流变学概述
第十三章+流变学
►
(四)流变学在贮库制剂处方设计中的应用
混悬剂的长效治疗作用，与药物在注射部位形成 的球形贮库的“坚固性”、比表面积和流动性质 有关 通针性：与药物粉末粒子大小、屈服值和滞后曲 线的面积有关，较粗的药物粉末或它们的絮凝粒 子易阻塞针头，而过细的粉末的混悬液也会因为 产生很高的屈服值而堵塞针头
(五)流变学性质对生物利用度的影响
► 流度：η的倒数，即1/η
► 运动粘度：液体的粘度η与同温度的密度ρ之比
值η/ρ，再乘以106
► ►
牛顿液体 ：服从牛顿定律的液体 牛顿流动 ：牛顿液体的流动形式
牛顿液体的特点：
►
一般为低分子的纯液体或稀溶液
►
►
一定温度下，牛顿液体的粘度η只是温度的函数
牛顿液体的粘度随温度升高而减小，粘度与温度的关系可用 Andrade公式表示：
(二)流变学在乳剂中的应用
►
影响乳剂粘性的主要因素是制剂浓度、粒度分布和乳 化剂的类型和浓度
►
稀乳剂表现为牛顿流动，高浓度乳剂表现为塑性流动 的特性
乳剂粒径较大时，在同样平均粒径条件下，粒度分布 宽的系统比粒度分布窄的系统粘度要低 乳化剂种类也会影响乳剂的流动性，乳化剂粘度越高， 制剂粘度越大
►
►
；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。
► 弹性率大，能够发生变形的弹性界限就小，物
理性质表现为硬度大，有脆性，容易破坏；弹 性率小，表示物质柔软有韧性，不宜破坏。
► 例如：聚苯乙烯塑料E为3.4×1010，明胶E为
2.4×106，后者的韧性大，不易破碎。
► 蠕变性(creep) 物质被施加一定的压力而变形，并使
高分子流变学基本概念课件
高分子流体的粘弹性
弹性
高分子流体在受到外力作用时发生的形变能够部分恢复。
粘性
高分子流体在受到外力作用时产生的剪切应力。
粘弹性
高分子流体同时具有弹性和粘性，其流变行为受温度、应力和分 子结构的影响。
高分子流体的流动行为
层流与湍流
高分子流体在管中流动时，层流 状态下剪切速率与距离成线性关 系，湍流状态下剪切速率与距离 成非线性关系。
高分子流变学基本概 念课件
目录
CONTENTS
• 高分子流变学简介 • 高分子流体的基本性质 • 高分子流变学的基本理论 • 高分子流变学在工业中的应用 • 高分子流变学的未来发展
01 高分子流变学简介
高分子流变学的定义
总结词
高分子流变学是一门研究高分子材料 流动和变形的学科。
详细描述
高分子流变学主要研究高分子材料在 受到外力作用时发生的流动和变形行 为，以及流动和变形过程中涉及的物 理、化学和力学等现象。
流动曲线
描述剪切速率与剪切应力之间关 系的曲线，分为牛顿区、屈服点 和粘弹性区域。
流动不稳定性
高分子流体在流动过程中可能出 现的各种不稳定性现象，如拉伸 流动、漩涡脱落等。
03 高分子流变学的基本理论
唯象理 论
唯象理论是从宏观角度研究高分子流体的行为，通过实验观察和经验公式 来描述高分子流体的流变性质。
高分子流变学的跨学科研究
01
与物理学的交叉
研究高分子流体的热力学性质和 流动行为，探索高分子链的动力 学过程。
02
与化学的交叉
03
与工程的交叉
研究高分子材料的合成和改性， 探索高分子链的化学结构和反应 机理。
将高分子流变学的理论应用于实 际生产过程中，解决工程实际问 题。
血液流变学概述
血液流变学概述《血液流变学概述》血液流变学是研究血液流动性质的科学，它从宏观和微观层面上研究血液的流动情况，以及血液的流变学参数。
它包括了血液的黏度、血管阻力、血管弹性等方面。
血液流变学的研究对于理解和预防血液循环系统疾病以及相关疾病的治疗具有重要意义。
血液流变学的研究对象是血液，它是由血浆和血细胞组成。
血浆是由水、蛋白质、荷电分子和溶解物组成的混合物，而血细胞主要包括红细胞、白细胞和血小板。
血液的流动受到多种因素的影响，如血液的物理性质、血管壁的形态和功能等。
血液的黏度是衡量血液流动性的重要参数之一，它取决于血液的成分以及其内部的流动状态。
黏稠的血液会增加血液在血管中的阻力，使得心脏需要更大的工作量来推动血液的循环，从而增加心脏负担，造成心血管系统疾病的发生。
血管的形态和功能对于血液流动性也有着重要的影响。
血管的直径和弯曲程度会影响血液的流动，而血管的壁的弹性会影响心脏的负荷和扩张能力。
血管的狭窄和硬化会导致血液流动阻力增加，从而影响血液的流动性，并增加心脏病发作的风险。
血液流变学的研究不仅可以用于了解正常生理情况下血液的流动性质，还可以用于疾病的诊断和治疗。
通过研究不同疾病状态下的血液流变学变化，可以帮助医生判断疾病的类型和程度，从而制定相应的治疗方案。
临床上常用的血液流变学参数包括血细胞比容、红细胞聚集性和血小板功能等。
这些参数的测量可以通过仪器和方法来实现，例如电子计数器和流变仪等。
总之，血液流变学的研究对于理解、预防和治疗血液循环系统疾病具有重要意义。
通过研究血液的流动情况和流变学参数，可以了解血管功能和血液流动性的改变，从而指导医生进行疾病的诊断和治疗。
血液流变学的进一步研究将有助于开发更有效的治疗方法，改善人们的健康状况。
41流变学的介绍
41流变学的介绍4.1流变学的介绍Webster’s Dictionary定义流变学为”材料的流动与形变的研究，其中包含弹性，黏度，和塑性。
黏度为“流体分子的吸引力所引起的内在摩擦力，此摩擦力会抵抗流体的流动。
”你的Brookfield黏度计测量此摩擦力，然后作为研究流变学的工具。
4.2黏度黏度是测量流体内在摩擦力的所获得的数值。
当某一层流体的移动会受到另一层流体移动的影响时，此摩擦力显得极为重要。
摩擦力愈大，我们就必须施予更大的力量以造成流体的移动，此力量即称为”剪切（shear）”。
剪切发生的条件为当流体发生物理性地移动或分散，如倾倒、散布、喷雾、混合等等。
高黏度的流体比低黏度的材料需要更大的力量才能造成流体的流动。
牛顿以图4-1的模式来定义流体的黏度。
两不同平面但平行的流体，拥有相同的面积”A”，相隔距离”dx”，且以不同流速”V1”和”V2”往相同方向流动，牛顿假设保持此不同流速的力量正比于流体的相对速度或速度梯度，即：F/A＝ηdv/dx其中η与材料性质有关，我们称为”黏度”。
速度梯度，dv/dx，为测量中间层的相对速度，其描述出液体所受到的剪切，我们将它称为”剪速（shear rate）”，以S表示；其单位为时间倒数（sec-1）。
F/A项代表了单位面积下，剪切所造成的合力，称为”剪力（shear stress）”，以F代表；其单位为”达因每平方公分（dyne/cm2）”。
使用这些符号，黏度计可以下列数学式定义：η＝黏度＝F/S＝剪力/剪速黏度的基本单位为”poise”。
我们定义一材料在剪力为1达因每平方公分、剪速为1 sec-1下的黏度为100 poise。
测量黏度时，你可能会遭遇到黏度的单位为“Pa˙s”或“mPa˙s”的情况，此为国际标准系统，且有时较被公制命名所接受。
1 Pa˙s等于10 poise；1 mPa˙s等于1 cp。
牛顿假设所有的材料在固定温度下，黏度与剪速是没有相关的，亦即两倍的力量可以帮助流体移动两倍的速度。
工程学基础中的流变学
工程学基础中的流变学工程学是一门研究应用科学与工程技术相结合的学科，它涵盖了多个领域，其中最具代表性的是土木工程、机械工程和化学工程。
其中，流变学被广泛应用于这些领域中。
流变学是研究物质变形和流动特性的一门科学，它对于工程设计和材料选择有着不可估量的作用。
1. 流体力学流体力学研究物质的流动，而流变学则研究物质的变形和流动规律。
流变学的基本理论是黏弹性理论，它描述了物质在各种应力作用下的变形和流动规律。
在工程学基础中，很多领域都需要应用流体力学和流变学的理论知识。
例如，在土木工程中，我们需要研究水和淤泥在土壤中的流动，结构工程中需要研究各种材料在应力下的变形规律，化学工程中需要研究不同物质在反应过程中的变形和流动规律。
2. 工程材料工程材料在应用中，尤其是在化学工程和机械工程中，需要经历各种应力和变形。
因此，了解材料的流变学特性的知识对于材料选择和设计具有重要的参考价值。
例如，在材料中加入膨润土和纳米材料可以提高材料的强度和韧性，对于设计新的结构材料非常有用。
此外，流变学的研究还能帮助我们研究环境问题。
例如，我们可以研究塑料垃圾在水中的流动性和吸附力，同时探索经济环境中的污染洛流动规律。
3. 工业应用流变学的理论知识已成为解决工业生产中工艺问题的关键性技术。
工业流程需要对材料的变形和流动特性进行定量分析，这是制造高质量产品的重要条件。
例如，在化学工业生产中，过程控制需要研究化学反应中物料的流动性和变形特性。
在塑料和橡胶生产中，流体输送管道设计需要考虑液体的黏度和物料的变形特性。
在油气开采和加工中，需要考虑复杂介质的流动规律和变形情况，这对于工业生产过程中的节能和环境污染控制具有重要的参考价值。
工程学基础中的流变学是一门重要的学科，它对于各种工程应用有着举足轻重的作用。
了解流变学的理论知识，可以帮助工程师更好地了解物料变形和流动规律，并设计出高质量和高效率的生产流程。
同时，在环境问题方面，研究物料流动情况可以帮助我们更好地理解污染物质在大气、地下水和土壤中的传播规律。
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
高聚物流变学
目 录
• 引言 • 高聚物流变学基础 • 高聚物熔体流变学 • 高聚物溶液流变学 • 高聚物流变测量技术与方法 • 加工过程中高聚物流变学应用
01 引言
高聚物流变学概述
高聚物流变学定义
01
研究高聚物材料在应力、应变、温度等外部条件下流动与变形
规律的科学。
研究对象
02
包括塑料、橡胶、纤维等高分子材料。
结构-流变性质关系
探讨高聚物结构与流变性质之间的关系，为材料设计和应用提供 依据。
测量误差来源及改进措施
仪器误差
操作误差
环境因素
定期对测量仪器进行校 准和维护，减小仪器误
差。
提高实验人员的操作技 能，规范实验操作流程。
控制实验室温度、湿度 等环境因素，保持实验
条件稳定。
样品因素
选择具有代表性的样品 进行测量，避免样品差
拉伸流动和剪切流动
拉伸流动是指流体在拉伸应力作用下产生的流动，而剪切流动是指流体在剪切 应力作用下产生的流动。高聚物熔体在加工过程中，通常同时受到拉伸和剪切 作用。
粘度与剪切速率关系
剪切变稀现象
高聚物熔体的粘度随剪切速率的增加 而降低，表现为非牛顿流体的特性。 这是由于高分子链在剪切作用下发生 取向和解缠结，导致流体粘度降低。
异引起的误差。
06 加工过程中高聚物流变学 应用
注塑成型过程中流变学问题
熔体流动行为
高聚物熔体在注塑机筒内和模具型腔中的流动行为，包括剪切速率、 粘度、温度等因素对流动的影响。
填充过程
熔体在填充模具型腔时的流动前沿、流动速度、压力分布等，以及 由此产生的制品表面质量和尺寸精度问题。
保压过程
保压阶段熔体的补充流动和冷却收缩对制品内部应力和翘曲变形的影 响。
第十四章 流变学基础
触变流型的滞后圈 假塑性材料的触变-流变图 胀性物质的触变流变图
四、粘弹性(viscoelasticity)
❖高分子物质或分散体系具有粘性(viscosity)和弹 性(elasticity)双重特性，称之为粘弹性 (viscoelasticity)。
测定时的切变速度.
通常高切力的流动曲线趋于线性,此时黏度最低.
D Sn a
假设性指数 表观黏度
n=1时,牛顿流体 越大,非牛顿性愈强
假塑性流体的结构变化示意图
(三) 胀性流动 (dilatant flow)
流体的黏度随切变速度的增加而增加 由于这种流体在切变过程中体积增加,故称之 为胀性流体.胀性流体还具有切变增稠的作用.
有色液体,实验时，有色液体从瓶中流出，经喇叭 运动粘度、特性粘数和动力粘度，相应的也采用3 种粘度计来测试，其中测试动力粘度的就是旋转粘度计。
口中心处的针状细管流入管内。从有色流体的流 流体的流动类型，首先由雷诺(Reynolds)用实验进行了观察。
动情况可以观察到管内水流中质点的运动情况.
（二）剪切应力与剪切速度
上图为未 添加聚乙 烯氧化物 的情形 下图为添 加聚乙烯 氧化物后 的情形
二 、非牛顿流体(non-Newtonian fluid)
(一) 塑性流动 (plastic flow)也叫Bingham体
若一个物体所受的力超过某一限度,其形状的改 变是永久的,则该物体便是可塑的.对于流体， 当外加切应力较小时不流动只发生弹性形变;而 一旦切应力超过某一限度时,体系的变形就是永 久的,表现出可塑性,故称为塑性流体. 塑性体流变曲线为直线,不通过原点,但与切应
环氧树脂如何进行流变学分析
环氧树脂如何进行流变学分析环氧树脂是一种常用的高分子材料，具有耐酸碱、耐热、耐候性好等特性。
它广泛应用于电器、建筑、航空航天、汽车、船舶等众多领域。
在使用环氧树脂时，流变学分析是非常重要的。
下文将介绍环氧树脂的流变学分析方法。
一. 流变学分析的概述流变学是一种研究物质的变形和流动规律的学科，流变学分析则是研究物质变形和流动规律的实验方法。
物质的流变学性质是指物质在外力作用下的变形和流动规律。
流变学分析可以通过物质的变形、应力和屈服点等指标，来研究物质的流变学性质。
在研究环氧树脂的流变学特性时，我们主要关注它的粘度、流变应力和流变型态等指标。
环氧树脂的粘度受多种因素的影响，如温度、固含物、松散程度等。
环氧树脂的流变应力和流变型态则是与环氧树脂的基本物理结构有关的，在分析时我们需要考虑环氧树脂的成分、分子链长度等因素。
二. 流变学分析的方法1. 变形速率法变形速率法是一种常用的流变学分析方法。
该方法通过在样品上施加一定的应变，并记录下承受的应力来研究物质的流行学特性。
通常情况下，我们采用旋转或振荡圆盘机构的方法来施加应变。
在进行样品加热或降温的操作时，我们可以使用热断路器或制冷器等设备来进行控制。
2. 时间-温度超越法时间-温度超越法是另外一种常见的流变学分析方法。
该方法通过在一定温度下施加应变，并记录下承受的应力来研究物质的流变学特性。
该方法的优点在于能够同时测试多个样品，在时间和温度方面也非常灵活。
3. 温度分层法温度分层法是一种用于研究物质流变学特性的专用方法。
该方法的原理是在样品中同时施加多组温度梯度，并进行温度调节，以研究物质的流变学特性。
该方法在对类似尼龙、玻璃等既有弹性又有塑性的物质进行流变学分析时表现出了很大的优势。
三. 流变学分析的应用环氧树脂在工业生产过程中的应用非常广泛，其性能也受到使用条件的影响。
因此，在研究环氧树脂的流变学特性时，我们需要将分析结果与实际应用情况相结合。
具体来说，可以通过流变学分析来控制环氧树脂的加工流程和应用条件，以提高其性能和降低成本。
涂料中的流变学
（2）、丙烯酸类增稠机理 聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中，通
过羧酸根离子的同性静电斥力，分子链由螺旋状伸展为棒
状，从而提高了水相的黏度。另外它还通过在乳胶粒与颜 料之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度。
（3）、缔合增稠机理 这类增稠剂的分子结构中引入亲水基团和疏水基团，使
其呈现出一定的表面活性剂的性质。当它的水溶液浓度超过
1、动力黏度（η ）：
=
D
式中：τ为剪切力；D为剪切速率。 在流体中取两面积各为1m2 ，相距1m，相对移动速度为 1m/s时所产生的阻力称为动力黏度。单位Pa· S（帕· 秒）。 过去使用的动力黏度单位为泊或厘泊，泊（Poise）或厘泊 为非法定计量单位。 1Pa· S=1N· 2=10P泊=103cp S/m
流体的类型与黏度密切相关，黏度是涂料流变学的 一个重要指标。
黏度的定义
黏度就是抗拒液体流动的一种量度。 黏度一般是动力黏度的简称，其单位是帕秒(Pa· S)或毫帕
秒(mPa· S)。
黏度的度量方法分为绝对黏度和相对黏度两大类。绝对黏 度分为动力黏度和运动黏度两种；相对黏度（条件黏度） 有恩氏黏度、赛氏黏度和雷氏黏度等几种表示方法。
三、流变性与涂膜弊病
1、流平不良与流挂
把不平整的湿膜在表面张力的作用下产生流动，最后达到完全平整
的过程叫做湿膜的流平。如果湿膜处于垂直于地面的被涂面上，它 在表面张力和重力合力的作用下，产生向下流淌或湿膜下部厚度远
大于上部的现象，叫做流挂。
2、缩孔
缩孔的形成取决于涂料本身的流动性，当涂膜上形成表面 张力梯度时，流体由一点到另一点流动，若流动量大，就 会形成露底缩孔。要减少缩孔，就应使涂料流动性减小，