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第七章 流变学基础
（rheology）
第一节 概述
流变学：研究物质变形(固体)和流动(液体)的科学。
一、变形与流动
变形:对物体施加压力其形状和体积发生变化。
应力:固体内部存在一种与外力相对抗的内力
使固体保持原状，在单位面积上存在的内力称应力。
弹性：外力使固体变形，当解除外力时恢复原
状的性质。可逆性变形称为弹性变形，而非可逆性
变形称塑性变形。
黏性：流体在外力作用下质点间相对运动而产
生的阻力。流动的难易与物质本身的黏性有关。
二、弹性与黏性
施加外力，物体以一定速度发生变形，
这种变形称为剪切应变。单位面积上施加
的作用力称剪切应力。当剪切力施加到液
体上，液体会以一定速度流动，而且带动
下液层流动，各液层间产生速度梯度，亦
称剪切速率。
二、弹性与黏性
牛顿黏性定律：剪切应力S与剪切速度D成正比。
S(F/A)=ηD
或D=S/η
F：A面积上施加的力；η：黏度系数，简称黏度。
物理意义：速度梯度为1s-1 ，面积1cm2时两液层间的
内摩擦力。单位Pa.s。温度一定η是常数。η随温
度升高而减少。
遵循牛顿黏性定律的流体称为牛顿流体或黏性
流体。
三、黏弹性
黏弹性指物体具黏性与弹性的双重特性
如软膏剂、凝胶剂等半固体制剂。
应力松弛：物体瞬时变形后，在不变形
的情况下，内部的应力随时间而减少。 即
外形不变，内应力发生变化。
蠕变：把一定大小应力施加于黏弹体时，
物体的变形而随时间而逐渐增加的现象。即
应力不变，外形发生变化。
第二节
流体的基本性质
一、牛顿流体
牛顿流体剪切速度D与剪切应力S成正比，
且为过原点直线，黏度是斜率的倒数。
低分子溶液或高分子稀溶液都属于牛顿
流体。（图7-4 a）
第二节流体的基本性质
二、非牛顿流体
1.塑性流动
当剪切应力大于S0时，
液体才开始流动，且剪切速度D与剪切应力
S呈直性关系，具有这种性质的液体称为塑
性流体（图7-4 b）。
直线不经过原点，使物体开始流动时
的最小剪切应力称屈服应力，用S0表示。
当剪切应力低于S0时，液体不流动，表现
为弹性变形。
如高浓度的乳剂、混悬液、单糖浆等。
第二节流体的基本性质
二、非牛顿流动
2.假塑性流动
随着S增大物体开始流
动，而黏度随剪切应力的增大而减小，这种
流体称假塑性流体。图7- 4C, 形成向下弯
曲的曲线，无直线部分。如大多数亲水性高
分子溶液如MC、CMC等。
静止时，长链高分子或不规则颗粒取向
各异，互相缠结，黏度大。随着S值的增大
其定向有序排列，使流动阻力减小，易于流
动。
第二节流体的基本性质
二、非牛顿流动
3.胀性流动
图7-4d。曲线与假塑性相似，
弯曲方向相反。当切变速度很低时，液体流动速度
较大；当切变速度逐渐增加时，黏度增大，流动速
度减少。含大量固体微粒的高浓度混悬液属这种流
动性质。
4.假黏性流体 图7 -4e。无屈服值。随剪切
速率增大，黏度下降，曲线过原点。某些高分子溶
液，如西黄蓍胶、海藻酸钠、CMC、MC等1%溶液属
于假黏性流体 。
第二节流体的基本性质。
三、触变性
在一定温度下，非牛顿流体在恒定剪切力(振
动、搅拌、摇动)下，黏度下降，流动性增加，当
外界剪切应力消除后，黏度缓慢恢复原状的现象称
触变性。如某些浓混悬剂、乳剂及亲水性高分子溶
液，在静止时形成凝胶，当振摇搅拌时，变为可流
动的状态，静止后又恢复凝胶状态。这种等温的可
逆转换就是触变流动的特点。
影响触变性的因素：pH、温度、聚合物浓度、
聚合物联合应用、聚合物结构修饰、离子的加入等
第三节
流变性测定法
一、黏度表示方法及影响因素
绝对黏度、运动黏度、相对黏度、增比黏度、
比浓黏度、特性黏度。
影响因素：温度、压力、分散相、分散介质
二、黏度计
毛细管黏度计、落球黏度计、旋转式黏度计。
第四节
流变学在药剂学中的应用
一、药物制剂的流变性质
1.稳定性 乳剂分散相聚结，导致分层。控制连续
相流变特性是使乳剂稳定的方法之一。
2.可挤出性 软膏、凝胶等半固体制剂，可挤出性
影响患者用药依从性，挤出阻力太大或太小均不变
应用。
3.涂展性 黏度适宜易于涂展。
4.通针性
通过针头时结构破坏、黏性降低，注
射到皮下后结构重组，黏性增加，在体内形成储库
5.滞留性
6.控释性
第四节
流变学在药剂学中的应用
二、药物制剂的流变性对生产工艺的影响
1.工艺放大
非牛顿流体生产工艺放大就有一定
难度。
2.混合作用 如果产品特性与剪切应力和时间有
关，同时剪切后复原需要时间，生产中使用各种
设备施加机械力的强度和时间的任何改变都会引
起产品黏度的明显改变。
小结
流变学性质在液体制剂的处方设计和生产中影
响很大。对其稳定性和使用也有影响。
要求熟悉流体的基本性质。