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1、第七章第七章 流变学根底流变学根底(jch)(jch)第一页，共五十三页。第一节第一节 概概 述述一变形与流动一变形与流动 流流变变学学来来源源于于希希腊腊，由由BinghamBingham和和CrawfordCrawford为为了了表表示液体的流动和固体的变形现象而提出来的概念。示液体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。变变形形：对对某某一一物物体体外外加加压压力力，其其内内部部的的各各局局部部的的形形状状和体积发生的变化。主要与固体的性质相关。和体积发生的变化。主要与固体的性质相关。对对固固体体施施加
2、加外外力力，那那么么固固体体内内部部存存在在一一种种与与外外力力相相对对抗抗的的内内力力使使固固体体恢恢复复原原状状。此此时时(c(c sh)sh)在在单单位位面面积积上上存存在的内力称为应力在的内力称为应力StressStress。第二页，共五十三页。由外部应力而产生的固体的变形，如除去其应力，那么固体由外部应力而产生的固体的变形，如除去其应力，那么固体恢复原状，这种性质称为弹性恢复原状，这种性质称为弹性ElasticityElasticity。把这种可逆性变形称为弹性变形把这种可逆性变形称为弹性变形elastic deformati-elastic deformati-onon，而非可逆性
3、变形称为塑性变形，而非可逆性变形称为塑性变形plastic deformat-plastic deformat-ionion。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，把这种现象称为粘性有的性质有关，把这种现象称为粘性ViscosityViscosity。流动也。流动也视为一种非可逆性变形过程。视为一种非可逆性变形过程。实际上，某一种物质对外力表现实际上，某一种物质对外力表现(bioxin)(bioxin)为弹性和粘性双为弹性和粘性双重特性粘弹性。这种性质称为流变学性质，对这种现象进重特性粘弹性。这种性质称为流变学性质
4、，对这种现象进行定量解析的学问称为流变学。行定量解析的学问称为流变学。第三页，共五十三页。二弹性与黏性二弹性与黏性 在在流流速速不不太太快快时时，可可将将流流动动着着的的液液体体视视为为互互相相平平行行移移动动的的液液层层叫叫层层流流如如以以下下图图，由由于于各各层层的的速速度度不不同同，便便形形成成(xngchng)(xngchng)速速度度梯梯度度du/dydu/dy，这这是是流流动动的的根根本本特特征。征。表征体系流变性质表征体系流变性质(xngzh)(xngzh)的两个的两个根本参数：根本参数：1.1.在单位液层面积在单位液层面积A A上施加的使上施加的使各液层间产生相对运动的外力称为
5、剪各液层间产生相对运动的外力称为剪切应力，简称剪切力切应力，简称剪切力sheari g sheari g forceforce,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，单位为位为S-1S-1，以，以D D表示。表示。第四页，共五十三页。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
6、之为粘弹性粘弹性。应力松弛应力松弛(stress relaxation)stress relaxation)：物质被施加一定物质被施加一定(ydng)(ydng)的压力而的压力而变形，并使其保持一定变形，并使其保持一定(ydng)(ydng)应力时，应力随时间而减少，此现象称为应力时，应力随时间而减少，此现象称为应力缓和。应力缓和。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。伸展性或形变，而且随时间变化，此现象称为蠕变性。第五页，共五十三页。对对于于这这种种粘粘弹弹性性，我我们们
7、(w(w men)men)用用弹弹性性模模型型化化的的弹弹簧和把粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示：簧和把粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示：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六页，共五十三页。aMaxwell因素因素bVoigt因素因素粘弹性的力学粘弹性的力学(lxu)模型模型第七页，共五十三页。时间时间(shjin)t时间时间ta(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第八页，共五十三页。一牛顿
8、流动一牛顿流动牛牛顿顿粘粘度度定定律律：纯纯液液体体和和多多数数(dush)低低分分子子溶溶液液在在层层流流条条件件下下的的剪剪切切应应力力S与与剪剪切切速速度度D成成正正比。遵循该法那么的液体为牛顿流体。比。遵循该法那么的液体为牛顿流体。式式中中，粘粘度度或或粘粘度度系系数数，是是表表示示流流体体粘粘性性的的物物理理常常数数。单单位位为为泊泊，1P=0.1NSm-2，SI单单位位中中粘粘度度用用PaS或或Kg/(ms)表表示示。粘粘度度系系数数除除以以密密度度得得的的值值=/为动力粘度为动力粘度SI单位为单位为/S。第二节第二节 流变流变(li bin)(li bin)性质性质第九页，共五十
9、三页。下表中表示下表中表示(biosh)(biosh)制剂研究中常用的各种液体在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。第十页，共五十三页。根根据据公公式式得得知知牛牛顿顿液液体体的的切切变变速速度度D D与与切切变变应应力力S S之之间间如如以以下图所示，呈直线关系下图所示，呈直线关系(gun x)(gun x)且直线经过原点。且直线经过原点。(a)a)牛顿牛顿(ni dn)(ni dn)流动流动第十一页，共五十三页。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
10、膏以及固胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀体系的流液的不均匀体系的流动。把这种动。把这种不遵循牛顿粘度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，经作图后可的变化规律，经作图后可得四种曲线得四种曲线(qxin)(qxin)的类型：的类型：塑性流动、假塑性流动、胀形流动、塑性流动、假塑性流动、胀形流动、触变流动触变流动。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。第十二页，
11、共五十三页。一塑性流动一塑性流动(plastic flow)(plastic flow)塑塑性性流流动动的的流流动动曲曲线线：曲曲线线不不经经过过原原点点，在在横横轴轴S S轴轴上上的的某某处有交点，得屈伏值处有交点，得屈伏值yield valueyield value或降伏值。或降伏值。当当切切变变(qi(qi bin)bin)应应力力增增加加至至屈屈伏伏值值时时，液液体体开开始始流流动动，切切变变(qi(qi bin)bin)速速度度D D和和切切变变应应力力S S呈呈直直线线关关系系。液液体体的的这这种种性性质质称称为为塑塑性性流流动动。引引起起液液体体流流动动的的最最低低剪剪切切应应力
12、力为为屈屈伏伏值值S0S0：塑性粘度塑性粘度(zhn d)(zhn d)plastic viscosityplastic viscosity；S0S0屈伏值、致流值或降伏值，单位屈伏值、致流值或降伏值，单位为为dynedyne-2-2。(b)b)塑性塑性(sxng)(sxng)流流动动第十三页，共五十三页。n塑性流动塑性流动(lidng)(lidng)的特点：不过原点；有屈伏值的特点：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和切应力和切应力呈直线关系。呈直线关系。n在制剂中表现为塑性流动的剂型有浓度较高在制剂中表现为塑性流动的剂型有浓度
13、较高的乳剂和混悬剂。的乳剂和混悬剂。第十四页，共五十三页。塑性塑性(sxng)流体的结构变化示意图流体的结构变化示意图第十五页，共五十三页。二假塑性流动二假塑性流动pseudoplastic flowpseudoplastic flow随着随着S S值的增大粘度下降的流动现象称为假塑性流动。值的增大粘度下降的流动现象称为假塑性流动。式中，式中，a a 表观粘度表观粘度apparent viscosityapparent viscosity。假假塑塑性性流流动动的的特特点点：没没屈屈伏伏值值；过过原原点点；切切应应速速度度(sd)(sd)增增大大，形形成成向下弯的上升曲线，粘度下降，液体变稀。向
14、下弯的上升曲线，粘度下降，液体变稀。在在制制剂剂中中表表现现为为假假塑塑性性流流动动的的剂剂型型有有某某些些亲亲水水性性高高分分子子溶溶液液及及微微粒粒分分散体系处于絮凝状态的液体。散体系处于絮凝状态的液体。c c 假假 塑塑 性性 流流 动动(lidng)(lidng)第十六页，共五十三页。假塑性流体的结构假塑性流体的结构(jigu)变化示意图变化示意图第十七页，共五十三页。三胀性流动三胀性流动(lidng)(lidng)dilatant flowdilatant flow 胀胀性性流流动动曲曲线线曲曲线线经经过过原原点点，且且随随着着切切变变应应力力的的增增大大其其粘粘性性也也随随之之增增
15、大大，表表现现为为向向上上突突起起的的曲曲线线称称为为胀胀性性流流动曲线动曲线dilatant flow curvedilatant flow curve。d d 胀胀 性性 流流 动动(lidng)(lidng)胀性液体的流动胀性液体的流动(lidng)(lidng)公式：公式：D=Sn/D=Sn/a a n1n1，为胀性流体；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。第十八页，共五十三页。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，液体流动速度较大应速度很小时，液体流动速度较大(jio d)(jio d)，当切
16、，当切应速度逐渐增加时，液体流动速度逐渐减小，应速度逐渐增加时，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。糊剂等。第十九页，共五十三页。胀性流体的结构胀性流体的结构(jigu)变化示意图变化示意图第二十页，共五十三页。三、触变性三、触变性 当当对对普普鲁鲁卡卡因因、青青霉霉素素注注射射液液或或某某种种软软膏膏剂剂进进行行搅搅拌拌时时，由由于于
17、其其粘粘度度下下降降，故故流流体体易易于于流流动动。但但是是，放放置置(fngzh)(fngzh)一一段段时时间间以以后后，又又恢恢复复原原来来的的粘粘性性。象象这这种种随随着着切切变变应应力力的的下下降降，其其粘粘度度下下降降的的物物质质，即即在在等等温温条条件件下下缓缓慢慢地地恢恢复复到到原原来状态的现象称为触变性来状态的现象称为触变性thixlotropythixlotropy。e e 触触 变变 流流 动动(lidng)(lidng)第二十一页，共五十三页。产生触变的原因：产生触变的原因：对流体施加切应力后，破坏了液体内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
18、又重新恢复原有结部的网状结构，当切应力减小时，液体又重新恢复原有结构，恢复过程所需时间构，恢复过程所需时间(shjin)(shjin)较长，因而上行线和下行线较长，因而上行线和下行线就不重合。就不重合。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。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、它们分别称为触变性塑性液体、触变性假塑性液体、触变性胀性液体触变性胀性液体。第二十二页，共五十三页。其流动曲线的特性表现为剪切应力的下降曲线，并与其流动曲线的特性表现为
19、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，用同一个就是说，用同一个S S值进行比较，曲线下降时粘度低，上值进行比较，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，升时被破坏的结构并不因为应力的减少而立即恢复原状，而是存在一种时间差。即所谓而是存在一种时间差。即所谓(suwi)(suwi)的触变性是施加应的触变性是施加应力使其流体产生流动时，流体的流动性暂时性增加。力使其流体产生流动时，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
20、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态积，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质量。的程度。通过这种方法可以控制制剂的特性和产品的质量。第二十三页，共五十三页。二影响二影响(yngxing)触变性的因素触变性的因素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.离子的参加离子的参加7.其他辅料其他辅料(f lio)的添加的添加体系的触变性与质点的不均匀体系的触变性与质点的不均匀(jnyn)性和定向性性和定向性有关，针形或片状质点比球状质点
21、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：第二十四页，共五十三页。A-牛顿流体；牛顿流体；B-塑性塑性(sxng)流体；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二十五页，共五十三页。第三节第三节流变性测定法流变性测定法第二十六页，共五十三页。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测定对待测定对待(dudi)测样品施加微小弯曲作测样品施加微小弯曲作用用r(t)时所产生
22、的应力时所产生的应力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)。第二十七页，共五十三页。具体测定方法：1.不随时间(shjin)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 第二十八页，共五十三页。一毛细管粘度计1=21t1/2t2原理：在一定压力(yl)下，根据一定容积的流体依靠压力(yl)差或者自身的质量，流
23、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第二十九页，共五十三页。二、落球粘度计法二、落球粘度计法 落落球球粘粘度度计计的的原原理理是是：在在含含有有受受试试液液的的垂垂直直玻玻璃璃管管内内在在一一定定温温度度下下，使使玻玻璃璃球球或或钢钢球球自自由由落落下下，由由球球的的落落下下速速度度(sd)(sd)和和球球的的质质量量即即可可求求得得受受试试液液的的粘粘度度见右图。见右图。Hoeppler落球粘度计落球粘度计第三十页，共五十三页。测测定定方方法法是是将将试试验验液液和和圆圆球球装装入入到到玻玻璃璃管管内内，外外围围的的恒恒温温槽槽内内注注入入循循环环水水保保持持一一定定
24、的的温温度度，使使球球位位于于玻玻璃璃管管上上端端，然然后后准准确确地地测测定定球球经经过过(jnggu)上上下下两两个个标标记记线线的的时时间间，反反复复测测数数次，利用下式计算得到牛顿液体的粘度。次，利用下式计算得到牛顿液体的粘度。式式中中，t球球落落下下时时经经过过两两个个标标记记线线所所需需时时间间sec；Sb、Sf在在测测定定温温度度条条件件下下球球和和液液体的比重；体的比重；B球本身固有的常数。球本身固有的常数。第三十一页，共五十三页。三三.旋转粘度计法旋转粘度计法 旋旋转转粘粘度度计计有有双双重重圆圆筒筒形形、圆圆锥锥圆圆板板型型和和平平行行圆圆板板型型三三种种。如如下下图图，测
25、测定定原原理理为为筒筒内内装装入入试试验验液液，然然后后用用特特制制的的旋旋转转子子进进行行旋旋转转时时，考考察察产产生生的的弯弯曲曲现现象象，利利用用作作用用力力求求得得产产生生的的应应力力。旋旋转转装装量量中中盘盘旋旋角角和和弯弯曲曲程程度度r r以以及及转转矩矩M M和和应应力力S S之间的关系如下式所示。之间的关系如下式所示。式式中中，K1K1、K2K2常常数数。设设为为旋旋转转速速度度(sd)(sd)，即即切切变变速速度度(sd)(sd)。双双重重圆圆筒筒型型主主要要用用于于测测定定低低粘粘度度液液体体，平平行行圆圆板板型型用用于于测测定定高高粘粘度度液体。液体。第三十二页，共五十三
26、页。(a)双重圆筒型双重圆筒型(b)圆锥圆板形圆锥圆板形(c)平行平行(pngxng)圆板型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三十三页，共五十三页。各各型型旋旋转转(xunzhun)粘粘度度计计计计算算公公式式如如下：下：a型：型：b型：型：c型：型：第三十四页，共五十三页。圆锥圆锥平板粘度计法平板粘度计法 Ferranti-ShirleyFerranti-Shirley粘粘度度计计为为圆圆锥锥平平板板粘粘度度计计的的一一种种类类型型。Ferranti-ShirleyFerranti-Shirley圆圆锥锥平平板板粘粘度度计计的的装装置置如如以以下下图图所所示示。测测定定
27、方方法法为为将将试试验验液液放放在在平平板板的的中中央央，然然后后把把平平板板推推至至上上面面(shng(shng min)min)的的圆圆锥锥下下部部，使使试试验验液液在在静静止止的的平平板板和和旋旋转转的的圆圆锥锥之之间间产产生生切切变。变。圆锥圆锥(yunzhu)平板粘度计平板粘度计第三十五页，共五十三页。切切变变速速度度用用每每分分钟钟圆圆锥锥旋旋转转的的转转速速来来表表示示，切切变变应应力力通通过过刻刻度度读读取取，然然后后用用切切变变应应力力与与切切变变速速度度作作图图，以以下下面面的的公式即可以计算得到试验公式即可以计算得到试验(shyn)液的粘度。液的粘度。=式式中中，C常常数
28、数；T转转矩矩；V每每分分钟钟的的旋旋转转数数，即圆锥的旋转速度即圆锥的旋转速度如如果果试试验验液液为为塑塑性性流流动动的的流流体体，那那么么其其塑塑性性粘粘度度用用下下式可以表示：式可以表示：其其中中屈屈伏伏值值用用式式f=CfTf来来表表示示，式式中中，Tf切切变变应应力力轴轴上的转矩；上的转矩；Cf装置固有的常数。装置固有的常数。第三十六页，共五十三页。圆圆锥锥-平平板板粘粘度度计计与与圆圆筒筒粘粘度度计计比比较较有有以以下下几个优点：几个优点：第第一一，对对受受切切变变的的整整个个试试验验液液，其其切切变变速速度度(sd)是是相相同同的的保保持持定定值值，因因此此在在测定过程中不产生栓
29、塞。测定过程中不产生栓塞。第第二二，对对所所测测定定的的试试验验液液的的装装样样和和取取样样非非常容易；常容易；第第三三，在在整整个个测测定定过过程程中中能能够够始始终终保保持持恒恒定定的的温温度度，而而且且适适用用于于微微量量试试验验液液的的测测定定并具有良好的重现性。并具有良好的重现性。第三十七页，共五十三页。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)和伸展和伸展(shnzhn)计
30、计(spread meter)进行测进行测定定1。如图如图a所示针入度计，所示针入度计，主要用于测定软膏等制剂的主要用于测定软膏等制剂的硬度。其主要原理为在软膏硬度。其主要原理为在软膏外表，测定圆锥体尖的针头外表，测定圆锥体尖的针头进入软膏体的距离，一般用进入软膏体的距离，一般用0.01mm为一个单位来表示为一个单位来表示(biosh)。合格的软膏制剂。合格的软膏制剂通常规定，其范围在通常规定，其范围在200240个单位。个单位。第三十八页，共五十三页。伸伸展展计计如如下下图图，测测定定的的原原理理是是在在平平行行板板之之间间装装入入试试验验液液，在在一一定定压压力力条条件件(tiojin)下
31、下通通过过测测定定试试验验液液的的扩扩展展速速度度来来求求得得试试验验液的伸展性能。液的伸展性能。第三十九页，共五十三页。流变学在药剂学中的应用流变学在药剂学中的应用 流流变变学学在在药药学学研研究究中中的的重重要要意意义义在在于于可可以以应应用用流流变变学学理理论论对对乳乳剂剂、混混悬悬剂剂、半半固固体体(gt)(gt)制制剂剂等等的的剂剂型型设设计计、处处方方组组成成以以及及制制备备、质质量量控控制制等等进行评价。进行评价。如如制制备备医医疗疗和和化化装装品品用用的的雪雪花花膏膏、糊糊剂剂、洗洗涤涤剂剂时时必必须须调调整整适适当当的的稠稠度度和和润润滑滑性性，才才能能使使其其制制剂剂到到达
32、达良良好好的的重重现现性性。制制备备制制剂剂时时选选择择的的装装置置不不同同，流流变变学学的的性性质质也也不不一一样样。而而且且，如如果果在在制制备备过过程程中中制制备备装装置置选选择择不不当当，制制剂剂的的流流变变学学性性能能得得不到满意的效果。不到满意的效果。一一种种物物质质的的流流变变性性和和变变形形按按其其类类别别可可以以分分两两类类：一种为牛顿流变学，另一种为非牛顿流变学。一种为牛顿流变学，另一种为非牛顿流变学。第四十页，共五十三页。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、粘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
33、常通过这些可表征并弹性、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。与流变特性剖析样品的物理、化学性质及其结构。与流变特性有关有关(yugun)的制剂性质有：稳定性、可挤出性、涂层的制剂性质有：稳定性、可挤出性、涂层型、通针性、滞留性、释控性等。型、通针性、滞留性、释控性等。第四十一页，共五十三页。(一流变学在混悬剂中的应用一流变学在混悬剂中的应用 流流变变学学可可应应用用于于讨讨论论影影响响混混悬悬液液中中分分散散粒粒子子沉沉降降时时的的粘粘性性及及经经过过振振荡荡沉沉着着器器中中倒倒出出混混悬悬剂剂时时的的流流变变性性质质的的变变化化。同同时时也也可可以以应应用
34、用于于投投药药部部位位的的洗洗剂剂的的伸伸展展性性能能等等方方面面。混混悬悬液液在在静静止止状状态态下下所所产产生生的的切切变变应应力力，如如果果只只考考虑虑悬悬浮浮粒粒子子的的沉沉降降，由由于于其其存存在在的的力力很很小小，故故可可以以忽忽略略不不计计。但但是是，经经过过振振摇摇后后把把制制剂剂沉沉着着器器中中倒倒出出时时可可以以观观察到存在较大的切变速度。察到存在较大的切变速度。MervineMervine和和ChaseChase提提出出混混悬悬剂剂在在贮贮藏藏过过程程中中切切变变速速度度小小，显显示示较较高高的的粘粘性性，切切变变速速度度变变大大，显显示示较较低低的的粘粘性性。即即混混悬
35、悬剂剂在在振振摇摇、倒倒出出及及铺铺展展(pzhn)(pzhn)时时能能否否自自由由流流动动是是形成理想的混悬剂的最正确条件。形成理想的混悬剂的最正确条件。第四十二页，共五十三页。表现假塑性流动的西黄蓍胶、海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，藻酸钠、羧甲基纤维素钠等物质，具有上述性能。图中用牛顿流体具有上述性能。图中用牛顿流体性质的甘油为对照组进行性质的甘油为对照组进行(jnxng)(jnxng)实验，结果说明，甘油实验，结果说明，甘油的粘性作为悬浮粒子的助悬剂较的粘性作为悬浮粒子的助悬剂较为理想。如果沉着器中到出以及为理想。如果沉着器中到出以及在皮肤外表涂膜时其粘度较
36、高在皮肤外表涂膜时其粘度较高,由由于甘油本身的稠度较大，且吸湿于甘油本身的稠度较大，且吸湿性高，所以不经稀释那么无法使性高，所以不经稀释那么无法使用。触变性物质在静置状态下可用。触变性物质在静置状态下可形成凝胶，经振摇后转变为液状。形成凝胶，经振摇后转变为液状。第四十三页，共五十三页。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：皂土具有非常(fichng)(fichng)显著的滞后曲线，且在显著的滞后曲线，且
37、在装入膨润土样品的容器的翻转试验装入膨润土样品的容器的翻转试验中发现，具有较大的触变性。而皂中发现，具有较大的触变性。而皂土和土和CMCCMC的混合分散液曲线，那么的混合分散液曲线，那么表现出假塑性流动和触变性双重性表现出假塑性流动和触变性双重性质。因此，可以通过调节分散液的质。因此，可以通过调节分散液的混合比例，制成理想的混悬剂的基混合比例，制成理想的混悬剂的基质。质。第四十四页，共五十三页。二流变学在乳剂中的应用二流变学在乳剂中的应用乳乳剂剂在在制制备备和和使使用用过过程程中中往往往往会会受受到到各各种种切切变变(qibin)力力的的影影响响。在在使使用用和和制制备备条条件件下下乳乳剂剂的
38、的特特性性是是否否适适宜宜，主主要要由由制制剂剂的的流流动动性性而而定定。例例如如，为为了了使使皮皮肤肤科科用用的的制制剂剂或或化化装装品品到到达达其其质质量量标标准准，必必须须调调节节和和控控制制好好制制剂剂的的伸伸展展性性。另另外外，为为了了使使皮皮肤肤注注射射用用乳乳剂剂容容易易通通过过注注射射用用针针头头，且且容容易易沉沉着着器器中中倒倒出出以以及及使使乳乳剂剂的的特特性性适适合合于于工工业业化化生生产产工工艺艺的的需需要要，掌掌握握制制剂剂处处方方对对乳乳剂剂流流动动性性的的影响非常重要。影响非常重要。乳乳剂剂中中除除了了被被稀稀释释成成很很稀稀的的溶溶液液以以外外，大大局局部部乳乳
39、剂剂主主要要表表现现为为非非牛牛顿顿流流动动。因因此此，对对其其数数据据的的处处理理或或不不同同系系统统以以及及各各制制剂剂间间的的定量比较非常困难。定量比较非常困难。第四十五页，共五十三页。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有的粘度等。如分散相体积比相对较低时0.050.05以下，其系统表以下，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。而体积比高的时候，转变为塑性流动。如果体积比接近流动。而体积比
40、高的时候，转变为塑性流动。如果体积比接近0.740.74时产生相的转移，粘度显著增大。而且平均粒子径变小，粘度增大，时产生相的转移，粘度显著增大。而且平均粒子径变小，粘度增大，同时在同样同时在同样(tngyng)(tngyng)的平均粒子径条件下，粒度分布范围广的系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。统比粒度分布狭的系统粘度低。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之一。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。第四十六页，共五十三页。三三流流变变
41、学学在在半半固固体体制制剂剂中中的的应应用用 在在制制备备软软膏膏剂剂和和化化装装品品用用雪雪花花膏膏时时，必必须须控控制制(kngzh)(kngzh)好好非非牛牛顿顿流流体体材材料料的的浓浓度度稠稠度度。右右图图表表示示的的是是乳乳剂剂性性基基质质亲亲水水性性凡凡士士林林或或含含有有水水分分的的亲亲水水性性凡凡士士林林溶溶液液的的流流动动曲曲线线：当当亲亲水水性性凡凡士士林林中中参参加加水水，屈屈服服点点由由520g520g下下降降到到320g320g，同同时时其其塑塑性性粘粘度度下下降降曲曲线线斜斜率率的的倒倒数和触变性随着水的参加而增大。数和触变性随着水的参加而增大。第四十七页，共五十三
42、页。温度对软膏基质稠度的温度对软膏基质稠度的影响，可以利用经过改进的影响，可以利用经过改进的旋转粘度计进行测定，并对旋转粘度计进行测定，并对其现象加以解释。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响对两种基质的塑性流动影响是一样的，而且降伏点的温是一样的，而且降伏点的温度变化曲线也表现度变化曲线也表现(bioxin)(bioxin)为同样的性质。为同样的性质。第四十八页，共五十三页。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中可以看出温度(wnd)(wnd)对两种对两种基质的变化特性完全不同基质的变化特性完全不同.其原因主要是随着温度的其原
43、因主要是随着温度的升高凡士林的蜡状骨架基质产升高凡士林的蜡状骨架基质产生崩解，另一方面，液体石蜡生崩解，另一方面，液体石蜡聚乙烯复合型软膏基质，通常聚乙烯复合型软膏基质，通常在温度发生变化的条件下能够在温度发生变化的条件下能够维持树脂状结构。维持树脂状结构。第四十九页，共五十三页。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一般来说，牛顿流体制剂如溶液(rngy)剂、剂、溶液溶液(rngy)型注射液等较容易完成由小试型注射液等较容易完成由小试放大至规模生产。而非牛顿流体制剂乳剂、放大至规模生产。而非牛顿流体
44、制剂乳剂、混悬剂、软膏剂等生产工艺放大就有一定的混悬剂、软膏剂等生产工艺放大就有一定的难度。难度。2.混合作用混合作用第五十页，共五十三页。剂型设计剂型设计(shj)(shj)和制备工艺过程中流变学的主要应用领域和制备工艺过程中流变学的主要应用领域 第五十一页，共五十三页。thanksthanks！第五十二页，共五十三页。内容(nirng)总结第七章 流变学根底。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胀性流动曲线dilatant flow curve。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。Ferranti-Shirley粘度计为圆锥平板(pngbn)粘度计的一种类型。圆锥-平板(pngbn)粘度计与圆筒粘度计比较有以下几个优点：第五十三页，共五十三页。