药剂学第七章流变学基础
Rheology(流变学基础)
二．非牛顿流动
实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律， 实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶 胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液的不均匀 体系的流动。把这种不遵循牛顿粘度定律的物质称为非牛 不遵循牛顿粘度定律的物质称为 体系的流动。把这种不遵循牛顿粘度定律的物质称为非牛 顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动 非牛顿流动。 顿流体，这种物质的流动现象称为非牛顿流动。 非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律，经 非牛顿流体的剪切速度D和剪切应力S的变化规律， 作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、 作图后可得四种曲线的类型：塑性流动、假塑性流动、胀 形流动、触变流动。 形流动、触变流动。 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。
对于这种粘弹性， 对于这种粘弹性，我们用弹性模型化的弹簧和把 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示： 粘性通过模型的缓冲器的复合型模型加以表示： 麦克斯韦尔（Maxwell） （一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型 福格特（Voigt） （二）福格特（Voigt）模型 （三）双重粘弹性模型 （四）多重粘弹性模型
胀性液体的流动公式： 胀性液体的流动公式： /η D= Sn /ηa n<1，为胀性流体； n<1，为胀性流体； 当n接近1时，流动接近牛顿流动。 接近1 流动接近牛顿流动。
（d）胀性流动
胀性流体的结构变化示意图
• 胀性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度很小时， 胀性流动的特点：没屈伏值；过原点；切应速度很小时， 液体流动速度较大，当切应速度逐渐增加时， 液体流动速度较大，当切应速度逐渐增加时，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， 逐渐减小，液体对流动的阻力增加，表观粘度增加，流动曲 线向上弯曲。 线向上弯曲。 • 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、糊剂等。 50%淀粉混悬剂 浓度混悬剂如50%淀粉混悬剂、糊剂等。
第七章流变学基础
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
10
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》教学大纲
《药剂学》教学大纲Pharmaceutics课程编码：27A20407 学分：5.5 课程类别：专业必修课计划学时：112 其中讲课：64 实验或实践：48适用专业：药学、制药工程推荐教材：崔福德，《药剂学（7版）》，人民卫生出版社，2011年参考书目：1.王东凯，《药剂学学习指导与习题集》，人民卫生出版社，2011。
2.平其能，《现代药剂学》，中国医药科技出版社，2001年。
3.周建平，《工业药剂学》，人民卫生出版社，2014年。
4.刘燕，Martin 物理药剂学与药学，人民卫生出版社，2012年。
课程的教学目的与任务药剂学课程是药学、制药工程专业的核心课程，在药学专业人才培养计划中占据重要地位。
本课程重点培养学生掌握现代药剂学的基础理论知识和基本技能。
通过对本课程学习，不仅使学生掌握剂型与制剂设计、制备及质量控制等方面的基本理论知识和技能，而且培养学生严谨求实的科学作风，掌握知识运用知识的能力及创新意识，为从事药剂学工作，合理安全用药，以及研究探索药物新剂型和新制剂，更好地为医药卫生事业服务夯实基础，培养学生成为合格的药学专业人才。
课程的基本要求1、掌握药剂学的基础理论与基本知识。
掌握各种剂型的定义、特点和质量要求，掌握主要剂型设计基本理论、制剂处方、制备工艺、质量评价。
2、掌握常用药物剂型及制剂的处方设计与制备技能，熟悉主要药物剂型及其制剂的质量评价方法。
3、结合剂型熟悉重要辅料的性能、特点、用途和常用量，以及对制剂质量的影响；4、熟悉制剂中药物释放规律和影响因素；熟悉制剂稳定性考察的基本方法和结果处理；5、了解新型给药系统的主要类型、特点和一般制备方法。
各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章绪论建议学时：2[教学目的与要求] 掌握药剂学常用术语及含义、药典和药品标准在药剂中的重要作用，GMP与GLP在生产研究中的意义。
熟悉药剂学分支学科和剂型的分类方法。
了解药剂学的重要性、任务及发展概况；剂型的重要性；处方的概念与种类。
药剂学重点
第一章绪论1、药剂学是将原料药制备成用于治疗、诊断、预防疾病所需药物制剂的一门学科。
2、药典是一个国家记载药品标准、规格的法典，一般国家药典委员会组织编纂、出版，并由政府颁布、执行，具有法律约束力。
第二章药物溶出的形成理论1、潜溶：在混合溶剂中各溶剂在某一比例时，药物的溶解度比在各单纯溶剂中的溶解度大，而且出现极大值，这种现象称为潜溶。
2、（理解）药物的溶出速度可用Noyes-Whitney方程表示dC /dt=KS(Cs-C)S:固体的表面积Cs：溶质在溶出介质中的溶解度（固体表面饱和层浓度）C：t时间溶液主体中溶质的浓度第三章表面活性剂阴离子表面活性剂（高级脂肪酸盐、硫酸化物、磺酸化物）1、离子表面活性剂阳离子表面活性剂（苯扎溴铵、度米芬）两性离子表面活性剂（卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱型）脂肪酸甘油酯（W/O型辅助乳化剂）蔗糖脂肪酸酯（O/W型乳化剂分散剂）非离子表面活性剂多元醇型脂肪酸山梨坦（W/O型乳剂）聚山梨酯（O/W型乳化剂）聚氧乙烯型聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物2、临界胶束浓度（CMC)：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。
3、亲水亲油平衡值（HLB）：表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力。
WbHLBbWaHLBaHLB**+=HLB=∑(亲水基团HLB)+∑(亲油基团HLB)+74、Kraff点：当温度升高至某一温度时，离子表面活性剂在水中的溶解度急剧升高，该温度称为krafft点，相对应的溶解度即为该离子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。
5、昙点：对聚氧乙烯型非离子表面活性剂溶液，进行加热升温时可导致表面活性剂析出（溶解度下降）、出现浑浊，此现象称为起昙，此时温度称为昙点(或浊点）。
第四章微粒分散体系1、微粒大小完全均一的体系称为单分散体系，大小不均一的体系称为多分散体系。
其测得方法有：电子显微镜法、激光散射法、吸附法、Stokes沉降法。
2、Stokes 定律：ηρρ9)21(*2gr r V -=3、絮凝与絮凝剂：在微粒分散体系中加入一定量的某种电解质，离子选择性的被吸附在微粒表面，中和微粒表面的电荷，而降低表面带电量及双电层厚度，使微粒间的斥力下降，颗粒聚集而形成絮状物，但振摇后可重新分散均匀，这种现象叫做絮凝，加入的电解质称絮凝剂。
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。
流变学-精品医学课件
二、药物制剂的流变性质对不同制剂制备方法的影响 1、乳剂制备中的应用 2、软膏剂制备中的应用 3、混悬剂制备中的应用 4、栓剂制备中应用
四、心理流变学
外用制剂必须满足外观、涂展性、颜色、气味以及其他 患者心理上和感觉上能够接受的特性要求。
二、弹性与黏性
剪切应变 γ 剪切应力 S 剪切模量 G
S G
剪切模量的物理意义：
剪切速率( d ) D
dx
牛顿黏性定律：
S d D
dx
黏度 的物理意义：
D 1S
牛顿流体：黏性流体
三、黏弹性
黏弹性 黏弹体 应力松弛
特性参数： 曲线方程： S S0et / τ 蠕变 曲线方程： S / G(1 et / )
S
D V /
r /0
sp ( 0 ) /0
比浓 sp / C
lim sp
C0 C
第三节 流变性测定法
影响黏度的因素： 1、温度 Andrade式表示 Ae E / RT
2、压力 呈指数变化 3、分散相 粒子大小、浓度、黏度等 4、分散介质 化学组成、极性、pH等
黏度计 (一)毛细管黏度计
pR4t
8Vl
pt t 0 p0t 0t
黏度计 (二)落球黏度计
(三)旋转黏度计
同心双筒式
锥板型
平行板式
三、制剂流变性的评价方法
第四节 流变学在药剂学中的应用
流变学在药学中的应用领域
一、药物制剂的流变性质
与流变性质有关的药物Leabharlann 剂的性质(二)影响触变性的因素
14-药剂学-流变学基础
第二节 流变性质
一、牛顿流动 纯流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，遵循该法则的液体为 牛顿流体（Newtonian fluid)。 1/ η S=F/A=ηD D=S/η 粘度与剪切速度无关， 只要温度一定，粘度就一定
D
S
粘度的单位
η= S/D Pa.s ，mPa.s 达因.厘米－2.秒（泊,p） 1泊＝0.1 Pa.s 药学中常用厘泊（cp) 1cp=10-2泊＝10-3pa.s
一、牛顿流体的粘度与测定 1、毛细管粘度计
η1 = η2 ρ2 t2 ρ1t1
奥氏粘度计 平氏粘度计 乌氏粘度计
待测液体 t
毛细管
奥氏粘度计
平氏粘度计
t
落球粘度计
η＝t(ρb-ρl).B
非牛顿流体流动性质测定
对于非牛顿流体，一般不采取测定某一切变速度 下的粘度，因为非牛顿流体的粘度不是常数，而 随切变速度变化而变化。（见图） 非牛顿流体的流动性质应采用可改变切变速度的 粘度计进行测定。 如旋转式粘度计，借助于流体中旋转物体的粘性 阻力来测定粘度。 优点：切变速度可调范围广，可自动调节至程序 切变速度。
如分散相体积比相对较低时（0.05以下）时，其 系统表现为牛顿流动；随着相体积比增加，系统 的流动性下降，表现为假塑性流动；而体积比较 高时，转变为塑性流动。体积比接近0.74时产生 相转移，粘度显著增加。 减小粒子的平均粒径能增加乳剂的粘度。 在粒子平均粒径相同的情况下，粒度分布宽的系 统，粘度较小，粒度分布窄的系统粘度较高。 乳化剂浓度越高，制剂的粘度越大 剪切速度增大时，粘度减少。原因是液滴间距离 增大所致。
S0 S
假塑性流动
随着S值的增大而粘度下降的流动称为假塑性流 动。 D=Sn/ ηa ηa 表观粘度，随剪切速度的改变而改变 n越大，非牛顿性越大， n=1为牛顿流体 甲基纤维素、西黄耆胶等 链状高分子的1％水溶液 表现为假塑性流动