药剂学11.流变学
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流变学和药物制剂
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
胀性流体流动公式 Sn=′D
n-常数，值越大， 胀性特性越突出 ′--表观粘度 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。
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(四）触变性(thixotropic)
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。
其他粘度的表示方法： 运动粘度 γ=η/ρ 相对粘度 ηγ=η / η0（溶液的粘度/溶剂的粘 度）
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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。
η=CT/V C-常数 T-转矩 V-每分钟的旋转数
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（五）锥入度仪
主要用于测定软膏等制 剂的硬度。
原理为在软膏表面，测 定圆锥体尖的针头进入 软膏体的距离，一般用 0.01mm为一个单位来 表示。
合格的软膏制剂通常规 定，其范围在200-240 个单位。
资料仅供参考,不改正。
（三）层流、湍流
Re=ρud/ ρ密度 u 流速 d 管径 Re 雷诺氏系数
层流：在低流速时，色流形成连贯线状，在管中 心保持平衡流动并且流线粗细无变化。 湍流：色流瞬间与水混合，整个流体不规则流动。
二、流变性质 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
一切流体的流变性都可以用切变速度D与 切变应力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：
流变学在药剂学中的应用解读
温度对软膏基质稠度 的影响，可利用经过改 进的旋转粘度计进行测 定，并对其现象加以解 释。 右图 温度对两种基 质的塑性流动影响是一 样的，且降伏点的温度 变化曲线也表现为同样 的性质。
而对其触变性而言，
右图中可以看出温度对两 种基质的变化特性完全不 同. 其原因主要是随着温度 的升高凡士林的蜡状骨架 基质产生崩解，另一方面， 液体石蜡聚乙烯复合型软 膏基质，通常在温度发生 变化的条件下能够维持树 脂状结构。
静止状态下所产生的切变应 力，若只考虑悬浮粒子的沉 降，因其存在的力很小，故 可忽略不计
牛顿流体性质的甘油 粘性 作为悬浮粒子的助悬剂较为理 想。 从容器中到出、皮肤表面涂膜 时其粘度较高, 稠度较大，且 吸湿性高，所以不经稀释则无 法使用。
触变性物质 凝胶 静置，振摇 液状
皂土、羧甲基纤维素钠、皂土 和羧甲基纤维素钠混合物的稠 度曲线（con-sistency curve）：皂土具有非常显著 的滞后曲线，且在装入膨润土 样品的容器的翻转试验中发现， 具有较大的触变性。而皂土和 CMC的混合分散液曲线，则表 现出假塑性流动和触变性双重 性质。因此，可以通过调节分 散液的混合比例，制成理想的
样品储存 样品使用 1 样品输送
样品使用 2
(一）流变学在混悬剂中的应用 混悬液中分散粒子沉降时的粘性 经过振荡从容器中倒出混悬剂时的流变性质的变化。 应用于投药部位的洗剂的伸展性能等方面。 Mervine和Chase提出混悬剂在贮藏过程中 切变速度小，显示较高的粘性， 切变速度变大，显示较低的粘性。 即混悬剂在振摇、倒出及铺展时能否自由流动是 形成理想的混悬剂的最佳条件。 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，具有上述性能。
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。 分散相体积比相对较低时
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。
流变学在药剂学中应用
流变学在药学中应用
液体
半固体
固体
制备工艺
a. 混合
皮肤表面上制剂的 铺展性和粘附性
压片或填充胶囊时 粉体的流动
装量的生产能力
b. 由剪切引起的 分散系粒子的粉碎
从瓶或管状容器中 制剂的挤出
粉末状或颗粒状 固体充填性
操作效率的提高
c. 容器中的液体 的流出和流入
与液体能够混合程
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 牛顿流体制剂--溶液剂、溶液型注射液等 较易完成
非牛顿流体制剂--乳剂、混悬剂、软膏剂等 一定难度
2.混合作用
剂型设计和制备工艺过程中流变学的主要应用领域
触变性物质 凝胶 静置，振摇 液状
皂土、羧甲基纤维素钠、皂土 和羧甲基纤维素钠混合物的稠 度曲线（con-sistency curve）：皂土具有非常显著 的滞后曲线，且在装入膨润土 样品的容器的翻转试验中发现， 具有较大的触变性。而皂土和 CMC的混合分散液曲线，则 表现出假塑性流动和触变性双 重性质。因此，可以通过调节 分散液的混合比例，制成理想
切变速度小，显示较高的粘性，
切变速度变大，显示较低的粘性。
即混悬剂在振摇、倒出及铺展时能否自由流动是形
成理想的混悬剂的最佳条件。
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，具有上述性能。
牛顿流体性质的甘油 粘性作 为悬浮粒子的助悬剂较为理想 。 从容器中到出、皮肤表面涂膜 时其粘度较高, 稠度较大，且 吸湿性高，所以不经稀释则无 法使用。
样品稳定性, 样品质量…
样品输送 剪切速率: ~10s-1
Pumpability? Scoopability?
使用
药剂学之液体制剂-流变学相关知识
流变学相关知识及其在药剂学中的应用简介1. 流变学（Rheology）定义：研究物质流动和变形的科学。
2. 流变学的发展•1676年，胡可定律：弹性固体（形变与受力成正比）•1687年，牛顿定律：粘性液体（流动助力与流动速度成正比）•1905年，爱因斯坦：悬浮液粘度方程•1920年，宾汉（bingham）提出流变学概念•1945年，首台旋转粘度计问世•1951年内，首台旋转流变仪问世3. 流变学中相关概念•粘性（viscosity）：流体在外力作用下质点间相对运动而产生的阻力；•变形（deformation）：对某一物体施加压力时，其内部各部分的形状和体积发生变化的过程；•应力（stress）：对固体施加外力，固体内部存在一种与外力相对抗的内力而使固体保持原状，此时单位面积上存在的内力称为应力；•弹性（elasticity）：物体在外力作用下发生变形，当外力解除后恢复到原来的形状的性质；•塑性（plasticity）：当外力消除后不能恢复到原有的形状的性质；•弹性变形（elastic deformation）：可逆的形状变化；•塑性变形（plastic deformation）：非可逆的形状变化；•屈服值S0（yield value）：能引起变形或流动的最小应力称为屈服值；•剪切应变（shearing strain）和剪切应力（shearing stress）：固定固体立方体地面，当对顶部A沿切线方向施加压力F时，物体以一定速度v发生变形。
这种变形称为剪切应变（shearing strain）γ。
单位面积上的作用力F/A称为剪切应力（shearing stress）S。
•理想固体中，剪切应力与剪切应变之间符合：胡可定律：S=γG，式中，S为剪切应力；γ为剪切应变；G为剪切模量（shearing module：指单位剪切应变所需要的剪切应力）•对液体：受剪切力F作用即流动，是不可逆过程。
对于理想液体，S与D成正比，即牛顿粘性定律。
药剂学 粉粒学和流变学
体粒子之间发生粘附而形成聚集体。
第七节 粉体的压缩性
压缩性：表示粉体在压力下体积减少的能力。 成形性：表示物料紧密结合成一定形状的能力。
2021/5/27
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第14章 流变学基础
第一节、概述 流变学(rheology)系指研究物体变形和流动的 科学，1929年由Bengham和Crawford提出。 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变 形和流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的变形性 和流动性
量角器测定。 (2)在圆筒管里精密充填粉体，下端用滤纸
轻轻堵住后接触水面，测定水在管内粉体层中上升的高度
与时间，根据Washburn公式计算接触角。
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第六节 粉体的粘附性与凝聚性
粘附性：指不同分子间产生的引力，如粉体粒子
与器壁间的粘附。
凝聚性(粘着性)：指同分子间产生的引力，如粉
(四)粒子径的测定方法
1、显微镜法：投影，主要测几何学粒径。 2、筛分法：”目”1英寸长度上开有的孔数。 3、库尔特计数法(Coulter counter): 通过细孔，
电阻与粒子体积成正比。
4、沉降法：根据Stoke’s 方程求出粒径的方法。 5、比表面积法：气体吸附法和透过法。
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➢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，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。
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(五)粘弹性(viscoelasticity)
➢高分子物质或分散体系具有粘性和弹性双重特性， 称之为粘弹性。 粘弹性可用将弹性模型的弹簧和粘性模型的缓冲 器加以组合的各种模型表示：
第七节 粉体的压缩性
压缩性：表示粉体在压力下体积减少的能力。 成形性：表示物料紧密结合成一定形状的能力。
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第14章 流变学基础
第一节、概述 流变学(rheology)系指研究物体变形和流动的 科学，1929年由Bengham和Crawford提出。 物体的二重性：物体在外力作用下可观察到变 形和流动现象。 流变性：物体在外力作用下表现出来的变形性 和流动性
量角器测定。 (2)在圆筒管里精密充填粉体，下端用滤纸
轻轻堵住后接触水面，测定水在管内粉体层中上升的高度
与时间，根据Washburn公式计算接触角。
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第六节 粉体的粘附性与凝聚性
粘附性：指不同分子间产生的引力，如粉体粒子
与器壁间的粘附。
凝聚性(粘着性)：指同分子间产生的引力，如粉
(四)粒子径的测定方法
1、显微镜法：投影，主要测几何学粒径。 2、筛分法：”目”1英寸长度上开有的孔数。 3、库尔特计数法(Coulter counter): 通过细孔，
电阻与粒子体积成正比。
4、沉降法：根据Stoke’s 方程求出粒径的方法。 5、比表面积法：气体吸附法和透过法。
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➢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，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。
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(五)粘弹性(viscoelasticity)
➢高分子物质或分散体系具有粘性和弹性双重特性， 称之为粘弹性。 粘弹性可用将弹性模型的弹簧和粘性模型的缓冲 器加以组合的各种模型表示：
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。
医药的制造-药剂学-第十三章 流变学
Andrade公式表示： η=Aexp（E/RT）
A－常数，E－流动活化能，R－气体常数，T－绝对温度
流动曲线： 剪切速度D随剪切力 S而变化的曲线
流动方程式 表征流动曲线的数 学方程式
牛顿流体：D=S/η
(二)非牛顿流动
►非牛顿液体 ：高分子溶液、胶体溶液、乳 剂、混悬剂、软膏剂以及固体－液体的混 合不均匀体系
►分类：塑性流动、假塑性流动、胀性流动、 触变流动
⑴ 塑性流动（plastic flow） 塑性液体的流动方程为：D=（S－S0）/ηpl
特点：屈服值 粘度先小后不变
S0 －屈服值； ηpl －塑性粘度
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 ：氧化锌在矿物油中的 混悬液，药用硫酸钡混悬液，糊状粘土等
► M是指增加单位剪切速度时单位面积剪切力的减少值 M=2（ηpl,1－ηpl,2）/（lnω2－lnω1）2
► ηpl为塑性粘度，；t是时间；ω是旋转粘度计的角速度
(三)粘弹性（viscoelasticity）
►粘弹性：
高分对子物物质质附或加分一散定体的系重所量时，表
具有现的为粘一性定（的v伸is展cos性ity或）形和变，而
► 物体的二重性：即对外力常表现为弹性和粘性的双重 特性
二、弹性形变和粘性流动
►弹性形变（elastic deformation）：给固体
施加外力时，固体就变形，外力解除时，固体就 恢复到原有形状，这种可逆的形状变化就是弹性 形变
► 应变：弹性变形时，与原形状相比变形的比
率称为应变，应变分为常规应变（延伸应变）和 剪切应变。
► 延伸应变时，S=γE ；剪切应变时，S=γG ； S为 应力， 为应变，E为延伸弹性率，G为剪切刚 性率。
A－常数，E－流动活化能，R－气体常数，T－绝对温度
流动曲线： 剪切速度D随剪切力 S而变化的曲线
流动方程式 表征流动曲线的数 学方程式
牛顿流体：D=S/η
(二)非牛顿流动
►非牛顿液体 ：高分子溶液、胶体溶液、乳 剂、混悬剂、软膏剂以及固体－液体的混 合不均匀体系
►分类：塑性流动、假塑性流动、胀性流动、 触变流动
⑴ 塑性流动（plastic flow） 塑性液体的流动方程为：D=（S－S0）/ηpl
特点：屈服值 粘度先小后不变
S0 －屈服值； ηpl －塑性粘度
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 ：氧化锌在矿物油中的 混悬液，药用硫酸钡混悬液，糊状粘土等
► M是指增加单位剪切速度时单位面积剪切力的减少值 M=2（ηpl,1－ηpl,2）/（lnω2－lnω1）2
► ηpl为塑性粘度，；t是时间；ω是旋转粘度计的角速度
(三)粘弹性（viscoelasticity）
►粘弹性：
高分对子物物质质附或加分一散定体的系重所量时，表
具有现的为粘一性定（的v伸is展cos性ity或）形和变，而
► 物体的二重性：即对外力常表现为弹性和粘性的双重 特性
二、弹性形变和粘性流动
►弹性形变（elastic deformation）：给固体
施加外力时，固体就变形，外力解除时，固体就 恢复到原有形状，这种可逆的形状变化就是弹性 形变
► 应变：弹性变形时，与原形状相比变形的比
率称为应变，应变分为常规应变（延伸应变）和 剪切应变。
► 延伸应变时，S=γE ；剪切应变时，S=γG ； S为 应力， 为应变，E为延伸弹性率，G为剪切刚 性率。
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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。
• 在非牛顿流动中， 当切变速度增加时形成向上的 流动曲线，称上行线； 当切变速度减少时形成向下的 流动曲线，称下行线。
恢复过程 网状结构被破坏
18
浓的混悬液、乳剂、某 些亲水性高分子溶液
触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换
凝胶
激烈振动 静置
溶胶
• 塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多数具有触变性
• 特点：切变应力增加，粘
度下降（斜率增加）
D Sn ηa
表观粘 度
表现为假塑性流动的剂型：
某些亲水性高分子溶液；微粒分散 体系处于絮凝状态的液体。
浓度低表现出假黏性
假黏性 假塑性
14
交错的长链高分子
顺序排列，阻力降低
假塑性流体的结构变化示意图
15
(三) 胀性流动(dilatant flow)
19
影响触变性的因素
与质点的形状有关 不均匀性与定向性 针状或片状质点比球状质点易于表现出触变性 较细的质点，形状越不对称，体系越易呈现触
变性
20
pH：聚丙烯酸、poloxamer、EC…… 温度:相转变温度，poloxamer 聚合物浓度：poloxamer 聚合物的联合应用：卡波普-聚丙烯酸（2:1） 聚合物结构的修饰：HEC修饰疏水基团-增稠 离子的加入：硅酸镁铝（-）分散于海藻酸钠或
也随之减小。
35
三、请指出A|B|C|D|E各表示哪种流动？
36
四、请描述流体的触变性
• 对一些流体进行搅拌时，由于其粘度下降， 故流体易于流动。但是，放置一段时间以后， 又恢复原来的粘性。像这种随着剪切应力增 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。
半固体
制备工艺
皮肤表面上制剂的伸 提高装量的生
展性和粘附性
产能力
从瓶或管状容器中的 制剂的挤出
提高操作效率
容器中的液体的流 与液体能够混合的固
出和流入
体量
通过管道输送液体 的制剂过程
从基质中药物的释放
分散体系的物理稳 定性
32
本章小结
1. 概述（基本概念） 2. 流体的基本性质
牛顿流动、非牛顿流动（塑性、假塑性、胀性、假 黏性）、触变性 3. 流变性测定法 毛细管黏度计、落球黏度计、旋转黏度计、制剂 流变性的评价方法 4. 流变学在药剂学中的应用
8
第二节 流体的基本性质
一、牛顿流动
• 理想的液体服从牛顿粘度法则:
1687年，牛顿定律，
S=D
Newtonian equation
D为剪切速度( s-1)
S为剪切应力(N/m2, Pa)
为粘度系数[单位Pa·s，1Pa·s=10P(泊)]，或称
动力粘度，简称粘度。
9
牛顿流体的特点：
①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
基本原理
在一定压力下，根据流体的压力差或自身的重 量，经过一定长度的标准毛细管所需要的时间或流 速，并计算流体的黏度。
测定方法
分别测定已知液体和待测液体流经毛细管所需
要的时间或流速。
1 1t1 2 2t2
相对黏度
23
平氏黏度计 乌氏黏度计
24
2、落球黏度计
原理：含有一定温度试验液的垂直
壳聚糖溶液中可增加粘度
其他辅料的添加：卵磷脂、甘油等增加粘度
21
第三节 流变性测定法
黏度——液体制剂的重要的流变学特性 黏度的表示方法：
绝对黏度、运动黏度、相对黏度、增比黏 度、比浓黏度、特性黏度等。 影响黏度的因素： 温度、压力、分散相、分散介质
22
1、毛细管黏度计（ostwald viscometer）
• 特点：具有致流值S0 • 致流值(yield value)：引
起塑性流体流动的最低
切应力S0 。
D S S0 η
表现为塑性流动的剂型：
S0
致流值
浓度较高的乳剂、混悬剂、单糖浆、涂剂等 12
网状结构
网状结构逐渐被破坏，表现为粘度的降低。
塑性流体的结构变化示意图
13
(二) 假塑性流动/假黏性流动
同心双筒式
测定低黏度液体
锥板式
平行板式
测定高黏度液体
26
4、制剂流变性的评价方法
• 软膏、乳剂、雪花膏等半固体制剂 • 针入度黏度计（penetrometer）：稠度
平板伸展仪（spread meter）：延展性
27
第四节 流变学在药剂学中的应用
和液体粘度、流动性、触变性有关
28
药物制剂的流变性质
33
思考题
一、 名词解释 1. 牛顿流体 2. 致流值 3. 触变性
34
二、以下关于流变学的描述正确的是： A
A．牛顿流动的流体在层流条件下的剪切应力S与 剪切速度D成正比；
B．塑性流动的流动曲线经过原点； C．假塑性流动的流体随着剪切应力的增大而粘度
增大； D．胀性流动曲线显示随着剪切应力的增大其粘性
试样内部的应力随时间而减小的过程。
蠕变：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。
应力不变， 外形发生变化
7
黏弹性模型：
弹性模型的弹簧和黏性模型的缓冲器组合
（胡克模型）
（阻尼模型）
麦克斯韦（Maxwell）模型： 串联；应力缓和
沃格特（Voigt）模型： 并联；蠕变现象
双重粘弹性模型： 麦克斯韦模型和沃格特模型组合
表征体系流变性的基本参数
剪切力—促使液层流动的力
剪切应力： S=F/A
剪切速度： D d力，称内摩擦
6
8.黏弹性（viscoelasticity）
高分子物质或分散体系具有黏性和弹性 的双重特性
表现：
外形不变， 内应力发生变化
应力松弛：试样瞬时变形后，在不变形的情况下，
②一般为纯液体和多数低分 子溶液
D = S/
10
二、非牛顿流动 (non-Newtonian fluid)
不符合牛顿定律的液体
如乳剂、混悬剂、高分子溶液、胶体溶液等。
塑性流动 假塑性流动
胀性流动
A：牛顿流动
B：塑性流动
C：假塑性流动（假黏性流动）
D：胀性流动
E：触变性
11
(一)塑性流动(plastic flow)
3
1、变形
对某一物体施加压力时，其内部各部分的形状和体积
发生变化，即变形。
外部应力而产生的固体的变形，
当去除外力时能恢复原状
弹性变形(elastic deformation)
塑性变形(plastic deformation) 当去除外部应力时，发
生的非可逆性变形
2、应力
固体内部存在一种与外力相对抗的内力使固体保持原状
稳定性：控制乳剂连续相的流变特性 可挤出性：软膏剂、凝胶剂 涂展性：涂敷皮肤使用 通针性：注射用混悬剂 滞留性：眼部给药制剂 控释性：溶胶-凝胶体系
29
在混悬剂中的应用
• 静置 流动
粘度高 粘度低
①使用混合助悬剂时应选择具有 塑性和假塑性流动的高分子化合 物混合使用为佳
②具有触变性的助悬剂对混悬剂 的稳定性十分有利
假塑性流 体
牛顿流体
30
• 乳剂：在使用和制备条件下乳剂的特性是否 适宜，主要由制剂的粘度和流动性而定。
（例如：皮肤用乳剂流动性和铺展性如何？）
• 半固体制剂：软膏基质的塑性和触变性 设计具有最佳粘度特性的软膏处方和制备工 艺过程。
31
流变学性质对生产工艺的影响
液体
混合
由切变引起的分散 系粒子的粉碎
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。
• 在非牛顿流动中， 当切变速度增加时形成向上的 流动曲线，称上行线； 当切变速度减少时形成向下的 流动曲线，称下行线。
恢复过程 网状结构被破坏
18
浓的混悬液、乳剂、某 些亲水性高分子溶液
触变流动的特点：等温的溶胶和凝胶的可逆转换
凝胶
激烈振动 静置
溶胶
• 塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多数具有触变性
• 特点：切变应力增加，粘
度下降（斜率增加）
D Sn ηa
表观粘 度
表现为假塑性流动的剂型：
某些亲水性高分子溶液；微粒分散 体系处于絮凝状态的液体。
浓度低表现出假黏性
假黏性 假塑性
14
交错的长链高分子
顺序排列，阻力降低
假塑性流体的结构变化示意图
15
(三) 胀性流动(dilatant flow)
19
影响触变性的因素
与质点的形状有关 不均匀性与定向性 针状或片状质点比球状质点易于表现出触变性 较细的质点，形状越不对称，体系越易呈现触
变性
20
pH：聚丙烯酸、poloxamer、EC…… 温度:相转变温度，poloxamer 聚合物浓度：poloxamer 聚合物的联合应用：卡波普-聚丙烯酸（2:1） 聚合物结构的修饰：HEC修饰疏水基团-增稠 离子的加入：硅酸镁铝（-）分散于海藻酸钠或
也随之减小。
35
三、请指出A|B|C|D|E各表示哪种流动？
36
四、请描述流体的触变性
• 对一些流体进行搅拌时，由于其粘度下降， 故流体易于流动。但是，放置一段时间以后， 又恢复原来的粘性。像这种随着剪切应力增 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。
半固体
制备工艺
皮肤表面上制剂的伸 提高装量的生
展性和粘附性
产能力
从瓶或管状容器中的 制剂的挤出
提高操作效率
容器中的液体的流 与液体能够混合的固
出和流入
体量
通过管道输送液体 的制剂过程
从基质中药物的释放
分散体系的物理稳 定性
32
本章小结
1. 概述（基本概念） 2. 流体的基本性质
牛顿流动、非牛顿流动（塑性、假塑性、胀性、假 黏性）、触变性 3. 流变性测定法 毛细管黏度计、落球黏度计、旋转黏度计、制剂 流变性的评价方法 4. 流变学在药剂学中的应用
8
第二节 流体的基本性质
一、牛顿流动
• 理想的液体服从牛顿粘度法则:
1687年，牛顿定律，
S=D
Newtonian equation
D为剪切速度( s-1)
S为剪切应力(N/m2, Pa)
为粘度系数[单位Pa·s，1Pa·s=10P(泊)]，或称
动力粘度，简称粘度。
9
牛顿流体的特点：
①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
基本原理
在一定压力下，根据流体的压力差或自身的重 量，经过一定长度的标准毛细管所需要的时间或流 速，并计算流体的黏度。
测定方法
分别测定已知液体和待测液体流经毛细管所需
要的时间或流速。
1 1t1 2 2t2
相对黏度
23
平氏黏度计 乌氏黏度计
24
2、落球黏度计
原理：含有一定温度试验液的垂直
壳聚糖溶液中可增加粘度
其他辅料的添加：卵磷脂、甘油等增加粘度
21
第三节 流变性测定法
黏度——液体制剂的重要的流变学特性 黏度的表示方法：
绝对黏度、运动黏度、相对黏度、增比黏 度、比浓黏度、特性黏度等。 影响黏度的因素： 温度、压力、分散相、分散介质
22
1、毛细管黏度计（ostwald viscometer）
• 特点：具有致流值S0 • 致流值(yield value)：引
起塑性流体流动的最低
切应力S0 。
D S S0 η
表现为塑性流动的剂型：
S0
致流值
浓度较高的乳剂、混悬剂、单糖浆、涂剂等 12
网状结构
网状结构逐渐被破坏，表现为粘度的降低。
塑性流体的结构变化示意图
13
(二) 假塑性流动/假黏性流动
同心双筒式
测定低黏度液体
锥板式
平行板式
测定高黏度液体
26
4、制剂流变性的评价方法
• 软膏、乳剂、雪花膏等半固体制剂 • 针入度黏度计（penetrometer）：稠度
平板伸展仪（spread meter）：延展性
27
第四节 流变学在药剂学中的应用
和液体粘度、流动性、触变性有关
28
药物制剂的流变性质
33
思考题
一、 名词解释 1. 牛顿流体 2. 致流值 3. 触变性
34
二、以下关于流变学的描述正确的是： A
A．牛顿流动的流体在层流条件下的剪切应力S与 剪切速度D成正比；
B．塑性流动的流动曲线经过原点； C．假塑性流动的流体随着剪切应力的增大而粘度
增大； D．胀性流动曲线显示随着剪切应力的增大其粘性
试样内部的应力随时间而减小的过程。
蠕变：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。
应力不变， 外形发生变化
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黏弹性模型：
弹性模型的弹簧和黏性模型的缓冲器组合
（胡克模型）
（阻尼模型）
麦克斯韦（Maxwell）模型： 串联；应力缓和
沃格特（Voigt）模型： 并联；蠕变现象
双重粘弹性模型： 麦克斯韦模型和沃格特模型组合
表征体系流变性的基本参数
剪切力—促使液层流动的力
剪切应力： S=F/A
剪切速度： D d力，称内摩擦
6
8.黏弹性（viscoelasticity）
高分子物质或分散体系具有黏性和弹性 的双重特性
表现：
外形不变， 内应力发生变化
应力松弛：试样瞬时变形后，在不变形的情况下，
②一般为纯液体和多数低分 子溶液
D = S/
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二、非牛顿流动 (non-Newtonian fluid)
不符合牛顿定律的液体
如乳剂、混悬剂、高分子溶液、胶体溶液等。
塑性流动 假塑性流动
胀性流动
A：牛顿流动
B：塑性流动
C：假塑性流动（假黏性流动）
D：胀性流动
E：触变性
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(一)塑性流动(plastic flow)
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1、变形
对某一物体施加压力时，其内部各部分的形状和体积
发生变化，即变形。
外部应力而产生的固体的变形，
当去除外力时能恢复原状
弹性变形(elastic deformation)
塑性变形(plastic deformation) 当去除外部应力时，发
生的非可逆性变形
2、应力
固体内部存在一种与外力相对抗的内力使固体保持原状
稳定性：控制乳剂连续相的流变特性 可挤出性：软膏剂、凝胶剂 涂展性：涂敷皮肤使用 通针性：注射用混悬剂 滞留性：眼部给药制剂 控释性：溶胶-凝胶体系
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在混悬剂中的应用
• 静置 流动
粘度高 粘度低
①使用混合助悬剂时应选择具有 塑性和假塑性流动的高分子化合 物混合使用为佳
②具有触变性的助悬剂对混悬剂 的稳定性十分有利
假塑性流 体
牛顿流体
30
• 乳剂：在使用和制备条件下乳剂的特性是否 适宜，主要由制剂的粘度和流动性而定。
（例如：皮肤用乳剂流动性和铺展性如何？）
• 半固体制剂：软膏基质的塑性和触变性 设计具有最佳粘度特性的软膏处方和制备工 艺过程。
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流变学性质对生产工艺的影响
液体
混合
由切变引起的分散 系粒子的粉碎