药剂学流变学基础专家讲座

第十四章流变学基础药剂学流变学基础专家讲座第1页药品制剂基本理论：一、药品溶液形成理论二、表面活性剂三、药品微粒分散系基础理论四、药品制剂稳定性五、粉体学基础六、流变学基础七、药品制剂设计药剂学流变学基础专家讲座第2页药剂学流变学基础专家讲座第3页《中国新药杂志》

年第13卷第2期药剂学流变学基础专家讲座第4页1.流变学原理在药剂学中一些剂型处方设计、质量评价以及原辅料质量标准中经常会利用。2.评价半固体及液体粘度方法不停改进，一些制剂流变参数与生物利用度及药效之间相关性也已建立，流变学原理应用在日益扩大。药剂学流变学基础专家讲座第5页

主要内容第一节概述第二节流变性质第三节蠕变性质测定方法第四节流变学在药剂学中应用药剂学流变学基础专家讲座第6页第一节概述一、流变学基本概念（一）流变学产生和发展流变学rheology，由美国化学工程师Bengham

1929年首先提出概念。它是力学、化学、工程学交叉和综合而产生边缘学科

试验是研究流变学主要方法之一

新分支:如高分子材料流变学、断裂流变力学、土流变学、岩石流变学、血液流变学以及应用流变学等等药剂学流变学基础专家讲座第7页（二）流变学研究内容流变学：研究物质变形和流动科学变形：物质在外力作用下其内部各部分

形状和体积改变弹性变形（elasticdeformation）变形塑性变形（plasticdeformation）药剂学流变学基础专家讲座第8页内应力：单位面积上存在与外力相反抗

内力应力：引发变形作用力F除以作用面积A弹性：除去外部应力时恢复原状性质粘性：是液体内部所存在妨碍液体流动摩擦力，也称内摩擦力粘弹性物质药剂学流变学基础专家讲座第9页（二）剪切应力和剪切速度

表征体系流变性质两个基本参数:剪切速度：速度梯度，单位s-1,以D表示剪切应力：使各液层间产生相对运动外力叫剪切力，在单位面积A上所需施加力称为剪切应力，简称剪切力，单位N.m-2,以S表示药剂学流变学基础专家讲座第10页ABcadbF△yyv+△vvD=dv/dy药剂学流变学基础专家讲座第11页第二节流变性质一切流体流变性都能够用切变速度D与剪切力S之间关系曲线来描述，这种关系曲线称为流变曲线（粘度曲线）。不一样流变性流体含有不一样流变曲线，依据流变曲线不一样，流体能够分为以下几个：一、牛顿流体二、非牛顿流体药剂学流变学基础专家讲座第12页一、牛顿流动D为剪切速度S为剪切应力曲线特点：一条经过坐标原点直线药剂学流变学基础专家讲座第13页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，是表示流体粘度物理常数，是流变曲线斜率倒数

单位Pa·s(SI单位)药剂学流变学基础专家讲座第14页牛顿流体：服从牛顿流动定律液体牛顿流体特点：

①普通为低分子纯液体或稀溶液②在一定温度下，牛顿液体粘度为常数，它只是温度函数，随温度升高而减小药剂学流变学基础专家讲座第15页二、非牛顿流动非牛顿流体(nonNewtonianfluid):不符合牛顿流动定律液体，如乳剂、混悬剂、高分子溶液、胶体溶液、软膏以及固－液不稳定体系等按非牛顿流体流动曲线类型可分为塑性流动、假塑性流动、胀性流动、触变流动药剂学流变学基础专家讲座第16页(一)塑性流动(plasticflow)交点屈服值：引发塑性液体流动最低切变应力S0（致流值）S＜S0时，形成向上弯曲曲线——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——流动药剂学流变学基础专家讲座第17页塑性液体流动公式：D=(S-S0)/pl

pl——塑性粘度

S在制剂中表现为塑性流动剂型有：浓度较高乳剂、混悬剂、单糖浆、涂剂在其它材料中表现：油漆、牙膏、泥浆等药剂学流变学基础专家讲座第18页塑性流体结构改变示意图产生原因：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。药剂学流变学基础专家讲座第19页(二)假塑性流动(pseudoplasticflow)SD没屈服值；过原点凹形曲线流动公式：D=Sn/aa——表观粘度剪切力增大，粘度下降，液体变稀0药剂学流变学基础专家讲座第20页假塑性流体结构改变示意图在制剂中表现为假塑性流动剂型有：一些亲水性链状高分子溶液及微粒分散体系处于絮凝状态液体。药剂学流变学基础专家讲座第21页产生原因：大分子或溶胶粒子本身结构是不对称，静止时有各种可能取向，剪切力增大时，不对称粒子逐步将长轴转向流动方向排列，减小了对流动妨碍，表观粘度随之降低。剪切力越大，粒子取向作用越完全，体系表观粘度就越小a=Sn/D药剂学流变学基础专家讲座第22页(三)胀性流动(dilatantflow)没屈服值；过原点凸形曲线a=Sn/D剪切力增大，表观粘度增加，液体变稠DS0药剂学流变学基础专家讲座第23页胀性流体结构改变示意图产生原因：静止时粒子排列紧密，但不聚结，粒子间液层有润滑作用，因而流动阻力小，表观粘度低。切力增加，许多粒子被搅在一起，液层原有润滑作用对应减小，流动阻力增大，表观粘度随之上升。a=Sn/D药剂学流变学基础专家讲座第24页在制剂中表现为胀性流动剂型为：含有大量固体微粒高浓度混悬剂如50%淀粉混悬剂、糊剂、淀粉、滑石粉等在其它材料中有：涂料、颜料等药剂学流变学基础专家讲座第25页三、触变流动(thixotropicflow)环形曲线切力增加——上行线切力降低——下行线滞后面积：上行线和下形线不重合DS药剂学流变学基础专家讲座第26页触变性——伴随剪切应力↑，粘度↓，剪切应力消除后粘度在等温条件下迟缓地恢复到原来状态现象衡量触变性大小定量指标——滞后面积DS药剂学流变学基础专家讲座第27页产生触变原因：对流体施加剪切力后，破坏了液体内部网状结构，当剪切力减小时，液体又重新恢复原有结构，恢复过程所需时间较长，因而触变流动曲线中上行线和下行线就不重合DS药剂学流变学基础专家讲座第28页

触变流动特点：塑性流体、假塑性流体、胀性流体中多数含有触变性

药剂中很多制剂含有触变性：如油制普鲁卡因注射液液体或半固体制剂：糖浆、一些软膏等其它材料：钻井泥浆、土壤药剂学流变学基础专家讲座第29页

A-牛顿流体B-塑性流体C-假塑性流体D-胀性流体E-触变性流体直线凹型曲线环形曲线凸型曲线药剂学流变学基础专家讲座第30页四、粘弹性(viscoelasticity)粘弹性——高分子物质或分散体系含有粘性和弹性双重特征应力缓解(stressrelaxation)——物质被施加一定压力而变形，并使其保持一定应力时，应力随时间而降低现象蠕变性(creep)——对物质附加一定重量时，表现为一定伸展性或形变，而且随时间改变现象药剂学流变学基础专家讲座第31页（一）麦克斯韦尔（Maxwell）模型（二）福格特（Voigt）模型（三）双重粘弹性模型粘弹性模型表示方法：药剂学流变学基础专家讲座第32页三个主要测定路径：①测定使待测样品产生微小应变r(t)时所需应力S(t)②测定对待测样品施加应力S(t)时所产生应变程度r(t)③施加一定剪切速度时，测定其应力S(t)第三节蠕变性质测定方法药剂学流变学基础专家讲座第33页详细测定方法：1.不随时间改变静止测定法，即r0一定时，施加应力S0（一点法）只适合用于牛顿流体测定普通用毛细管或落球粘度计2.旋转或转动测定法，对于胶体和高分子溶液粘度，其改变主要依赖于剪切速度（多点法）旋转式、圆锥平板、转筒粘度计

药剂学流变学基础专家讲座第34页粘度计介绍：一、落球粘度计原理：在有一定温度试验液垂直玻璃管内，使含有一定密度和直径玻璃制或钢制圆球自由落下，经过测定球落下时速度，能够得到试验液粘度缺点：需要大量澄明液体η=t(ρb-ρ1)B药剂学流变学基础专家讲座第35页二、旋转粘度计

原理：筒内装入试验液，然后用特制旋转子进行旋转，考查产生弯曲现象，利用作用力争得产生应力药剂学流变学基础专家讲座第36页三、圆锥平板粘度计优点：锥角很小（<3度），仅需0.5-1ml少许样品药剂学流变学基础专家讲座第37页第四节流变学在药剂学中应用（P344）流变学理论对乳剂、混悬剂、半固体制剂等剂型设计、处方组成以及制备、质量控制等研究含有主要意义药剂学流变学基础专家讲座第38页（一）流变学在混悬剂中应用混悬剂静止状态时剪切应力忽略不计，但振摇后把制剂从容器中倒出时存在较大剪切速度混悬剂在贮藏过程中若剪切速度小，则显示较高粘性；若剪切速度大，则显示较低粘性混悬剂在振摇、倒出及铺展时能自由流动是形成理想混悬剂最正确条件药剂学流变学基础专家讲座第39页乳剂在制备和使用过程中经常会受到各种剪切力影响，大部分乳剂表现为非牛顿流动在使用和制备条件下乳剂特征是否适宜，主要由制剂流动性决定。表达在乳剂铺展性、经过性、适应性等方面掌握制剂处方对乳剂流动性影响非常主要－－相体积比、粒度、粘度等（二）流变学在乳剂中应用药剂学流变学基础专家讲座第40页相体积比：

φ<0.05，牛顿流动φ——流动性下降，假塑性流动——塑性流动φ靠近0.74——相转移，粘度，粒径粒径：

粒径较大时，在一样平均粒径条件下，粒度分布范围广系统粘度低连续相粘度：切变速度——粘度（液滴间距离增大）乳化剂类型、浓度药剂学流变学基础专家讲座第41页（三）流变学在半固体制剂中应用半固体制剂处方组成发生改变时可改变其流变性质外界原因（如温度等）也对半固体制剂流变性质有影响含有适宜粘度是半固体制剂处方设计和制备工艺过程优化关键药剂学流变学基础专家讲座第42页流变学在药学中应用液体半固体固体制