2014主管藥師考試輔導(dǎo)：流變學(xué)基礎(chǔ)

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　　第十一節(jié)流變學(xué)基礎(chǔ)

　　一、概述

　　(一)流變學(xué)的基本概念

　　流變學(xué)主要是研究物質(zhì)的變形和流動的一門科學(xué)。對某一物體外加壓力時，其內(nèi)部各部分的形狀和體積發(fā)生變化，即所謂的變形。

　　對固體施加外力，固體內(nèi)部存在一種與外力相對抗的內(nèi)力使固體保持原狀。此時在單位面積上存在的內(nèi)力稱為內(nèi)應(yīng)力。

　　對于外部應(yīng)力而產(chǎn)生的固體的變形，當(dāng)去除其應(yīng)力時恢復(fù)原狀的性質(zhì)稱為彈性。把這種可逆性變形稱為彈性變形，而非可逆性變形稱為塑形變形。

　　流動是液體和氣體的主要性質(zhì)之一，流動的難易程度與流體本身的黏性有關(guān)，因此流動也可視為一種非可逆性變形過程。實際上，多數(shù)物質(zhì)對外力表現(xiàn)為彈性和黏性雙重特性，稱為粘彈性物質(zhì)。

　　觀察河道中流水，水流方向一致，但水流速度不同，中心處的水流最快，越靠近河岸的水流越慢。因此在流速不太快時可以將流動著的液體視為互相平行移動的液層，稱為層流。

　　由于各層的速度不同，便形成速度梯度du/dy，或稱剪切速度。這反映流體流動的特征。由于流動阻力便產(chǎn)生速度梯度，流動較慢的液層阻滯著流動較快液層的運動。使各液層間產(chǎn)生相對運動的外力稱剪切力，在單位液層面積上所需施加的這種力稱為剪切應(yīng)力，簡稱剪切力，單位為N.m-2，以S表示。剪切速度，單位為s-1，以D表示。剪切應(yīng)力與剪切速度是表征體系流變性質(zhì)的兩個基本參數(shù)。

　　(二)流變學(xué)在藥劑學(xué)中的應(yīng)用

　　流變學(xué)在藥學(xué)研究中的重要意義在于可以應(yīng)用流變學(xué)理論對乳劑、混懸劑、半固體制劑等的劑型設(shè)計、處方組成以及制備、質(zhì)量控制等進行評價。

　　1.流變學(xué)在混懸劑中的應(yīng)用

　　在混懸液中分散粒子沉降時的黏性以及經(jīng)過振蕩從容器中倒出時流變性質(zhì)發(fā)生變化?；鞈乙涸陟o止狀態(tài)下所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，如果只考慮懸浮粒子的沉降，由于其外力很小，可以忽略不計，但經(jīng)過振搖后把制劑從容器中倒出時可以觀察到存在較大的剪切速度。

　　混懸劑在貯藏過程中若剪切速度小，則顯示較高的黏性;若剪切速度大，則顯示較低的黏性。因此混懸劑在振搖、倒出及鋪展時能自由流動是形成理想的混懸劑的最佳條件。

　　2.流變學(xué)在乳劑中的應(yīng)用

　　乳劑在制備和使用過程中往往會受到各種剪切力的影響。在使用和制備條件下乳劑的特性是否適宜，主要由制劑的流動性決定。例如，為了使皮膚科用的制劑或化妝品達到其質(zhì)量標準，必須調(diào)節(jié)和控制好制劑的鋪展性。另外，為了使注射用乳劑容易通過注射用針頭，或使乳劑的特性適合于工業(yè)化生產(chǎn)工藝的需要，掌握制劑處方對乳劑流動性的影響非常重要。

　　二、流變性質(zhì)

　　根據(jù)流動和變形形式不同，將物質(zhì)分類為牛頓流體和非牛頓流體。牛頓流體遵循牛頓流動法則，非牛頓流體不遵循該法則。

　　(一)牛頓流動

　　實驗證明，純液體和多數(shù)低分子溶液在層流條件下的剪切應(yīng)力S與剪切速度D成正比，牛頓液體的剪切速度D與剪切應(yīng)力S之間呈直線關(guān)系，且直線經(jīng)過原點。這時直線斜率的倒數(shù)表示黏度，黏度與剪切速度無關(guān)，而且是可逆過程，只要溫度一定，黏度就一定。

　　(二)非牛頓流動

　　實際上大多數(shù)液體不符合牛頓定律，如高分子溶液、膠體溶液、乳劑、混懸劑、軟膏以及固-液的不均勻體系的流動均不遵循牛頓定律，因此稱之為非牛頓流體，此種物質(zhì)的流動現(xiàn)象稱為非牛頓流動。

　　1.塑性流動

　　2.假塑性流動

　　3.脹性流動

　　三、觸變流動

　　當(dāng)對普魯卡因、青霉素注射液或某種軟膏劑進行攪拌時，由于其黏度下降，故流體易于流動。但是，放置一段時間以后，又恢復(fù)原來的黏性。像這種隨著剪切應(yīng)力增大，黏度下降，剪切應(yīng)力消除后黏度在等溫條件下緩慢地恢復(fù)到原來狀態(tài)的現(xiàn)象稱為觸變性。即所謂的觸變性是施加應(yīng)力使流體產(chǎn)生流動時，流體的黏性下降，流動性增加;而停止流動時，其狀態(tài)恢復(fù)到原來性質(zhì)的現(xiàn)象。

　　四、粘彈性

　　高分子物質(zhì)或分散體系，具有黏性和彈性的雙重特性，我們把這種性質(zhì)稱為粘彈性。物質(zhì)被施加一定的壓力而變形，并使其保持一定應(yīng)力時，應(yīng)力隨時間而減少，把這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力緩和。另外，對物質(zhì)附加一定重量時，表現(xiàn)為一定的伸展性或形變，而且隨時間變化，把這種現(xiàn)象稱為蠕變性。

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