主要內容一、概述二、流變性質三、流體流動性質測定方法四、流變學在藥劑中應用流變學和藥物制劑專家講座第1頁

一、概述流變學（rheology）：是研究物質變形和流動科學，屬于力學研究范圍，與化學尤其是膠體化學、高分子化學親密相關。流變學研究對象是：流體流動性質、半固體粘彈性和固體彈性形變等性質。流變性（rheologicproperties）：指在適當外力作用下物質所含有流動和變形性能。

流變學和藥物制劑專家講座第2頁變形：物質在外力作用下其內部各部分形狀和體積改變。

彈性變形（elasticdeformation）變形塑性變形（plasticdeformation）（一）基本概念流變學和藥物制劑專家講座第3頁

內應力：單位面積上存在與外力相反抗內力。

應力：引發變形作用力F除以作用面積A。彈性：除去外部應力時恢復原狀性質。粘性：是液體內部所存在妨礙液體流動摩擦力，也稱內摩擦力。粘彈性物質流變學和藥物制劑專家講座第4頁（二）切變應力和切變速度

在流速不太快時，可將流動著液體視為相互平行移動液層叫層流，因為各層速度不一樣，便形成速度梯度du/dy，這是流動基本特征。yu剪切速度：速度梯度，單位s-1,以D表示。剪切應力：各液層間產生相對運動外力叫剪切力，在單位面積A上所需施加力稱為剪切應力，簡稱剪切力，單位N.m-2,以S表示。流變學和藥物制劑專家講座第5頁（三）層流、湍流Re=ρud/ρ密度u

流速d

管徑Re

雷諾氏系數層流：在低流速時，色流形成連貫線狀，在管中心保持平衡流動而且流線粗細無改變。湍流：色流瞬間與水混合，整個流體不規則流動。流變學和藥物制劑專家講座第6頁二、流變性質

一切流體流變性都能夠用切變速度D與切變應力S之間關系曲線來描述，這種關系曲線稱為流變曲線（粘度曲線）。不一樣流變性流體含有不一樣流變曲線，依據流變曲線不一樣，流體能夠分為以下幾個：

1、牛頓流體

2、非牛頓流體流變學和藥物制劑專家講座第7頁牛頓流體：服從牛頓流動定律液體一、牛頓流體=S/D=AeE/RTA為常數，T為絕對溫度，R為氣體常數，E為活化能即為動力粘度或粘度系數，是流變曲線斜率倒數，單位Nm-2s或Pa·s(SI單位)流變學和藥物制劑專家講座第8頁牛頓流體特點：

①普通為低分子純液體或稀溶液。②在一定溫度下，牛頓液體粘度為常數，它只是溫度函數，隨溫度升高而減小。其它粘度表示方法：運動粘度γ=η/ρ相對粘度ηγ=η/

η0（溶液粘度/溶劑粘度）流變學和藥物制劑專家講座第9頁二、非牛頓流動非牛頓流體(nonNewtonianfluid):不符合牛頓流動定律液體，如乳劑、混懸劑、高分子溶液、膠體溶液、軟膏以及固－液不穩定體系等。按非牛頓流體流動曲線類型可分為塑性流動、假塑性流動、脹性流動、觸變流動。流變學和藥物制劑專家講座第10頁(一)塑性流動(plasticflow)屈服值：引發塑性液體流動最低切變應力S0（致流值）

S＜S0時，形成向上彎曲曲線—彈性形變，不流動S＞S0時，剪切速度D和剪切應力呈直線關系—流動流變學和藥物制劑專家講座第11頁塑性流體結構改變示意圖產生原因：體系中粒子受到范德華力或氫鍵作用在靜置狀態下形成立體網絡結構，切變應力到達屈服值時，網狀結構被破壞，流動開始。流變學和藥物制劑專家講座第12頁

塑性液體流動公式：S-S0=′D

′-塑性粘度

在制劑中表現為塑性流動劑型有：濃度較高乳劑、混懸劑、單糖漿、涂劑在其它材料中表現：油漆、牙膏、泥漿等流變學和藥物制劑專家講座第13頁(二)假塑性流動(pseudoplasticflow)SD特點：沒屈服值；過原點凹形曲線剪切力增大，粘度下降，液體變稀O流變學和藥物制劑專家講座第14頁

產生原因：長鏈高分子本身結構是不對稱，靜止時有各種可能取向，剪切力增大時，不對稱分子逐步將長軸轉向流動方向排列，減小了對流動妨礙，表觀粘度隨之降低。剪切力越大，體系表觀粘度就越小。流變學和藥物制劑專家講座第15頁在制劑中表現為假塑性流動劑型有：一些親水性鏈狀高分子溶液及微粒分散體系處于絮凝狀態液體。

假塑性流體流動公式Sn=′Dn-常數′-表觀粘度流變學和藥物制劑專家講座第16頁(三)脹性流動(dilatantflow)特點：沒屈服值；過原點凸形曲線剪切力增大，表觀粘度增加，液體變稠DS0流變學和藥物制劑專家講座第17頁脹性流體結構改變示意圖產生原因：靜止時粒子排列緊密，但不聚結，空隙內有少許分散介質，流動時質點一起滑動，體系粘度較低。切變力增加，質點開始運動且糾纏結在一起，分散介質難以填滿質點間空隙，質點不易被充分潤濕液，流動阻力增大，粘度上升。流變學和藥物制劑專家講座第18頁在制劑中表現為脹性流動劑型為：含有大量固體微粒高濃度混懸劑，如50%淀粉混懸劑、糊劑、淀粉、滑石粉等。

脹性流體流動公式Sn=′Dn-常數，值越大，脹性特征越突出′--表觀粘度流變學和藥物制劑專家講座第19頁環形曲線

滯后面積：上行線和下形線不重合DS(四）觸變性(thixotropic)觸變性：伴隨剪切應力↑，粘度↓，剪切應力消除后粘度在等溫條件下遲緩地恢復到原來狀態現象。流變學和藥物制劑專家講座第20頁產生觸變原因：對流體施加剪切力后，破壞了液體內部網狀結構，當剪切力減小時，液體又重新恢復原有結構，恢復過程所需時間較長，因而觸變流動曲線中上行線和下行線就不重合。衡量觸變性大小定量指標—滯后面積流變學和藥物制劑專家講座第21頁廣義上講，假塑性流動、脹性流動也能夠歸類到觸變性流動范圍。藥劑中很多制劑含有觸變性：如普魯卡因、青霉素注射液。液體或半固體制劑：糖漿、一些軟膏等。

流變學和藥物制劑專家講座第22頁（五）粘彈性(viscoelasticity)粘彈性：高分子物質或分散體系含有粘性和彈性雙重特征。蠕變性(creep)：切變應力恒定時，粘彈性材料變形隨時間逐步增加現象。應力緩解(stressrelaxation)：粘彈性材料受到一個突加恒定應力后，發生應變隨時間逐步降低一個力學行為。流變學和藥物制劑專家講座第23頁三個主要測定路徑：①測定使待測樣品產生微小應變r(t)時所需應力S(t)②測定對待測樣品施加應力S(t)時所產生應變程度r(t)③施加一定剪切速度時，測定其應力S(t)三、流體流動性質測定流變學和藥物制劑專家講座第24頁詳細測定方法：1.不隨時間改變靜止測定法，即r0一定時，施加應力S0（一點法）。只適合用于牛頓流體測定普通用毛細管或落球粘度計2.旋轉或轉動測定法，對于膠體和高分子溶液粘度，其改變主要依賴于剪切速度（多點法）

旋轉式、錐板、轉筒粘度計

流變學和藥物制劑專家講座第25頁（一）毛細管粘度計η1=η2ρ1t1/ρ2t2原理：在一定壓力下，依據一定容積流體依靠壓力差或者本身質量，流過一定長度和半徑標準毛細管所需時間，計算出液體粘度。D流變學和藥物制劑專家講座第26頁（二）落球粘度計原理：在有一定溫度試驗液垂直玻璃管內，使含有一定密度和直徑玻璃制或鋼制圓球自由落下，經過測定球落下時速度，能夠得到試驗液粘度。

η=t(Sb-Sf)B

t-球落經過兩個標識線所需時間，Sb、Sf-在測定溫度條件下球和液體比重；B-球本身固有常數。

流變學和藥物制劑專家講座第27頁（三）旋轉粘度計

原理：待測液在內筒和外筒間間隙內產生切變，此時內筒旋轉產生轉矩與待測液粘度成正比，經過驅動軸和內筒間連結彈簧及檢測器測定出待測液粘度。(b)圓錐圓板形(c)平行圓板型a)雙重圓筒型驅動軸彈簧流變學和藥物制劑專家講座第28頁（四）圓錐-平板粘度計η=CT/VC-常數T-轉矩V-每分鐘旋轉數流變學和藥物制劑專家講座第29頁（五）錐入度儀主要用于測定軟膏等制劑硬度。原理為在軟膏表面，測定圓錐體尖針頭進入軟膏體距離，普通用0.01mm為一個單位來表示。合格軟膏制劑通常要求，其范圍在200-240個單位。流變學和藥物制劑專家講座第30頁四、流變學在藥劑學中應用

流變學理論對乳劑、混懸劑、半固體制劑等劑型設計、處方組成以及制備、質量控制等研究含有主要意義。流變學和藥物制劑專家講座第31頁（一）流變學在混懸劑中應用

在混懸液中，流變學原理可用于討論：粘性對粒子沉降影響；混懸液經振蕩從容器中倒出時流動性改變；混懸液應用于投藥部位時伸（鋪）展。

良好混懸劑：貯藏過程中切變速度很小，應顯示出較高粘性；在應用時，切變速度變大，應顯示較低粘性。流變學和藥物制劑專家講座第32頁助懸劑選擇ODS①②③AB①-牛頓流體②-假塑性流體③-塑性流體選擇塑性流動助懸劑，并控制其塑變值在AB之間，則混懸劑在靜止時不沉降，而振搖時易于傾倒。流變學和藥物制劑專家講座第33頁乳劑在制備和使用過程中經常會受到各種剪切力影響，在使用和制備條件下乳劑特征是否適宜，主要由制劑流動性決定。表達在乳劑鋪展性、經過性、適應性等方面。制劑處方對乳劑流動性影響原因：相體積比、粒徑、粘度。（二）流變學在乳劑中應用流變學和藥物制劑專家講座第34頁

相體積比：內相體積比<0.05，牛頓流動；φ增大，流動性下降，假塑性流動--塑性流動φ靠近0.74，相轉移，粘度顯著增大。粒徑：在一樣平均粒徑條件下，粒度分布范圍廣系統比粒度分布狹系統粘度低。另外，乳化劑類型濃度和也是影響乳劑粘度一個主要原因。

流變學和藥物制劑專家講座第35頁（三）流變學在半固體制劑中應用含有適宜粘度是半固體制劑處方設計和制備工藝過程優化關鍵。外界原因（如溫度等）也對半固體制劑流變性質有影響。流變學和藥物制劑專家講座第36頁液體石蠟凡士林溫度對凡士林、液體石蠟和聚乙烯復合軟膏基質塑性粘度影響。溫度對兩種基質影響是一樣。塑性粘度表征體系被破壞難易程度。塑性粘度和觸變系數系數愈大，涂布性愈差。流變學和藥物制劑專家講座第37頁溫度對液體石蠟和凡士林觸變系數影響。伴隨溫度升高，凡士林蠟狀骨架基質產生崩解。液體石蠟聚乙烯復合型軟膏基質，通常在溫度發生改變條件下能夠維持樹脂狀結構。觸變系數反應流體在剪切力作用下結構被破壞后恢復原有結構能力。流變學和藥物制劑專家講座第38頁流變學在藥學中應用液體半固體固體制備工藝a.混合皮膚表面上制劑