fg6药剂学流变学基础
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流变学基础PPT课件
当剪切应力大于屈服值时液体开始流动，而发生塑 性变形，此时D与S呈直线关系，η为定值；
10
4)其流动公式为D=(S－S0)/ η· 2020年9月28日
塑性流体的结构变化示意图
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2020年9月28日
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二、非牛顿流动
2.假塑性流动（pseudoplastic flow）
1)随剪切应力的增大，η下降； 2)曲线通过原点为准塑性流动； 3)其流动公式为D=Sn/ ηa
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。
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第十四章: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
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蠕变性质的测定方法
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是存在一定的时间差）·
3)原因：····
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三、粘弹性与蠕变性
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。
D=dv/dy
剪切应力（S）：使液层产生相对
运动需施加外力，在单位面积上
4
所需施加的这种力称剪切应力。 2020年9月28日
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2020年9月28日
第十四章:流变学基础
第二节 流变性质
第七章流变学基础
液体
A 混合
半固体
固体
制备工艺
装量的生产能力 操作效率的提高
皮肤表面制剂的 压片或填充胶囊 铺展性和粘附性 时粉体的流动
B 由剪切引起的分 瓶或管状容器中 粉末状或颗粒状 散系粒子的粉碎 制剂的挤出 固体的充填性 C 容器中液体的流 与液体能够混合 出和流入 的固体量 D 通过管道输送液 基质中药物的释 体的制剂过程 放 E 分散体系的物理 稳定性
3
3
第七章:流变学基础
变形与流动
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
4
剪切速度与剪切应力
粘性(viscosity)是液体内部所在的 阻碍液体流动的摩擦力，称内摩 擦。 D为剪切速度(rate of shear), 各液 层的速度不同而产生的速度梯度 D=dv/dy 剪切应力（S）：使液层产生相对 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。 牛顿流体：S与D呈正比。 S= ηD（η为黏度）
流动方程式(rheological equation)：表示流动曲
线形状的数学关系式。
8
图7-1 各种流体剪切速率（D）和剪切应力的关系 (a)-牛顿流体； (b)-塑性流体； (c)-假塑性流体；(d)-胀性流体； (e)-假黏性流体.
9
第七章:流变学基础
流动方程式(rheological equation)：表示流动曲 线形状的数学关系式。
S=kDn
k—黏性常数； 0＜n＜1，假塑（黏）性流体； n—流动指数 n = 1，牛顿流体； nDn-1 （ηa—表观黏度） S=ηaD
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第七章:流变学基础
一、牛顿流体
牛顿黏性定律：在层流条件下，剪切速率与剪切应力成正比 公式：S=kD（n=1）；η=S/D η=k
A 混合
半固体
固体
制备工艺
装量的生产能力 操作效率的提高
皮肤表面制剂的 压片或填充胶囊 铺展性和粘附性 时粉体的流动
B 由剪切引起的分 瓶或管状容器中 粉末状或颗粒状 散系粒子的粉碎 制剂的挤出 固体的充填性 C 容器中液体的流 与液体能够混合 出和流入 的固体量 D 通过管道输送液 基质中药物的释 体的制剂过程 放 E 分散体系的物理 稳定性
3
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第七章:流变学基础
变形与流动
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
4
剪切速度与剪切应力
粘性(viscosity)是液体内部所在的 阻碍液体流动的摩擦力，称内摩 擦。 D为剪切速度(rate of shear), 各液 层的速度不同而产生的速度梯度 D=dv/dy 剪切应力（S）：使液层产生相对 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。 牛顿流体：S与D呈正比。 S= ηD（η为黏度）
流动方程式(rheological equation)：表示流动曲
线形状的数学关系式。
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图7-1 各种流体剪切速率（D）和剪切应力的关系 (a)-牛顿流体； (b)-塑性流体； (c)-假塑性流体；(d)-胀性流体； (e)-假黏性流体.
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第七章:流变学基础
流动方程式(rheological equation)：表示流动曲 线形状的数学关系式。
S=kDn
k—黏性常数； 0＜n＜1，假塑（黏）性流体； n—流动指数 n = 1，牛顿流体； nDn-1 （ηa—表观黏度） S=ηaD
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第七章:流变学基础
一、牛顿流体
牛顿黏性定律：在层流条件下，剪切速率与剪切应力成正比 公式：S=kD（n=1）；η=S/D η=k
药剂学流变学基础课件
（二）剪切应力和剪切速度 剪切应力与剪切速度是表征体系流变性 质的两个基本参数。 流体的层流速度不同，形成速度梯度， 或称剪切速度。速度梯度的产生是由于 流动阻力的存在，流动较慢的液层阻滞 流动较快液层的运动。 使各液层间产生相对运动的外力叫剪切 力，在单位液层面积（A）上所需施加的 这种力称为剪切应力，简称剪切力。
胀性流体的结构变化示意图
(四)触变流动(thixotropic flow)
随着剪切应力增大，粘度下降，剪切应力消除后 粘度在等温条件下缓慢地恢复到原来状态的现象 称为触变性。 产生触变的原因：对流体施加剪切力后，破坏了 液体内部的网状结构，当剪切力减小时，液体又 重新恢复原有结构，恢复过程所需时间较长，因 而触变流动曲线中上行线和下行线就不重合。 触变流动的特点：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。
混悬剂在振摇、倒出及铺展时能自由流 动是形成理想的混悬剂的最佳条件。
（二）流变学在乳剂中的应用
乳剂在制备和使用过程中经常会受到各 种剪切力的影响，大部分乳剂表现为非牛 顿流动。 在使用和制备条件下乳剂的特性是否适 宜，主要由制剂的流动性决定。体现在乳 剂铺展性、通过性、适应性等方面。 掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常 重要。
塑性流体的结构变化示意图
(二)假塑性流动(pseudoplastic flow)
假塑性流动：没屈服值；过原点；剪切 速度增大，形成向下弯的上升曲线，粘 度下降，液体变稀。 假塑性液体的流动公式：D=Sn/a 或 log D=log 1/a +nlog S D为剪切速度；S为 剪切应力；a 为表观粘度(随切变速度的 不同而不同）；n>1， a 随S增加而增加。 在制剂中表现为假塑性流动的剂型有某 些亲水性高分子溶液及微粒分散体系处 于絮凝状态的液体。
主管药师考试相关专业知识：流变学基础
主管药师考试相关专业知识：流变学基础2017主管药师考试相关专业知识：流变学基础导语：流变学，指从应力、应变、温度和时间等方面来研究物质变形和(或)流动的物理力学。
下面我们一起来看看流变学基础的内容吧。
要点：牛顿流体与非牛顿流体的概念与意义(掌握)根据流动和变形形式不同，将物质分类为牛顿流体和非牛顿流体。
牛顿流体遵循牛顿流动法则，非牛顿流体不遵循该法则。
一、牛顿流动实验证明，纯液体和多数低分子溶液在层流条件下的剪切应力S 与剪切速度D成正比，式11-1为牛顿粘度定律(newtonian equation)，遵循该法则的液体为牛顿流体(newtonian fluid)。
二、非牛顿流动实际上大多数液体不符合牛顿定律，如高分子溶液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀体系的流动均不遵循牛顿定律，因此称之为非牛顿流体(non-newtonian fluid)，此种物质的流动现象称为非牛顿流动(non-newtonian flow)。
对于非牛顿流体可以用旋转粘度计测定其粘度，对其剪切速度D随剪切应力S的变化作图可得，如图14-7和14-8中所示的流动曲线(flow curve)或粘度曲线(viscosty curve)。
图14-7中(a)表示牛顿流体的流动曲线，(b)、(c)、图14-8中(d)、(e)线为非牛顿流体的流动曲线。
根据非牛顿流体的流动曲线的类型把非牛顿流动分为塑性流动、假塑性流动和胀性流动三种。
(一)塑性流动塑性流动(plastic flow)的流动曲线如图14-7(b)所示，曲线不经过原点，在横轴剪切应力S轴上的某处有交点，将直线外延至横轴，在S 上某一点可以得屈服值(yield value)。
当剪切应力达不到屈服值以上时，液体在剪切应力作用下不发生流动，而表现为弹性变形。
当剪切应力增加至屈服值时，液体开始流动，剪切速度D和剪切应力S呈直线关系。
液体的.这种变形称为塑性(plastisity)流动。
药剂学第七章 流变学基础
二、落球粘度计法 落球粘度计的 原理是：在含有受 试液的垂直玻璃管 内（在一定温度下 ），使玻璃球或钢 球自由落下，由球 的落下速度和球的 质量即可求得受试 液的粘度（见右图 ）。
Hoeppler落球粘度计
测定方法是将试验液和圆球装入到玻璃管 内，外围的恒温槽内注入循环水保持一定 的温度，使球位于玻璃管上端，然后准确 地测定球经过上下两个标记线的时间，反 复测数次，利用下式计算得到牛顿液体的 粘度。
圆锥—平板粘度计
切变速度用每分钟圆锥旋转的转速来表示， 切变应力通过刻度读取，然后用切变应力与切变 速度作图，以下面的公式即可以计算得到试验液 的粘度。 T η= C
V
式中，C——常数；T——转矩；V——每分钟的 旋转数，即圆锥的旋转速度 如果试验液为塑性流动的流体，则其塑性粘 度用下式可以表示： T Tf U C V
D
S S0
(b)塑性流动
η——塑性粘度（plastic viscosity）；S0——屈伏值、致流值或降 伏值，单位为dyne· ㎝-2。
塑性流动的特点：不过原点；有屈伏值S0； 当切应力S< S0时，形成向上弯曲的曲线； 当切应力S> S0时，切变速度D和切应力呈 直线关系。 在制剂中表现为塑性流动的剂型有浓度较 高的乳剂和混悬剂。
（b）型：
2 2R1 L 2
K1 2R / 3 K2
3
（c）型： K1 R
K2
/2 h/ R
3
圆锥——平板粘度计法 Ferranti-Shirley粘度计为圆锥—平板粘度计的 一种类型。Ferranti-Shirley圆锥—平板粘度计的 装置如下图所示。测定方法为将试验液放在平板 的中央，然后把平板推至上面的圆锥下部，使试 验液在静止的平板和旋转的圆锥之间产生切变。
药剂学11.流变学
37
第十一章 流变学基础
1
主要内容
一．概述 二．流体的基本性质 三．流变性测定法 四．流变学在药剂学中的应用
2
第一节 概述
一、基本概念 • 流变学 (Rheology)系指研究物质变形和流动
的科学。
物体在外力作用下表现出来的变形性和流动性 称为流变性。
物体中质点 相对运动的 表现和结果
流变学是把液体和固体的性质结合为整体进行研究
3、流动
不可逆过程
液体受应力作用发生变形，即表现为流动。
4
4.黏性（viscosity）
流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。
5.塑性(plasticity)
施加较大外力时才发生变形，解除外力后不能复原。
6.屈服值(yield value)
引起变形或流动的最小应力
5
7、剪切应力与剪切速度
• 特点：切变应力增大其 粘度也随之增大（切变 稠化）
• 胀性流动的剂型：
含有大量固体微粒的高浓 度混悬剂如50%淀粉混悬 剂、糊剂等。
16
高浓度细小微粒
打破紧密排列,体积膨胀
分散剂
分散剂
湿状态
干状态
胀性流体的结构变化示意图
17
三、触变性
触变性：随着切变应力增大时， 粘度下降，切变应力消除后粘度 在等温条件下缓慢地恢复原来状 态的现象。
玻璃管内，使具有一定密度和直 径的玻璃制或钢制的圆球自由落 下，通过测定球落下时的速度， 可以得到试验液的黏度。
采用标准液比对的方法
(0 )t s (0 s )ts
25
3、旋转式黏度计
原理：筒内装入试验液，然后用特制的旋转子进行
旋转时，考察产生的弯曲现象，利用作用力求得 产生的应力。
第十一章 流变学基础
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主要内容
一．概述 二．流体的基本性质 三．流变性测定法 四．流变学在药剂学中的应用
2
第一节 概述
一、基本概念 • 流变学 (Rheology)系指研究物质变形和流动
的科学。
物体在外力作用下表现出来的变形性和流动性 称为流变性。
物体中质点 相对运动的 表现和结果
流变学是把液体和固体的性质结合为整体进行研究
3、流动
不可逆过程
液体受应力作用发生变形，即表现为流动。
4
4.黏性（viscosity）
流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。
5.塑性(plasticity)
施加较大外力时才发生变形，解除外力后不能复原。
6.屈服值(yield value)
引起变形或流动的最小应力
5
7、剪切应力与剪切速度
• 特点：切变应力增大其 粘度也随之增大（切变 稠化）
• 胀性流动的剂型：
含有大量固体微粒的高浓 度混悬剂如50%淀粉混悬 剂、糊剂等。
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高浓度细小微粒
打破紧密排列,体积膨胀
分散剂
分散剂
湿状态
干状态
胀性流体的结构变化示意图
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三、触变性
触变性：随着切变应力增大时， 粘度下降，切变应力消除后粘度 在等温条件下缓慢地恢复原来状 态的现象。
玻璃管内，使具有一定密度和直 径的玻璃制或钢制的圆球自由落 下，通过测定球落下时的速度， 可以得到试验液的黏度。
采用标准液比对的方法
(0 )t s (0 s )ts
25
3、旋转式黏度计
原理：筒内装入试验液，然后用特制的旋转子进行
旋转时，考察产生的弯曲现象，利用作用力求得 产生的应力。
药剂学流变学基础复习指南
第七章流变学基础学习要点一、概述(一)流变学1、定义:流变学(rheology)就是研究物质变形与流动的科学。
变形就是固体的固有性质,流动就是液体的固有性质。
2、研究对象:(1) 具有固体与液体两方面性质的物质。
(2) 乳剂、混悬剂、软膏、硬膏、粉体等。
(二)变形与流动1、变形就是指对某一物体施加外力时,其内部各部分的形状与体积发生变化的过程。
2、应力就是指对固体施加外力,则固体内部存在一种与外力相对抗而使固体保持原状的单位面积上的力。
3、流动:对液体施加外力,液体发生变形,即流动。
(三)弹性与黏性1、弹性就是指物体在外力的作用下发生变形,当解除外力后恢复原来状态的性质。
可逆性变形----弹性变形。
不可逆变形----塑性变形2、黏性就是流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。
3、剪切应力(S):单位液层面积上所施加的使各液层发生相对运动的外力,FSA=。
4、剪切速度(D):液体流动时各层之间形成的速度梯度,dvDdx=。
5、黏度:η,面积为1cm2时两液层间的内摩擦力,单位Pa·s,SDη=。
(四)黏弹性1、黏弹性就是指物体具有黏性与弹性的双重特征,具有这样性质的物体称为黏弹体。
2、 应力松弛就是指试样瞬时变形后,在不变形的情况下,试样内部的应力随时间而减小的过程,即,外形不变,内应力发生变化。
3、 蠕变就是指把一定大小的应力施加于黏弹体时,物体的形变随时间而逐渐增加的现象,即,应力不变,外形发生变化。
二、流体的基本性质图7-1 各种类型的液体流动曲线 (一)牛顿流体: 1、 特征 (1) 剪切速度与剪切应力成正比,S=F/A=ηD 或1S D η=。
(2) 黏度η:在一定温度下为常数,不随剪切速度的变化而变化。
2、 应用纯液体、低分子溶液或高分子稀溶液。
(二)非牛顿流体 1、 特征:(1) 剪切应力与剪切速度的关系不符合牛顿定律。
(2) 黏度不就是一个常数,随剪切速率的变化而变化。
药剂学 第十四章 流变学基础
（二）剪切应力与剪切速度
力
粘度(viscosity):它表示物质 在流动时内摩擦力的大小
为使液层能维持一定的速度流动,必须施加一个 与阻力相等的反方向力,在单位液层面积上所施
加的这种力称为剪切应力S(shearing force):
简称切力.单位为N.m-2 Shear stress is the stress component parallel to a given surface, such as a fault plane, that results from forces applied parallel to the surface or from remote forces transmitted through the surrounding rock.
运动粘度:即液体的动力粘度与同温度下该流体密度ρ之 比。用小写字母v表示。
旋转粘度计的类型很多，包括 同轴双筒旋转粘度计、单筒旋 转粘度计、锥板粘度计、转子 型旋转粘度计，可以根据实际 需要来选择不同类型的粘度计。
圆锥平板粘度计
針入度
在指定温度和外力下滑
脂被插入的深度叫“针 入 度”。
“针入度”越大则表明
力轴相交一点fB
使塑性体开始流动所需加的临界切应力即为屈服值 （yield value)
(二) 假塑性流体(pseudo plastic flow)
体系没有屈服值,流变曲线经过原点, 黏度随切 速增加而减少.显示这种流动性质的流体即为假 塑性流体. 从流动曲线某一特定点切线斜率的倒数求得的
黏度称为表观黏度(happ).表观黏度一定要标明
（二）流变学在乳剂中的应用
▪ 乳剂在制备和使用过程中经常会受到各种剪 切力的影响，大部分乳剂表现为非牛顿流动。
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a——表观粘度 剪切力增大， 粘度下降，
0 S
液体变稀
没屈服值；过原点的凹形曲线
在制剂中表现为假塑性流动的剂型有：某些亲 水性链状高分子溶液及微粒分散体系处于絮凝
状态的液体。
假塑性流体的结构变化示意图
a =Sn/D 产生原因：大分子或溶胶粒子本身结构是不对 称的，静止时有各种可能的取向，剪切力增大时， 不对称粒子逐渐将长轴转向流动方向排列，减小了 对流动的阻碍，表观粘度随之降低。剪切力越大， 粒子取向作用越完全，体系的表观粘度就越小
b.由剪切引 起的分散系 粒子的粉碎 c.容器中的 液体的流出 和流入
操作效率的提高
与液体能够混合的 固体量
d.通过管道输送 从基质中药物的释放 液体的制剂过程 e.分散体系的物理 稳定性
第十四章
流变学基础
药物制剂的基本理论：
一、药物溶液的形成理论
二、表面活性剂 三、药物微粒分散系的基础理论 四、药物制剂的稳定性 五、粉体学基础 六、流变学基础
七、药物制剂的设计
《中国新药杂志》
2004年第13卷
第 2期
1.
流变学原理在药剂学中某些剂型的处方
设计、质量评价以及原辅料质量标准中经常 会运用。
D
S
产生触变的原因：对流体施加剪切力后，破坏 了液体内部的网状结构，当剪切力减小时，液 体又重新恢复原有结构，恢复过程所需时间较 长，因而触变流动曲线中上行线和下行线就不 重合
D
S
触变流动的特点：塑性流体、假塑性流体、
胀性流体中多数具有触变性
药剂中很多制剂具有触变性：如油制普鲁 卡因注射液 液体或半固体制剂：糖浆、某些软膏等 其它材料：钻井泥浆、土壤
旋转式、圆锥平板、转筒粘度计
粘度计介绍：
一、落球粘度计 缺点： η=t(ρb-ρ1)B 需要大量 的澄明液 体
原理：在有一定温度试验液的垂直玻璃管内，使具有一定 密度和直径的玻璃制或钢制的圆球自由落下，通过测定球 落下时的速度，可以得到试验液的粘度
二、旋转粘度计
原理：筒内装入试验液，然后用特制的旋转子进 行旋转，考察产生的弯曲现象，利用作用力求得 产生的应力
半固体制剂的处方组成发生变化时可改变其流
变性质
外界因素（如温度等）也对半固体制剂的流变
性质有影响
具有适宜的粘度是半固体制剂的处方设计和制
备工艺过程优化的关键
流变学在药学中应用
液体 a.混合 半固体 皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性 从瓶或管状容器中 制剂的挤出 固 体 制备工艺 装量的生产能力 压片或填充胶囊时 粉体的流动 粉末状或颗粒状 固体充填性
（二）流变学在乳剂中的应用
乳剂在制备和使用过程中经常会受到各种剪切力
的影响，大部分乳剂表现为非牛顿流动
在使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要 由制剂的流动性决定。体现在乳剂铺展性、通过 性、适应性等方面 掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要－－ 相体积比、粒度、粘度等
相体积比：
时间而减少的现象 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，而且随时间变化的现象
粘弹性的模型表示方法：
（一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型
（二）福格特（Voigt）模型 （三）双重粘弹性模型
第三节
蠕变性质的测定方法
三个主要测定途径： ① 测定使待测样品产生微小应变 r(t) 时所需
三、圆锥平板粘度计
优点： 锥角很小（<3度），仅 需0.5-1ml少量样品
第四节
流变学在药剂学中的应用（P344） 流变学理论对乳剂、混悬剂、
半固体制剂等剂型设计、处方组成
以及制备、质量控制等研究具有重
要意义
（一）流变学在混悬剂中的应用
混悬剂静止状态时的剪切应力忽略不计，但振 摇后把制剂从容器中倒出时存在较大的剪切速 度 混悬剂在贮藏过程中若剪切速度小，则显示较 高的粘性；若剪切速度大，则显示较低的粘性 混悬剂在振摇、倒出及铺展时能自由流动是形 成理想的混悬剂的最佳条件
之上升。
a=Sn/D
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50%淀粉 混悬剂、糊剂、淀粉、滑石粉等 在其它材料中有： 涂料、颜料等
三、触变流动(thixotropic flow)
D
切力增加——上行线
切力降低——下行线
滞后面积： 上行线和下形线不重合
S
环形曲线
触变性——随着剪切应力↑，粘度↓，剪切应 力消除后粘度在等温条件下缓慢地恢复到原来 状态的现象 衡量触变性大小的定量指标——滞后面积
浓度较高的乳剂、混悬剂、单糖浆、涂剂 S
在其它材料中表现： 油漆、牙膏、泥浆等
塑性流体的结构变化示意图 产生原因：体系中粒子受到范德华力或氢键作 用在静置状态下形成立体网络结构，要使体系 流动，就要破坏这些网状结构。
(二)假塑性流动(pseudoplastic flow)
D
流动公式：D=Sn/a
φ<0.05，牛顿流动 φ ——流动性下降，假塑性流动——塑性流动 ，粒径 φ接近0.74——相转移，粘度 粒径： 粒径较大时，在同样的平均粒径条件下，粒 度分布范围广的系统粘度低 连续相粘度： 切变速度 ——粘度 （液滴间距离增大）
乳化剂类型、浓度
（三）流变学在半固体制剂中的应用
—— 粘度或粘度系数，是表示流体粘度的
物理常数，是流变曲线斜率的倒数
单位Pa· s(SI单位)
牛顿流体：服从牛顿流动定律的液体
牛顿流体的特点：
①一般为低分子的纯液体或稀溶液 ②在一定温度下，牛顿液体的粘度为常数，它 只是温度的函数，随温度升高而减小
二、非牛顿流动
非牛顿流体(nonNewtonian fluid):不符合牛 顿流动定律的液体，如乳剂、混悬剂、高 分子溶液、胶体溶液、软膏以及固－液的 不稳定体系等 按非牛顿流体流动的曲线类型可分为塑性 流动、假塑性流动、胀性流动、触变流动
(一)塑性流动(plastic flow)
屈服值： 交点 引起塑性液 体流动的最 低切变应力
S0（致流值）
S＜S0时，形成向上弯曲的曲线——弹性形变，不流动 S＞S0时，剪切速度D和剪切应力呈直线关系——流动
塑性液体的流动公式：D=(S-S0)/pl pl ——塑性粘度 在制剂中表现为塑性流动的剂型有：
年首先提出的概念。它是力学、化学、工程学的交叉和综
合而产生的边缘学科 实验是研究流变学的主要方法之一 新分支:如高分子材料流变学、断裂流变力学、土
流变学、岩石流变学、血液流变学以及应用流变学等等
（二）流变学研究内容
流变学：研究物质变形和流动的科学
变形：物质在外力作用下其内部各部分
的形状和体积的变化
弹性变形（elastic deformation） 变形 塑性变形（plastic deformation）
应
力：引起变形的作用力F除以作用面积A
内应力：单位面积上存在的与外力相对抗
的内力 粘 弹 性 物 质
弹
性：除去外部应力时恢复原状的性质
粘
性：是液体内部所存在的阻碍液体流
动的摩擦力，也称内摩擦力
（二）剪切应力和剪切速度
表征体系流变性质的两个基本参数: 剪切速度：速度梯度，单位s-1,以D表示 剪切应力：使各液层间产生相对运动的外力叫 剪切力，在单位面积A上所需施加
的力称为剪切应力，简称剪切力，
单位N.m-2,以S表示
A
c d
F
△y
v+ △v
v
y
a
b
B
D= dv/dy
第二节
流变性质
一切流体的流变性都可以用切变速度D与
剪切力S之间的关系曲线来描述，这种关系曲
线称为流变曲线（粘度曲线）。不同流变性
的流体具有不同的流变曲线，根据流变曲线
的不同，流体可以分为以下几种：
一、牛顿流体
二、非牛顿流体
为剪切应力
曲线的特点：一条通过坐标原点的直线
S=F/A=D =S/ D
即剪切应力S与剪切速度D成正比---牛顿流动定律
2.
评价半固体及液体的粘度的方法不断改
进，一些制剂的流变参数与生物利用度及药 效之间的相关性也已建立，流变学的原理的 应用在日益扩大。
主 要 内 容
第一节 概述
第二节 第三节 第四节
流变性质 蠕变性质的测定方法 流变学在药剂学中的应用
第一节
一、流变学的基本概念
（一）流变学的产生和发展
概
述
流变学rheology，由美国化学工程师Bengham 1929
的应力S(t)
② 测定对待测样品施加应力 S(t) 时所产生的
应变程度r(t)
③ 施加一定剪切速度时，测定其应力S(t)
具体测定方法：
1.不随时间变化的静止测定法，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）
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
直线
凹型曲线
凸型曲线 环形曲线
四、粘弹性(viscoelasticity)
粘弹性——高分子物质或分散体系具有粘性和弹性
双重特性
应力缓和(stress relaxation)——物质被施加一
定的压力而变形，并使其保持一定应力时，应力随
(三)胀性流动(dilatant flow)
D
a=Sn/D
剪切力增大，
表观粘度增加，
液体变稠
0
S
没屈服值；过原点的凸形曲线
胀性流体的结构变化示意图
0 S
液体变稀
没屈服值；过原点的凹形曲线
在制剂中表现为假塑性流动的剂型有：某些亲 水性链状高分子溶液及微粒分散体系处于絮凝
状态的液体。
假塑性流体的结构变化示意图
a =Sn/D 产生原因：大分子或溶胶粒子本身结构是不对 称的，静止时有各种可能的取向，剪切力增大时， 不对称粒子逐渐将长轴转向流动方向排列，减小了 对流动的阻碍，表观粘度随之降低。剪切力越大， 粒子取向作用越完全，体系的表观粘度就越小
b.由剪切引 起的分散系 粒子的粉碎 c.容器中的 液体的流出 和流入
操作效率的提高
与液体能够混合的 固体量
d.通过管道输送 从基质中药物的释放 液体的制剂过程 e.分散体系的物理 稳定性
第十四章
流变学基础
药物制剂的基本理论：
一、药物溶液的形成理论
二、表面活性剂 三、药物微粒分散系的基础理论 四、药物制剂的稳定性 五、粉体学基础 六、流变学基础
七、药物制剂的设计
《中国新药杂志》
2004年第13卷
第 2期
1.
流变学原理在药剂学中某些剂型的处方
设计、质量评价以及原辅料质量标准中经常 会运用。
D
S
产生触变的原因：对流体施加剪切力后，破坏 了液体内部的网状结构，当剪切力减小时，液 体又重新恢复原有结构，恢复过程所需时间较 长，因而触变流动曲线中上行线和下行线就不 重合
D
S
触变流动的特点：塑性流体、假塑性流体、
胀性流体中多数具有触变性
药剂中很多制剂具有触变性：如油制普鲁 卡因注射液 液体或半固体制剂：糖浆、某些软膏等 其它材料：钻井泥浆、土壤
旋转式、圆锥平板、转筒粘度计
粘度计介绍：
一、落球粘度计 缺点： η=t(ρb-ρ1)B 需要大量 的澄明液 体
原理：在有一定温度试验液的垂直玻璃管内，使具有一定 密度和直径的玻璃制或钢制的圆球自由落下，通过测定球 落下时的速度，可以得到试验液的粘度
二、旋转粘度计
原理：筒内装入试验液，然后用特制的旋转子进 行旋转，考察产生的弯曲现象，利用作用力求得 产生的应力
半固体制剂的处方组成发生变化时可改变其流
变性质
外界因素（如温度等）也对半固体制剂的流变
性质有影响
具有适宜的粘度是半固体制剂的处方设计和制
备工艺过程优化的关键
流变学在药学中应用
液体 a.混合 半固体 皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性 从瓶或管状容器中 制剂的挤出 固 体 制备工艺 装量的生产能力 压片或填充胶囊时 粉体的流动 粉末状或颗粒状 固体充填性
（二）流变学在乳剂中的应用
乳剂在制备和使用过程中经常会受到各种剪切力
的影响，大部分乳剂表现为非牛顿流动
在使用和制备条件下乳剂的特性是否适宜，主要 由制剂的流动性决定。体现在乳剂铺展性、通过 性、适应性等方面 掌握制剂处方对乳剂流动性的影响非常重要－－ 相体积比、粒度、粘度等
相体积比：
时间而减少的现象 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，而且随时间变化的现象
粘弹性的模型表示方法：
（一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型
（二）福格特（Voigt）模型 （三）双重粘弹性模型
第三节
蠕变性质的测定方法
三个主要测定途径： ① 测定使待测样品产生微小应变 r(t) 时所需
三、圆锥平板粘度计
优点： 锥角很小（<3度），仅 需0.5-1ml少量样品
第四节
流变学在药剂学中的应用（P344） 流变学理论对乳剂、混悬剂、
半固体制剂等剂型设计、处方组成
以及制备、质量控制等研究具有重
要意义
（一）流变学在混悬剂中的应用
混悬剂静止状态时的剪切应力忽略不计，但振 摇后把制剂从容器中倒出时存在较大的剪切速 度 混悬剂在贮藏过程中若剪切速度小，则显示较 高的粘性；若剪切速度大，则显示较低的粘性 混悬剂在振摇、倒出及铺展时能自由流动是形 成理想的混悬剂的最佳条件
之上升。
a=Sn/D
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50%淀粉 混悬剂、糊剂、淀粉、滑石粉等 在其它材料中有： 涂料、颜料等
三、触变流动(thixotropic flow)
D
切力增加——上行线
切力降低——下行线
滞后面积： 上行线和下形线不重合
S
环形曲线
触变性——随着剪切应力↑，粘度↓，剪切应 力消除后粘度在等温条件下缓慢地恢复到原来 状态的现象 衡量触变性大小的定量指标——滞后面积
浓度较高的乳剂、混悬剂、单糖浆、涂剂 S
在其它材料中表现： 油漆、牙膏、泥浆等
塑性流体的结构变化示意图 产生原因：体系中粒子受到范德华力或氢键作 用在静置状态下形成立体网络结构，要使体系 流动，就要破坏这些网状结构。
(二)假塑性流动(pseudoplastic flow)
D
流动公式：D=Sn/a
φ<0.05，牛顿流动 φ ——流动性下降，假塑性流动——塑性流动 ，粒径 φ接近0.74——相转移，粘度 粒径： 粒径较大时，在同样的平均粒径条件下，粒 度分布范围广的系统粘度低 连续相粘度： 切变速度 ——粘度 （液滴间距离增大）
乳化剂类型、浓度
（三）流变学在半固体制剂中的应用
—— 粘度或粘度系数，是表示流体粘度的
物理常数，是流变曲线斜率的倒数
单位Pa· s(SI单位)
牛顿流体：服从牛顿流动定律的液体
牛顿流体的特点：
①一般为低分子的纯液体或稀溶液 ②在一定温度下，牛顿液体的粘度为常数，它 只是温度的函数，随温度升高而减小
二、非牛顿流动
非牛顿流体(nonNewtonian fluid):不符合牛 顿流动定律的液体，如乳剂、混悬剂、高 分子溶液、胶体溶液、软膏以及固－液的 不稳定体系等 按非牛顿流体流动的曲线类型可分为塑性 流动、假塑性流动、胀性流动、触变流动
(一)塑性流动(plastic flow)
屈服值： 交点 引起塑性液 体流动的最 低切变应力
S0（致流值）
S＜S0时，形成向上弯曲的曲线——弹性形变，不流动 S＞S0时，剪切速度D和剪切应力呈直线关系——流动
塑性液体的流动公式：D=(S-S0)/pl pl ——塑性粘度 在制剂中表现为塑性流动的剂型有：
年首先提出的概念。它是力学、化学、工程学的交叉和综
合而产生的边缘学科 实验是研究流变学的主要方法之一 新分支:如高分子材料流变学、断裂流变力学、土
流变学、岩石流变学、血液流变学以及应用流变学等等
（二）流变学研究内容
流变学：研究物质变形和流动的科学
变形：物质在外力作用下其内部各部分
的形状和体积的变化
弹性变形（elastic deformation） 变形 塑性变形（plastic deformation）
应
力：引起变形的作用力F除以作用面积A
内应力：单位面积上存在的与外力相对抗
的内力 粘 弹 性 物 质
弹
性：除去外部应力时恢复原状的性质
粘
性：是液体内部所存在的阻碍液体流
动的摩擦力，也称内摩擦力
（二）剪切应力和剪切速度
表征体系流变性质的两个基本参数: 剪切速度：速度梯度，单位s-1,以D表示 剪切应力：使各液层间产生相对运动的外力叫 剪切力，在单位面积A上所需施加
的力称为剪切应力，简称剪切力，
单位N.m-2,以S表示
A
c d
F
△y
v+ △v
v
y
a
b
B
D= dv/dy
第二节
流变性质
一切流体的流变性都可以用切变速度D与
剪切力S之间的关系曲线来描述，这种关系曲
线称为流变曲线（粘度曲线）。不同流变性
的流体具有不同的流变曲线，根据流变曲线
的不同，流体可以分为以下几种：
一、牛顿流体
二、非牛顿流体
为剪切应力
曲线的特点：一条通过坐标原点的直线
S=F/A=D =S/ D
即剪切应力S与剪切速度D成正比---牛顿流动定律
2.
评价半固体及液体的粘度的方法不断改
进，一些制剂的流变参数与生物利用度及药 效之间的相关性也已建立，流变学的原理的 应用在日益扩大。
主 要 内 容
第一节 概述
第二节 第三节 第四节
流变性质 蠕变性质的测定方法 流变学在药剂学中的应用
第一节
一、流变学的基本概念
（一）流变学的产生和发展
概
述
流变学rheology，由美国化学工程师Bengham 1929
的应力S(t)
② 测定对待测样品施加应力 S(t) 时所产生的
应变程度r(t)
③ 施加一定剪切速度时，测定其应力S(t)
具体测定方法：
1.不随时间变化的静止测定法，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）
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
直线
凹型曲线
凸型曲线 环形曲线
四、粘弹性(viscoelasticity)
粘弹性——高分子物质或分散体系具有粘性和弹性
双重特性
应力缓和(stress relaxation)——物质被施加一
定的压力而变形，并使其保持一定应力时，应力随
(三)胀性流动(dilatant flow)
D
a=Sn/D
剪切力增大，
表观粘度增加，
液体变稠
0
S
没屈服值；过原点的凸形曲线
胀性流体的结构变化示意图