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1、第三章 化妆品流变学第1页，本讲稿共14页什么是流变学？什么是流变学？流动形变当某些熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，当某些熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现既表现粘性粘性流流动动，又表现出，又表现出弹性形弹性形变变，因此称为流，因此称为流体的流变性或流变行为。体的流变性或流变行为。第2页，本讲稿共14页粘粘 同黏：象糨糊或胶水等所具有的、能使一个同黏：象糨糊或胶水等所具有的、能使一个物质附着在另一个物体上的性质。物质附着在另一个物体上的性质。弹弹 由于物体的弹性作用使之射出去。由于物体的弹性作用使之射出去。弹簧弹簧 利用材料的弹性作用制得的零件，在外力作用利用材料的弹性作用制得
2、的零件，在外力作用下能发生形变（伸长、缩短、弯曲、扭转等），除去下能发生形变（伸长、缩短、弯曲、扭转等），除去外力后又恢复原状。外力后又恢复原状。3.1 粘弹性概念粘弹性概念1、普通粘、弹概念、普通粘、弹概念第3页，本讲稿共14页形变对时间不存在依赖性形变对时间不存在依赖性虎克定律虎克定律 Hookes law弹性模量弹性模量 E EElastic modulusElastic modulusIdeal elastic solid 理想弹性体理想弹性体第4页，本讲稿共14页外力除去后完全不回复牛顿定律牛顿定律Newtons lawNewtons law粘度粘度 ViscosityViscosi
3、tyIdeal viscous liquid 理想粘性液体理想粘性液体第5页，本讲稿共14页3.2 流动的方式流动的方式对于纯液体和低分子量化合物的溶液等简单液体，满足牛顿对于纯液体和低分子量化合物的溶液等简单液体，满足牛顿定律，称为定律，称为牛顿流体牛顿流体，其特点，其特点是粘度只与温度有关，不受剪切是粘度只与温度有关，不受剪切速率的影响。速率的影响。大多数化妆品属于浓分散体系，流变性较复杂，不再符合牛顿大多数化妆品属于浓分散体系，流变性较复杂，不再符合牛顿公式，即公式，即/D/D不是常数不是常数，称为，称为非牛顿流体非牛顿流体。以剪切应力。以剪切应力对剪切对剪切速率作图，可得到以下各种曲线
4、流变曲线。速率作图，可得到以下各种曲线流变曲线。第6页，本讲稿共14页非牛顿流体中非牛顿流体中流动行为流动行为与时间无关与时间无关的包括：的包括：假塑性（剪切变稀）假塑性（剪切变稀）膨胀性（剪切变浓）膨胀性（剪切变浓）和和宾汉流体宾汉流体第7页，本讲稿共14页（1）假塑性流体假塑性流体大多数乳化体化妆品都表现出假塑性的流动行为，即粘度随大多数乳化体化妆品都表现出假塑性的流动行为，即粘度随剪切速率增加而下降，也就是说流动越快越显得稀，最终达剪切速率增加而下降，也就是说流动越快越显得稀，最终达到恒定的最低值。到恒定的最低值。产生假塑性流动行为的原因是产生假塑性流动行为的原因是：体系在流动时各液层间
5、总存在一定：体系在流动时各液层间总存在一定的速度梯度，体系中细而长的高聚物分子和一些长链的有机分子若的速度梯度，体系中细而长的高聚物分子和一些长链的有机分子若同时穿过几个流速不等的液层时，同一个分子的各个部分就要以不同时穿过几个流速不等的液层时，同一个分子的各个部分就要以不同速度前进，这种情况是不能持久的。故在流动时，每个长链分子同速度前进，这种情况是不能持久的。故在流动时，每个长链分子总是力图使自己全部进入同一流速的流层，这样就导致了总是力图使自己全部进入同一流速的流层，这样就导致了大分子在大分子在流动方向上的取向流动方向上的取向，从而降低了流动阻力，即粘度下降。，从而降低了流动阻力，即粘度
6、下降。3.2.1 流动行为与时间无关的非牛顿流体流动行为与时间无关的非牛顿流体第8页，本讲稿共14页（2）膨胀性流体膨胀性流体即即剪切变稠剪切变稠。在化妆品中极为少见，常发生在一些高聚物分散。在化妆品中极为少见，常发生在一些高聚物分散体系中，在这些体系中，颗粒必须是分散的，而不是聚结的，体系中，在这些体系中，颗粒必须是分散的，而不是聚结的，且分散相的浓度相当大，当受到切应力作用时，可能引起体系且分散相的浓度相当大，当受到切应力作用时，可能引起体系中微结构的重排，以致流动的阻力随剪切速率而增加。中微结构的重排，以致流动的阻力随剪切速率而增加。（3）宾汉流体宾汉流体在受到的剪切应力小于某一临界值在
7、受到的剪切应力小于某一临界值y y时不发生流动，相当于时不发生流动，相当于虎克固体，而当超过虎克固体，而当超过y后，则可像牛顿流体一样流动：后，则可像牛顿流体一样流动：(100s）时时，式中，式中右右边边第二第二项项可忽略不可忽略不计计。第11页，本讲稿共14页第12页，本讲稿共14页（2）Brookfield（博力飞）粘度计（博力飞）粘度计是一种主要测定非牛顿流动粘性液体的实用粘度计。测定的是动态粘度。均是一种主要测定非牛顿流动粘性液体的实用粘度计。测定的是动态粘度。均通过一个经校验过的铍通过一个经校验过的铍-铜合金的弹簧带动一个转子在流体中持续旋转，旋转铜合金的弹簧带动一个转子在流体中持续
8、旋转，旋转扭矩传感器测得弹簧的扭变程度即扭矩，它与浸入样品中的转子被粘性拖拉扭矩传感器测得弹簧的扭变程度即扭矩，它与浸入样品中的转子被粘性拖拉形成的阻力成比例，扭矩因而与液体的粘度也成正比。形成的阻力成比例，扭矩因而与液体的粘度也成正比。转子转子弹簧弹簧同步电动机同步电动机指针指针液体液体原理示意图与仪器实图原理示意图与仪器实图第13页，本讲稿共14页粘度测试过程中应注意的有关问题：粘度测试过程中应注意的有关问题：A、被测样品应是完全均匀的，且不含有夹带的空气和外来杂质；、被测样品应是完全均匀的，且不含有夹带的空气和外来杂质；B、粘度测量应在恒温下进行粘度测量应在恒温下进行；C、所加的剪切应力只能使体系形成层流，而不会形成湍流；、所加的剪切应力只能使体系形成层流，而不会形成湍流；D、所有粘度读数应在达到稳定态时读取；、所有粘度读数应在达到稳定态时读取；E、在实验条件下，样品不应表现出明显的弹性，若观察到弹性，、在实验条件下，样品不应表现出明显的弹性，若观察到弹性，应在十分低的剪切速率下进行粘度的测定或弹性的测定。应在十分低的剪切速率下进行粘度的测定或弹性的测定。第14页，本讲稿共14页