1、第 14章 流变学基础第一节 概 述一流变学的基本概念 流变学 来源于希腊，由 Bingham和 Crawford为了表示液体的流动和固体的变形现象而提出来的概念。 流变学主要是研究物质的变形和流动的一门科学。 变形： 对某一物体外加压力，其内部的各部分的形状和体积发生的变化。主要与固体的性质相关。 对固体施加外力，则固体内部存在一种与外力相对抗的内力使固体恢复原状。此时在单位面积上存在的内力称为应力（ Stress）。 由外部应力而产生的固体的变形，如除去其应力，则固体恢复原状，这种性质称为 弹性（ Elasticity） 。 把这种可逆性变形称为 弹性变形（ elastic deforma
2、ti-on）， 而非可逆性变形称为 塑性变形（ plastic deformat- ion）。 流动主要表示液体和气体的性质。流动的难易与物质本身具有的性质有关，把这种现象称为 粘性（ Viscosity）。流动也视为一种非可逆性变形过程。 实际上，某一种物质对外力表现为弹性和粘性双重特性（粘弹性）。这种性质称为 流变学性质 ，对这种现象进行定量解析的学问称为 流变学 。切变应力与切变速率 在流速不太快时，可将流动着的液体视为互相平行移动的液层叫 层流（ 如下图），由于各层的速度不同，便形成速度梯度 du/dy， 这是流动的基本特征。 uy表征体系流变性质的两个基本参数：1. 在单位液层面积（
3、 A） 上施加的使各液层间产生相对运动的外力称为 剪切应力 ，简称 剪切力 （ sheari g force） ,单位为 N/m2， 以 S表示。2.剪切速度 （ rate of shear），单位为 S-1， 以 D表示。第二节 流变性质 一牛顿流动牛顿粘度定律：纯液体和多数低分子溶液在层流条件下的剪切应力（ S）与剪切速度（ D）成正比。遵循该法则的液体为牛顿流体。式中， 粘度或粘度系数 ， 是表示流体粘性的物理常数。单位为泊， 1P= 0.1NS m-2， SI单位中粘度用 PaS或 Kg/(ms)表示。 粘度系数除以密度 得的值 （ =/ ） 为 动力粘度 （ SI单位为 /S）。 下
4、表中表示制剂研究中常用的各种液体在 20 条件下的粘度。 根据公式得知牛顿液体的切变速度 D与切变应力S之间如下图所示，呈直线关系且直线经过原点。(a)牛顿流动 二非牛顿流动u 实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律，如高分子溶液、胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固 -液的不均匀体系的流动。把这种 不遵循牛顿粘度定律的 物质称为 非牛顿流体 ， 这种物质的流动现象称为 非牛顿流动 。u 非牛顿流体的剪切速度 D和剪切应力 S的变化规律，经作图后可得四种曲线的类型： 塑性流动、假塑性流动、胀形流动、触变流动 。u 对于非牛顿流体可以用旋转粘度计进行测定。（一）塑性流动 (plastic flow) 塑性流动的流动曲线：曲线不经过原点，在横轴 S轴上的某处有交点，得屈伏值（ yield value）或降伏值 。当切变应力增加至屈伏值时，液体开始流动，切变速度 D和切变应力 S呈直线关系。液体的这种性质称为 塑性流动。 引起液体流动的最低剪切应力为 屈伏值 S0： 塑性粘度（ plastic viscosity）； S0 屈伏值、致流值或降伏值，单位为 dyne -2。 (b)塑性流动塑性流体的结构变化示意图n 塑性流动的特点：不过原点；有屈伏值 S0； 当切应力 S S0时，切变速度 D和切应力呈直线关系。 n 在制剂中表现为塑性流动的剂型有浓度较高的乳剂和混悬剂。
