中山大學(xué)藥劑學(xué)課件第六章流變學(xué)和粉體學(xué).ppt

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1 第六章流變學(xué)和粉體學(xué)簡(jiǎn)介 第一節(jié)流變學(xué)一 概述流變學(xué)系指研究物體變形和流動(dòng)的科學(xué) 物體變形和流動(dòng)是物體中質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)和結(jié)果 變形是與理想固體彈性有關(guān)的性質(zhì)表現(xiàn) 流動(dòng)則是與理想液體粘性有關(guān)的性質(zhì)表現(xiàn) 所以物體在外力作用下表現(xiàn)出來的變形性和流動(dòng)性稱為流變性 藥劑中混懸劑 乳劑 膠體溶液 軟膏劑 片劑和栓劑等 在處方設(shè)計(jì) 質(zhì)量評(píng)價(jià)以及制備工藝的確定等都涉及到流變學(xué)的理論 2 二 彈性形變和粘性流動(dòng)1 彈性形變給固體施以外力時(shí) 固體就變形 外力解除 固體就恢復(fù)成原有形狀 這種可逆的形狀變化稱為彈性形變 彈性形變時(shí) 與原形狀相比變形的比率為應(yīng)變 分為常規(guī)應(yīng)變和剪切應(yīng)變 應(yīng)變的大小與應(yīng)力成正比 2 粘性流動(dòng)液體受應(yīng)力作用產(chǎn)生變形 即流動(dòng) 應(yīng)力解除后 變形狀態(tài)不能恢復(fù)到原有狀態(tài) 變形過程是不可逆的 這種變形的速度皆流速 流速與液體粘度成反比 3 三 牛頓流動(dòng)理想的液體服從牛頓粘度法則 即切變速度D與切應(yīng)力S成正比 S F A D式中F為面積A上施加的力 為粘度系數(shù) 簡(jiǎn)稱粘度 牛頓在1687年提出的著名的牛頓定律 在國(guó)際單位制中 的單位是Pa s 倒數(shù)稱流度 服從牛頓定律的液體稱為牛頓液體 其流動(dòng)形式成為牛頓流動(dòng) 牛頓液體的特點(diǎn)是 一般為低分子的純液體或稀液體 在一定溫度下 牛頓液體的粘度 為常數(shù) 只是溫度的函數(shù) 牛頓液體的粘度隨溫度升高而減小 4 四 非牛頓流動(dòng)實(shí)際上大多數(shù)液體不符合牛頓定律 這樣的液體稱為非牛頓液體 許多制劑如乳劑 混懸劑 高分子溶液 膠體溶液和半固體制劑如軟膏劑等 其流動(dòng)均不符合牛頓定律 按非牛頓液體流動(dòng)性質(zhì)可將非牛頓液體塑性流動(dòng) 假塑性流動(dòng) 脹性流動(dòng)和觸變流動(dòng) 5 1 塑性流動(dòng)在制劑中表現(xiàn)為塑性流動(dòng)的劑型有濃度較高的乳劑和混懸劑 這兩種劑型中的粒子處于絮凝狀態(tài)時(shí) 即形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 對(duì)其所施加的切應(yīng)力 在未超過粒子絮凝作用力和粒子間摩擦力時(shí) 不產(chǎn)生流動(dòng) 只有當(dāng)切應(yīng)力達(dá)到屈伏值時(shí) 微粒才作相對(duì)運(yùn)動(dòng) 切應(yīng)力消除后 又重新開始絮凝 液體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不發(fā)生永久性改變 2 假塑性流動(dòng)某些親水性高分子溶液及微粒分散體系處于絮凝狀態(tài)的液體 屬于假塑性流動(dòng)液體 6 3 脹性流動(dòng)是含有細(xì)小微粒高濃度的混懸型分散體系表現(xiàn)的流動(dòng) 當(dāng)靜止時(shí)微粒以最緊密的填充方式排列 分散劑分散于微粒的周圍以及空隙間 外觀表現(xiàn)為很濕的狀態(tài) 當(dāng)施加很小的切應(yīng)力時(shí) 微粒間可以互相滑動(dòng) 對(duì)抗外力的阻力小 表現(xiàn)為表觀粘度較小 當(dāng)切應(yīng)力增大時(shí) 這種緊密排列被打破 表觀體積開始膨脹 對(duì)抗外力的阻力增大 分散劑難以填充于微粒空隙之間 外觀表現(xiàn)為干燥 7 4 觸變流動(dòng)濃的混懸劑 乳劑及某些親水性高分子溶液 在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)形成很牢固的有一定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的凝膠 當(dāng)激烈振蕩時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞 凝膠狀態(tài)變?yōu)榭闪鲃?dòng)狀態(tài) 靜置后又重新凝膠狀態(tài) 這種等溫的溶膠和凝膠的可逆轉(zhuǎn)換就是觸變流動(dòng)的特點(diǎn) 塑性流體 假塑性流體 脹性流體中多具有觸變性 五 流變性的測(cè)定主要利用粘度計(jì)來測(cè)定各種液體的粘度 8 第二節(jié)粉體學(xué)一 概述粉體學(xué)是研究具有各種形狀的粒子集合體性質(zhì)的科學(xué) 粉體屬于固體分散體系在空氣中形成的粗分散體系 粉體中的粒子大小范圍一般在0 1 100 m之間 藥劑中某些制劑本身就是粉體如散劑 制片時(shí)粉碎后的藥物細(xì)粉 填充膠囊用的藥物粉末 一些藥用輔料如稀釋劑 黏合劑 崩解劑 潤(rùn)滑劑等就是典型的粉體 二 粉體粒子大小粉體粒子愈小 比表面積愈大 其溶解度 吸附性 附著性 粉體密度 孔隙率 流動(dòng)性都發(fā)生明顯變化 所以粉體粒子大小是粉體最基本的性質(zhì) 9 1 粒子大小也稱粒度 含有粒子大小和粒子分布雙重含義 粒子大小可用粒子徑表示 幾何學(xué)徑 長(zhǎng)徑 粒子最長(zhǎng)兩點(diǎn)間距離 短徑 粒子最短兩點(diǎn)間距離 定向徑 全部粒子按同一方向測(cè)得的粒子徑 等價(jià)徑 與粒子投影面積相等的圓的直徑為等價(jià)徑 外接圓等價(jià)徑 粒子投影外接圓的直徑為外接圓等價(jià)徑 比表面積徑用吸附法或透過法測(cè)定粉體的比表面積后推算出的粒子徑 有效徑又稱Stokes徑 用沉降法求得的粒子徑 是指與被測(cè)定粒子有相同沉降速度的球形粒子的直徑 平均粒徑由若干粒子徑的平均值表示的粒徑 10 2 粒子徑的測(cè)定方法 光學(xué)顯微鏡法顯微鏡法實(shí)際上測(cè)定的是粒子的投影而不是粒子的本身 篩分法用篩孔的孔徑表示粒子徑的方法 庫(kù)爾特計(jì)數(shù)法利用庫(kù)爾特計(jì)數(shù)儀測(cè)定粒子徑 沉降法利用混懸液體中粒子的沉降速度服從Stokes定律 根據(jù)Stokes公式求出粒徑 t h v 18 h 0 gd2 測(cè)定時(shí) 只要測(cè)定t時(shí)間的粒子沉降高度h 即可求出粒徑d 比表面積法測(cè)定比表面積 計(jì)算平均粒徑 11 3 粒度分布某一粒徑范圍內(nèi)粒子占有的百分率即粒度分布 粒度分布關(guān)系到粒子的均勻性 藥物的溶出速度和生物利用度 12 三 粉體粒子的比表面積1 比表面積粒子的比表面積是指單位重量或體積所具有的粒子表面積 分別用SW或SV表示 SW 6 dVS SV 6 dVS 為粒子真密度 dVS為平均粒徑 2 比表面積的測(cè)定 吸附法 透過法 折射法 13 四 粉體的密度及孔隙率粉體的體積包括粉體自身的體積 也包括粉體粒子之間的空隙和粒子內(nèi)的孔隙 由于體積的表示方法不同 粉體的密度及孔隙率就有不同的表示方法 五 粉體的流動(dòng)性粉體的流動(dòng)性是粉體的重要性質(zhì) 高速壓片機(jī) 高速膠囊填充機(jī)等要求物料具有很高的流動(dòng)性 14 1 粉體流動(dòng)性表示方法 休止角靜止?fàn)顟B(tài)的粉體堆積體自由表面與水平面之間的夾角為休止角 用 表示 粉體自漏斗上自由落下 在半徑為r的圓盤上形成堆積體 高度為h 則 tan h r 越小流動(dòng)性越大 流出速度將粉體裝于一底部中心帶圓孔的圓底容器中 測(cè)定單位時(shí)間流出粉體的量 即為流出速度 流出速度越大 粉體流動(dòng)性也越好 內(nèi)摩擦系數(shù)粉體內(nèi)粒子與粒子的摩擦情況 15 2 影響粉體流動(dòng)性的因素 粒度粒徑增大休止角變小 粒子形狀和表面粗糙性粒子形狀越不規(guī)則 表面越粗糙 休止角就越大 流動(dòng)性就越小 吸濕性粉體吸濕性大 休止角就大 但吸濕量超過某一值后 休止角又減小 加入潤(rùn)滑劑可改變粉體的休止角 減少粒子間的凝聚力 減小粒子表面粗糙性 改善粒子的流動(dòng)性 16 3 改善粒子流動(dòng)性的方法 適當(dāng)增加粒子徑即適當(dāng)控制粒度大小 滿足制劑需要 控制含濕量過干的粉體易引起飛揚(yáng) 過濕則易粘附在一起 應(yīng)根據(jù)制劑需要控制 添加少量細(xì)粉主要是針對(duì)粒徑較大的粉體 添加少量細(xì)粉 可增加其流動(dòng)性