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1、第十四章第十四章:流变学流变学（rheology）基础基础第一节 概述 物体在外力作用下所表现出的变形与流动称为流变性流变性第1页/共24页（一）研究内容第十四章第十四章:流变学基础流变学基础1.变形：弹性变形：可逆变形 塑性变形：非可逆变形2.流动：液体和气体的性质之一第2页/共24页3 液体受应力作用变形，即液体受应力作用变形，即流动流动，是不可逆过程。是不可逆过程。粘性粘性(viscosity)是液体内部所在的是液体内部所在的阻碍液体流动的摩擦力，称阻碍液体流动的摩擦力，称内摩内摩擦擦。D为为剪切速度剪切速度(rate of shear),各液各液层的速度不同而产生的速度梯度层的速度不同
2、而产生的速度梯度D=dv/dy剪切应力剪切应力（S）：使液层产生相对）：使液层产生相对运动需施加外力，在单位面积上运动需施加外力，在单位面积上所需施加的这种力称剪切应力。所需施加的这种力称剪切应力。（二）剪切速度与剪切应力第3页/共24页第4页/共24页第十四章第十四章:流变学基础流变学基础 1 牛 顿 流 动2 非 牛 顿 流 动 1)塑 性 流 动 2)假 塑 性 流 动 3)胀 性 流 动3 触 变 流 动第二节 流变性质分类第5页/共24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6页/共24页第十
3、四章第十四章:流变学基础流变学基础一、牛顿流动牛顿黏度定律：在层流条件下的剪切应力与剪切速度成正比流动方程：D=S/特点：1.它的切变速度与剪切应力之间是通过原点的直线关系；2.斜率为1/，所以温度一定时，其黏度是一个常数，与D 无关，即黏度只是温度的函数(反比)。第7页/共24页第十四章第十四章:流变学基础流变学基础 大多数液体不是牛顿流动。切变速度与切变应力之大多数液体不是牛顿流动。切变速度与切变应力之间不是通过原点的直线关系，温度一定时黏度不是常数。间不是通过原点的直线关系，温度一定时黏度不是常数。非牛顿液体按流动曲线性质不同，分为三种。非牛顿液体按流动曲线性质不同，分为三种。黏度曲线黏
4、度曲线(viscosity curve)或流动曲线或流动曲线(flow curve):把切变速度把切变速度D随剪切应力随剪切应力S而变化的规律绘制成而变化的规律绘制成的曲线。的曲线。流动方程式流动方程式(rheological equation):表示流动曲线表示流动曲线形状的数学关系式。形状的数学关系式。二、非牛顿流动第8页/共24页1.塑性流动（plastic flow）1)曲线不经过原点；2)在横轴剪切应力S轴上有一交点(S1)；3)存在屈服值（S0，引起塑性液体流动的最低剪切应力）当剪切应力小于屈服值时液体在剪切应力作用下不流动,而表现为弹性变形;当剪切应力大于屈服值时液体开始流动，而
5、发生塑性变形，此时D与S呈直线关系，为定值；4)其流动公式为D=(SS0)/二、非牛顿流动第9页/共24页10 塑性流体的结构变化示意图第10页/共24页2.假塑性流动假塑性流动（pseudoplastic flow）1)随剪切应力的增大，随剪切应力的增大，下降；下降；2)曲线通过原点为准塑性流动；曲线通过原点为准塑性流动；3)其流动公式为其流动公式为D=Sn/a n是指数，是指数，n1,它越大非牛顿性越大它越大非牛顿性越大 a：表观黏度：表观黏度4)原因：随原因：随S增大，分子长轴按流动方向有序排列增大，分子长轴按流动方向有序排列二、非牛顿流动第11页/共24页假塑性流体的结构变化示意图第1
6、2页/共24页3.胀性流动：1)曲线通过原点；2)随S增大，增大。有切变稠化现象，所以剪切应力大流动性差；3)其流动公式为D=Sn/a 其中n1;4)原因二、非牛顿流动第13页/共24页胀性流体的结构变化示意图第14页/共24页触变流动：触变流动：1)随着剪切应力变大，黏度下降，剪切应力消除后随着剪切应力变大，黏度下降，剪切应力消除后黏度在等温条件下缓慢地恢复到原来状态，此现黏度在等温条件下缓慢地恢复到原来状态，此现象称为象称为触变性触变性；2)曲线为环状滞后曲线（施加应力使流体产生流动，曲线为环状滞后曲线（施加应力使流体产生流动，流体的黏度下降，流动性增加，而停止流动时，流体的黏度下降，流动
7、性增加，而停止流动时，并不因应力的减少而立即恢复原状，而是存在一并不因应力的减少而立即恢复原状，而是存在一定的时间差）定的时间差）3)原因：原因：三、触变流动第15页/共24页黏弹性(viscoelasticity)：高分子物质或分散体系，具有黏性(viscosity)和弹性(elasticity)双重特性，这种性质称为黏弹性.应力缓和(stress relaxation)：物质被施加一定的压力而变形，并使其保持一定变形时，应力随时间而减少，此现象称为应力缓和。蠕变性(creep)：对物质附加一定的重量时，表现为一定的伸展性或形变，而且随时间发生变化，此现象称为蠕变性。三、粘弹性与蠕变性第17
8、页/共24页第十四章第十四章:流变学基础流变学基础第三节 蠕变性质的测定方法落球黏度计旋转黏度计圆锥平板黏度计第18页/共24页19 蠕变性质的测定方法蠕变性质的测定方法第19页/共24页20 流流流流变变学在学在学在学在药剂药剂学中广泛学中广泛学中广泛学中广泛应应用，特用，特用，特用，特别别是在混是在混是在混是在混悬剂悬剂、乳、乳、乳、乳剂剂、胶体溶液、胶体溶液、胶体溶液、胶体溶液、软软膏膏膏膏剂剂和栓和栓和栓和栓剂剂中。中。中。中。一、在混一、在混一、在混一、在混悬剂悬剂中的中的中的中的应应用：用：用：用：例如：例如：例如：例如：具有具有具有具有触触触触变变性性性性的助的助的助的助悬剂对悬剂对混混混混悬剂悬剂的的的的稳稳定性十分有利定性十分有利定性十分有利定性十分有利 使用使用使用使用混合混合混合混合助助助助悬剂悬剂制得理想混制得理想混制得理想混制得理想混悬剂悬剂。二、在乳二、在乳二、在乳二、在乳剂剂中的中的中的中的应应用：用：用：用：三、在半固体制三、在半固体制三、在半固体制三、在半固体制剂剂中的中的中的中的应应用：用：用：用：第四节 流变学在药剂学中的应用第20页/共24页 思考题思考题:1叙述流体的流动类型叙述流体的流动类型,并画图表示并画图表示.第23页/共24页感谢您的观看！第24页/共24页