：皂土具有非常顯著的滯后曲線，且在裝非常顯著的滯后曲線，且在裝入膨潤(rùn)土樣品的容器的翻轉(zhuǎn)試入膨潤(rùn)土樣品的容器的翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，具有較大的觸變性。驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，具有較大的觸變性。而皂土和

35、而皂土和CMCCMC的混合分散液曲的混合分散液曲線，則表現(xiàn)出假塑性流動(dòng)和觸線，則表現(xiàn)出假塑性流動(dòng)和觸變性雙重性質(zhì)。因此，可以通變性雙重性質(zhì)。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)分散液的混合比例，制過(guò)調(diào)節(jié)分散液的混合比例，制成理想的混懸劑的基質(zhì)。成理想的混懸劑的基質(zhì)。 （二）流變學(xué)在乳劑中的應(yīng)用（二）流變學(xué)在乳劑中的應(yīng)用 乳劑在制備和使用過(guò)程中往往會(huì)受到各種切變力的影響乳劑在制備和使用過(guò)程中往往會(huì)受到各種切變力的影響。在使用和制備條件下乳劑的特性是否適宜，主要由制劑。在使用和制備條件下乳劑的特性是否適宜，主要由制劑的流動(dòng)性而定。例如，為了使皮膚科用的制劑或化妝品達(dá)的流動(dòng)性而定。例如，為了使皮膚科用的制劑或化妝品達(dá)

36、到其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，必須調(diào)節(jié)和控制好制劑的伸展性。另外，到其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，必須調(diào)節(jié)和控制好制劑的伸展性。另外，為了使皮膚注射用乳劑容易通過(guò)注射用針頭，且容易從容為了使皮膚注射用乳劑容易通過(guò)注射用針頭，且容易從容器中倒出以及使乳劑的特性適合于工業(yè)化生產(chǎn)工藝的需要器中倒出以及使乳劑的特性適合于工業(yè)化生產(chǎn)工藝的需要，掌握制劑處方對(duì)乳劑流動(dòng)性的影響非常重要。，掌握制劑處方對(duì)乳劑流動(dòng)性的影響非常重要。 乳劑中除了被稀釋成很稀的溶液以外，大部分乳劑主要乳劑中除了被稀釋成很稀的溶液以外，大部分乳劑主要表現(xiàn)為非牛頓流動(dòng)。因此，對(duì)其數(shù)據(jù)的處理或不同系統(tǒng)以表現(xiàn)為非牛頓流動(dòng)。因此，對(duì)其數(shù)據(jù)的處理或不同系統(tǒng)以及各制劑間的定量比較非常困難。及各制劑間的定量比較非常困難。 分散相相關(guān)的幾個(gè)因素主要有相的體積比，粒度分布，分散相相關(guān)的幾個(gè)因素主要有相的體積比，粒度分布，內(nèi)相固有的粘度等。如分散相體積比相對(duì)較低時(shí)（內(nèi)相固有的粘度等。如分散相體積比相對(duì)較低時(shí)（0.050.05以以下），其系統(tǒng)表現(xiàn)為牛頓流動(dòng)，隨著體積比增加系統(tǒng)的流下），其系統(tǒng)表現(xiàn)為牛頓流動(dòng)，隨著體積比增加系統(tǒng)的流動(dòng)性下降，表現(xiàn)為假塑性流動(dòng)。而體積比高的時(shí)候，轉(zhuǎn)變動(dòng)性下降，表現(xiàn)為假塑性流動(dòng)。而體積比高的時(shí)候，轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>