藥劑學(xué)流變學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)指引

第七章流變學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)要點一、概述（一）流變學(xué)定義：流變學(xué)（rheology）是研究物質(zhì)變形和流動的科學(xué)。變形是固體的固有性質(zhì)，流動是液體的固有性質(zhì)。研究對象：（1）具有固體和液體兩方面性質(zhì)的物質(zhì)。（2）乳劑、混懸劑、軟膏、硬膏、粉體等。（二）變形與流動變形是指對某一物體施加外力時，其內(nèi)部各部分的形狀和體積發(fā)生變化的過程。應(yīng)力是指對固體施加外力，則固體內(nèi)部存在一種與外力相對抗而使固體保持原狀的單位面積上的力。流動：對液體施加外力，液體發(fā)生變形，即流動。（三）彈性與黏性彈性是指物體在外力的作用下發(fā)生變形，當(dāng)解除外力后恢復(fù)原來狀態(tài)的性質(zhì)?？赡嫘宰冃?---彈性變形。不可逆變形----塑性變形黏性是流體在外力的作用下質(zhì)點間相對運(yùn)動而產(chǎn)生的阻力。剪切應(yīng)力（S）：單位液層面積上所施加的使各液層發(fā)生相對運(yùn)動的外力，F(xiàn)。?S—Adv?D。）：液體流動時各層之間形成的速度梯度，D4.剪切速度（—dxS2??，s1cmn5.。黏度：，面積為時兩液層間的內(nèi)摩擦力，單位Pa?—D1（四）黏彈性黏彈性是指物體具有黏性和彈性的雙重特征，具有這樣性質(zhì)的物體稱為黏彈體。應(yīng)力松弛是指試樣瞬時變形后，在不變形的情況下，試樣內(nèi)部的應(yīng)力隨時間而減小的過程，即，外形不變，內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化。蠕變是指把一定大小的應(yīng)力施加于黏彈體時，物體的形變隨時間而逐漸增加的現(xiàn)象，即，應(yīng)力不變，外形發(fā)生變化。二、流體的基本性質(zhì)

,?剪切速度致流值剪切應(yīng)力—,?剪切速度致流值A(chǔ)：牛頓流動B：塑性流動C：假黏性流體D：脹性流動E：假塑性流體，表現(xiàn)觸變性圖7-1各種類型的液體流動曲線2牛頓流體：特征1?；?1)剪切速度與剪切應(yīng)力成正比，S=F/A=nDSD?_?(2)黏度n：在一定溫度下為常數(shù)，不隨剪切速度的變化而變化。應(yīng)用純液體、低分子溶液或高分子稀溶液。非牛頓流體特征：剪切應(yīng)力與剪切速度的關(guān)系不符合牛頓定律。黏度不是一個常數(shù)，隨剪切速率的變化而變化。類型：塑性流體、假塑性流體、脹性流體、假黏性流體。(1)塑性流體定義：當(dāng)作用在物體上的剪切應(yīng)力大于某一值時物體開始流動，否則物體保持即時形狀并不會流動的流體。使物體開始流動時的最小剪切應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力，S。02)特征當(dāng)SWS時，流體不流動；0當(dāng)S>S時，液體開始流動，且剪切應(yīng)力與剪切速度呈直線關(guān)系。03）應(yīng)用高濃度的乳劑、混懸劑、單糖漿等。4）原理靜止時一粒子聚集形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，開始流動。S>S°（2）假塑性流體1）定義：當(dāng)作用在物體上的剪切應(yīng)力大于某一值時物體開始流動，表觀黏度隨著剪切應(yīng)力的增大而減小的流體。這種流動行為也稱剪切稀化流動。2）特點：有屈服值S；03剪切速率或剪切應(yīng)力增加，表觀黏度減小。3）應(yīng)用：含有長鏈大分子聚合物或形成不規(guī)則顆粒的分散體系。如甲基纖維素、羧甲基纖維素、大多數(shù)高分子溶液等。4）原理：靜止時一長鏈大分子或不規(guī)則顆粒取向各異，互相纏繞一表觀黏度較大；剪切應(yīng)力作用下一分子或顆粒定向，流動阻力減小一表觀黏度降低。⑶脹性流體1）定義：表觀黏度隨著剪切應(yīng)力的增大而增加的流體。這種流動行為也稱為剪切增稠流動。2）特點：無屈服值，流動曲線經(jīng)過原點；剪切速率或剪切應(yīng)力增加，表觀黏度增大。3）應(yīng)用：含有大量固體微粒的高濃度混懸劑如50%淀粉混懸劑、糊劑等。4）原理：粒子處于緊密充填狀態(tài)，水充滿致密排列的粒子間隙；剪切應(yīng)力較低時一粒子排列不發(fā)生紊亂，表現(xiàn)為較好的流動性；剪切應(yīng)力較高時一粒子排列被攪亂，形成多孔隙的疏松排列構(gòu)造，水分滲出，粒子間摩擦力增加，黏度增加。（4）假黏性流體1）特點：無屈服值，流動曲線經(jīng)過原點；剪切速度或剪切應(yīng)力增大，表觀黏度減小。2）應(yīng)用：1%西黃蓍膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、甲基纖維素的溶液。4表7-1各種類型流體特點比較及應(yīng)用曲線是否過Sn特征應(yīng)用名稱是否存在0原點純液體、低分子溶液或高分子稀溶液等是不變牛頓流體否不變，Tn高濃度的乳劑、混懸劑、單糖漿等S、D1否n!塑性流體是，甲基纖維素、羧甲基纖維素、大多數(shù)高是假塑性流體，Dtn!否、S分子溶液等50%是nl,、脹性流體SD1否淀粉混懸劑、糊劑等1%西黃蓍膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、，D1、S假黏性流體n!否是甲基纖維素的溶液等.觸變性1.定義)是指在一定溫度下，非牛頓流體在恒定剪切力(振動、觸變性(thixotropy攪拌、搖動)等作用下，黏度減小，流動性增大，當(dāng)外界剪切力停止或減小時，體系黏度隨時間延長而恢復(fù)原狀的一種性質(zhì)。原理2.流體結(jié)構(gòu)可逆轉(zhuǎn)變：凝膠一溶膠一凝膠。剪切應(yīng)力增加一粒子間結(jié)構(gòu)破壞一黏性減小剪切應(yīng)力撤除一粒子間結(jié)構(gòu)恢復(fù)一黏性恢復(fù)(恢復(fù)時滯形成滯后環(huán))3.影響因素質(zhì)點的形狀：針狀或片狀質(zhì)點比球狀質(zhì)點易于表現(xiàn)出觸變性，較細(xì)的質(zhì)⑴點、形狀越不對稱越易呈現(xiàn)觸變性。聚合物結(jié)構(gòu)的修飾、其他：(2)pH聚合物濃度、溫度、、聚合物的聯(lián)合應(yīng)用、離子的加入、其他輔料的加入。三、流變性測定法(一)黏度5黏度是重要的流變學(xué)特性。黏度的表示方法絕對黏度、運(yùn)動黏度、相對黏度、增比黏度、比濃黏度、特性黏度等。影響?zhàn)ざ鹊囊蛩販囟取毫?、分散相、分散介質(zhì)。(二)黏度計毛細(xì)管黏度計----牛頓流體(1)原理：基于相對測定法的原理而設(shè)計，即依據(jù)液體在毛細(xì)管中的流出速度來測量液體的黏度。??t?，n、n---供試液和標(biāo)準(zhǔn)液的黏度，p、p---供試液和標(biāo)準(zhǔn)液的密度，00—??t供試液和標(biāo)準(zhǔn)液在毛細(xì)管中流動時的通過時間。t---t、0(2)類型：平氏黏度計、烏氏黏度計。測定方法：標(biāo)準(zhǔn)液黏度和兩液體的密度已知，只需分別測出一定量的兩種液體通過毛細(xì)管的時間，就可以求算出供試液的黏度。落球黏度計----牛頓流體(1)原理：Stokes定律。??2??2??gtd?dd??0?，其中d---球直徑，D---管直徑,2，092，104??1?????.18LDD??????P---液體密度，P---球密度，L---落下距離，t---落下時間，g---重力加速度。0(2)類型：Hoeppler落球黏度計。測定方法：含有一定溫度實驗液的垂直玻璃管內(nèi)，使具有一定密度和直徑的玻璃制或鋼制的圓球自由落下，通過測定球落下時的速度，可以得到試驗液的黏度。旋轉(zhuǎn)式黏度計----非牛頓流體(1)原理：根據(jù)在轉(zhuǎn)動過程中作用于液體介質(zhì)中的剪切應(yīng)力大小測定黏度。（2）類型：同心雙筒式黏度計、錐板式黏度計、平行板式黏度計（三）制劑流變性的評價方法6針入度儀主要用于測定軟膏等半固體制劑的稠度平板伸展儀主要用于測定軟膏等半固體制劑的延展性四、流變學(xué)在藥劑學(xué)中的應(yīng)用（一）藥物制劑的流變性質(zhì)穩(wěn)定性：增加連續(xù)相的黏度并使其具有一定的屈服值，可提高乳劑、混懸劑的穩(wěn)定性?？蓴D出性：開蓋時，不自動流出；擠出時，可緩慢流出；停止時，不再流出。涂展性：施加力時，藥品容易涂布；停止給力時，藥物黏附皮膚。通針性：通過針頭時，結(jié)構(gòu)破壞，黏度降低；注射入皮下時，結(jié)構(gòu)重組，黏性增加。滯留性：制劑形式，黏度較低，便于給藥；給藥部位，黏度增加，利于滯留。常采用觸變性的原位凝膠系統(tǒng)，用于眼部給藥等?？蒯屝停河|變性體系中，水分的滲入會影響溶膠-凝膠體系基質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響藥物的釋放速率。（二）藥物制劑的流變性質(zhì)對生產(chǎn)工藝的影響工藝過程放大牛頓流體型液體制劑（如溶液劑、溶液型注射劑等）較容易完成由小試放大至規(guī)模生產(chǎn)，而非牛頓流體制劑（如乳劑、混懸劑、軟膏劑等）生產(chǎn)工藝放大有一定難度?；旌献饔萌绻a(chǎn)品特性與剪切應(yīng)力和時間有關(guān)，同時剪切后復(fù)原需要時間，工藝過程中使用的各種設(shè)備（如混合罐、泵和均質(zhì)機(jī)等）施加機(jī)械功（即剪切作用）的強(qiáng)度和經(jīng)歷時間的任何改變都會引起最終產(chǎn)品黏度的明顯改變。7精選習(xí)題一、名詞解釋流變學(xué)2.剪切速度剪切應(yīng)力塑性流體假塑性流體脹性流體觸變性5.黏彈性二、填空題物體在外力作用下發(fā)生變形，當(dāng)解除外力后恢復(fù)原來狀態(tài)的可逆性變形稱為，而非可逆變形則稱為。非牛頓流體中，存在屈服值的流體有影響體系觸變性的因素包括軟膏、栓劑等半固體制劑的流變性質(zhì)測定儀器有三、單項選擇題以下哪種液體屬于牛頓流體：A.硫磺洗劑B.魚肝油乳劑C.甘油D.高分子溶液下列流體的流動曲線中，屬于塑性流體的是:D.B.C.D.DDDDSSSS脹性流體的流動公式是nnS?SSSS0??DD(n<1)D.(n>1)B.A.C.??DD????,,,aa四、多項選擇題8關(guān)于制劑流變性的描述正確的是乳劑隨著分散相體積比增加，系統(tǒng)流動性下降，轉(zhuǎn)變成假塑性或塑性流動乳劑中乳化劑濃度越高，制劑的黏度越大，流動性越差混懸劑應(yīng)選用牛頓流體或假塑性流體，不應(yīng)選用塑性流體混懸劑應(yīng)在振搖、倒出及鋪展時能自由流動屈服值越小的軟膏，越難涂抹非牛頓流體的流動曲線類型包括A.塑性流動B.假塑性流動C.層流D.亂流E.脹性流動測定牛頓流體的黏度常用的儀器為A.毛細(xì)管黏度計B.落球黏度計C.雙重圓筒型黏度計D.圓錐平板型黏度計E.平行圓板型黏度計測定半固體制劑的流變性質(zhì)，主要采用A.平氏黏度計B.烏氏黏度計C.Hoppler黏度計D.penetrometerE.spreadmeter五、問答題什么是牛頓流體？什么是非牛頓流體？有何特征?試總結(jié)流變學(xué)在液體及半固體制劑領(lǐng)域的應(yīng)用。參考答案一、名詞解釋流變學(xué)：研究物質(zhì)變形和流動的科學(xué)。剪切速度：液體流動時各層之間形成的速度梯度。剪切應(yīng)力：單位液層面積上所施加的使各液層發(fā)生相對運(yùn)動的外力。塑性流體：當(dāng)作用在物體上的剪切應(yīng)力大于某一值時物體開始流動，否則物體保持即時形狀并不會流動的流體。假塑性流體：當(dāng)作用在物體上的剪切應(yīng)力大于某一值時物體開始流動，表觀9黏度隨著剪切應(yīng)力的增大而減小的流體。脹性流體：表觀黏度隨著剪切應(yīng)力的增大而增加的流體觸變性：指在一定溫度下，非牛頓流體在恒定剪切力（振動、攪拌、搖動）等作用下，黏度減小，流動性增大，當(dāng)外界剪切力停止或減小時，體系黏度隨時間延長而恢復(fù)原狀的一種性質(zhì)。黏彈性：指物體具有黏性和彈性的雙重特征。二、填空彈性變形、塑性變形塑性流體、假塑性流體質(zhì)點形狀、pH、溫度、聚合物濃度、聚合物的聯(lián)合應(yīng)用、聚合物結(jié)構(gòu)修飾、離子的加入針入度儀、平板伸展儀三、單項選擇題1.C2.C3.D四、多項選擇題1.ABD2.ABE3.AB4.DE五、問答題答：牛頓流體：符合牛頓黏性定律，在一定溫度下，液體在層流條件下的剪切應(yīng)力與剪切速率成正比。黏度為定值，不隨剪切應(yīng)力的變化而變化。其流變曲線為一通過原點的直線。非牛頓流體：流體的剪切應(yīng)力與剪切速率不符合牛頓黏性定律，它的黏度不是一個常數(shù)，隨剪切速度的變化而變化。非牛頓流體根據(jù)流動特性可分為塑性流體、假塑性流體、脹性流體和假黏性流體。流變學(xué)在制劑中的重要意義在于其可對乳劑、混懸劑、半固體制劑等的制劑設(shè)計、處方組成及制備、質(zhì)量控制等進(jìn)行評價?；鞈覄┰谫A藏過程中保持較高的黏度，而振搖、倒出、鋪展時能自由流動是10理想混懸劑的重要性質(zhì)。混懸劑基質(zhì)是實現(xiàn)此狀態(tài)的重要條件，常用的助懸劑如西黃蓍膠、海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉等都符合假塑性流體或假黏性流體的一些特征，且具有一定的觸變性，使其在靜置的狀態(tài)下形成凝膠，而經(jīng)振搖后轉(zhuǎn)變?yōu)橐籂?，流動性增加。乳劑的流動性對制劑的質(zhì)量非常重要。處方中的分散相、連續(xù)相及乳化劑直接影響制劑的黏度。其分散相的相體積比、粒度分布、內(nèi)相固有黏度、乳化劑的濃度等均是影響乳劑黏度的主要因素。優(yōu)良的乳劑應(yīng)該在靜止的時候保持較高的黏度，以保持體系穩(wěn)定，當(dāng)