第三章 化妝品流變學(xué)

第三章化妝品流變學(xué)第一頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日什么是流變學(xué)？流動(dòng)形變當(dāng)某些熔體和溶液（簡(jiǎn)稱流體）在受外力作用時(shí)，既表現(xiàn)粘性流動(dòng)，又表現(xiàn)出彈性形變，因此稱為流體的流變性或流變行為。第二頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日粘–同黏：象糨糊或膠水等所具有的、能使一個(gè)物質(zhì)附著在另一個(gè)物體上的性質(zhì)。彈

–由于物體的彈性作用使之射出去。彈簧–利用材料的彈性作用制得的零件，在外力作用下能發(fā)生形變（伸長(zhǎng)、縮短、彎曲、扭轉(zhuǎn)等），除去外力后又恢復(fù)原狀。3.1粘彈性概念1、普通粘、彈概念第三頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日形變對(duì)時(shí)間不存在依賴性虎克定律

Hooke’slaw彈性模量EElasticmodulusIdealelasticsolid理想彈性體第四頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日外力除去后完全不回復(fù)牛頓定律

Newton’slaw粘度ViscosityIdealviscousliquid理想粘性液體第五頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日3.2流動(dòng)的方式對(duì)于純液體和低分子量化合物的溶液等簡(jiǎn)單液體，滿足牛頓定律，稱為牛頓流體，其特點(diǎn)是粘度只與溫度有關(guān)，不受剪切速率的影響。大多數(shù)化妝品屬于濃分散體系，流變性較復(fù)雜，不再符合牛頓公式，即σ/D不是常數(shù)，稱為非牛頓流體。以剪切應(yīng)力σ對(duì)剪切速率作圖，可得到以下各種曲線－流變曲線。第六頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日非牛頓流體中流動(dòng)行為與時(shí)間無(wú)關(guān)的包括：假塑性（剪切變稀）膨脹性（剪切變濃）和賓漢流體第七頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）假塑性流體大多數(shù)乳化體化妝品都表現(xiàn)出假塑性的流動(dòng)行為，即粘度隨剪切速率增加而下降，也就是說(shuō)流動(dòng)越快越顯得稀，最終達(dá)到恒定的最低值。產(chǎn)生假塑性流動(dòng)行為的原因是：體系在流動(dòng)時(shí)各液層間總存在一定的速度梯度，體系中細(xì)而長(zhǎng)的高聚物分子和一些長(zhǎng)鏈的有機(jī)分子若同時(shí)穿過(guò)幾個(gè)流速不等的液層時(shí)，同一個(gè)分子的各個(gè)部分就要以不同速度前進(jìn)，這種情況是不能持久的。故在流動(dòng)時(shí)，每個(gè)長(zhǎng)鏈分子總是力圖使自己全部進(jìn)入同一流速的流層，這樣就導(dǎo)致了大分子在流動(dòng)方向上的取向，從而降低了流動(dòng)阻力，即粘度下降。3.2.1流動(dòng)行為與時(shí)間無(wú)關(guān)的非牛頓流體第八頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）膨脹性流體即剪切變稠。在化妝品中極為少見(jiàn)，常發(fā)生在一些高聚物分散體系中，在這些體系中，顆粒必須是分散的，而不是聚結(jié)的，且分散相的濃度相當(dāng)大，當(dāng)受到切應(yīng)力作用時(shí)，可能引起體系中微結(jié)構(gòu)的重排，以致流動(dòng)的阻力隨剪切速率而增加。（3）賓漢流體在受到的剪切應(yīng)力小于某一臨界值σy時(shí)不發(fā)生流動(dòng)，相當(dāng)于虎克固體，而當(dāng)超過(guò)σy后，則可像牛頓流體一樣流動(dòng)：(σ<

σy)(σ≥σy)σy稱為屈服應(yīng)力，ηp稱賓漢粘度，G是剪切模量。一般解釋為與分子締合或某種有序結(jié)構(gòu)的破壞有關(guān)，常見(jiàn)的有泥漿、牙膏、油脂等。第九頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日3.2.1流動(dòng)行為與時(shí)間有關(guān)的非牛頓流體觸變（搖溶）性粘度與時(shí)間有關(guān)，在恒定剪切速率下粘度隨時(shí)間增加而降低的液體，而靜止一段時(shí)間后又能恢復(fù)到原來(lái)較高粘度的性質(zhì)。一般而言粘度的改變總與液體內(nèi)部的某種結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，變稀是某種結(jié)構(gòu)瓦解的結(jié)果，而變稠則與某種結(jié)構(gòu)的形成有關(guān)。第十頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日3.3流變性質(zhì)的測(cè)量流變性質(zhì)測(cè)定的原理即求出物體流動(dòng)的速度和引起流動(dòng)所需力之間的關(guān)系。粘度是最常測(cè)定的流變性質(zhì)。（1）毛細(xì)管粘度計(jì)液體自A管加入，在B管中將液體吸至a線以上，在液體自身重力的作用下任其自然流下，測(cè)量液體自刻度線a流至刻度線b所用的時(shí)間t，用下式計(jì)算粘度：ρ為液體密度，A、B均是粘度計(jì)常數(shù)。當(dāng)時(shí)間t較大（t>100s）時(shí)，式中右邊第二項(xiàng)可忽略不計(jì)。第十一頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日第十二頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）Brookfield（博力飛）粘度計(jì)是一種主要測(cè)定非牛頓流動(dòng)粘性液體的實(shí)用粘度計(jì)。測(cè)定的是動(dòng)態(tài)粘度。均通過(guò)一個(gè)經(jīng)校驗(yàn)過(guò)的鈹-銅合金的彈簧帶動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)子在流體中持續(xù)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器測(cè)得彈簧的扭變程度即扭矩，它與浸入樣品中的轉(zhuǎn)子被粘性拖拉形成的阻力成比例，扭矩因而與液體的粘度也成正比。轉(zhuǎn)子彈簧同步電動(dòng)機(jī)指針液體原理示意圖與儀器實(shí)圖第十三頁(yè)，共十四頁(yè)，2022年，8月28日粘度測(cè)試過(guò)程中應(yīng)注意的有關(guān)問(wèn)題：A、被測(cè)樣品應(yīng)是完全均勻的，且不含有夾帶的空氣和外來(lái)雜質(zhì)；B、粘度測(cè)量應(yīng)在恒溫下進(jìn)行；C、所加的剪切應(yīng)力只能使體系形成層流，而不會(huì)形成湍