第二节流变学简介.ppt

三、流变性的测定 对于液体制剂来说，最重要的流变学特性就是黏度。动力学黏度计算公式为： 黏度的测定方法： 一、毛细管黏度计测定 二、旋转式黏度计测定 第十四章 流变学简介 （一）流变学的概述 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） 内应力：单位面积上存在的与外力相对抗 的内力 应 力：引起变形的作用力F除以作用面积A 弹 性：除去外部应力时恢复原状的性质 黏 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 粘弹性物质 * 液体受应力作用变形，即流动，是不可逆过程。 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。 （二）剪切速度与剪切应力 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 ? 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. 一、牛顿流动 D 为剪切速度 S 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 ?—— 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 牛顿黏度定律：在层流条件下的剪切应力与剪切速度成正比 流动方程：D=S/η 特点：1.它的切变速度与剪切应力之间是通过原点的直线关系； 2.斜率为1/η，所以温度一定时，其黏度η是一个常数， 与D 无关，即黏度只是温度的函数(反比) 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 二、非牛顿流动 1.塑性流动（plastic flow） 1)曲线不经过原点； 2)在横轴剪切应力S轴上有一交点(S1)； 3)存在屈服值（S0，引起塑性液体流动的最低剪切应力） 当剪切应力小于屈服值时液体在剪切应力作用下不流动,而表现为弹性变形; 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； 交点 屈服值： 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)/?a ?a ——塑性粘度 S 在制剂中表现为塑性流动的剂型有： 浓度较高的乳剂、混悬剂、单糖浆、涂剂 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） 假塑性流动的流动曲线随着S值的增大，粘度下降的流动现象称为假塑性流动，其流动公式如下所示： (n>1) 式中ηa ——表观粘度（apparent viscosity） 如甲基纤维素、西黄蓍胶、海藻酸钠等链状高分子的1%水溶液表现为假塑性流动，其原因是：随着S值的增大，这些高分子的长轴按流动方向有序排列，减少了对流动的阻力。 切稀！越切越稀！ S D 没屈服值；过原点的凹形曲线 流动公式：D=Sn/?a 剪切力增大， 粘度下降， 液体变稀 0 假塑性流体的结构变化示意图 在制剂中表现为假塑性流动的剂型有：