非牛顿流体系统、假塑性流体、膨胀性流体、塑性流体、触变性、制剂中的触变性

Non-Newtonian Systems, Pseudoplastic, Dilatant, Plastic, Thixotropy, Thixotropy in Formulation

2020年4月17日Ankur Choudhary (noreply@blogger.com)AI 专业翻译
非牛顿流体:非牛顿流体是指不遵循牛顿粘度定律的流体。

在非牛顿流体中,剪切应力与应变率之间的关系是非线性的,甚至可能随时间变化。因此,无法定义一个恒定的粘度系数。

非纽顿流(Non-Newtonian flow)
(а) Рlастис
(b) 假塑性(Pseudorlasticity)
(c) 拉伸剂

(а) 流动性:表现出流动性的材料被称为宾厄姆体(Bingham bodies)。流动性曲线不会穿过原点,而是与剪切应力轴相交(或者如果将曲线的直线部分延伸到轴上,也会相交)在某个特定点上。只有当该点的剪切应力超过某个值时,宾厄姆体才会开始流动。在低于该值的应力下,这种物质表现得像弹性材料一样。流变图中的斜率被称为“流动性”(mobility),类似于牛顿系统中的“流动性”(fluidity);其倒数被称为“流动性粘度”(plastic viscosity)。描述流动性流动的方程是……

U = F-f/G

其中 f 是值,或者表示剪切应力轴上的应力(单位:达因/平方厘米)。

高度絮凝的悬浮液。

(b) 伪塑性:伪塑性材料的粘度曲线从起始点开始(或者至少在剪切速率较低时开始出现)。因此,该曲线没有实际意义。此外,由于曲线的一部分是线性的,伪塑性材料的粘度无法用单一数值来表示。随着剪切速率的增加,伪塑性材料的粘度会持续降低,这种系统被称为“剪切变稀系统”。

随着剪切应力的增加,原本处于无序状态的分子会开始沿着流动方向排列其长轴。这种排列方式降低了材料的内部阻力,从而使得在持续施加剪切应力的情况下,剪切速率得以提高。此外,与分子结合的一些溶剂可能会被释放出来,这有效地降低了分散分子的浓度及其在溶液中的位置。因此,体系的粘度也会随之降低。

天然和合成胶体(如明胶、海藻酸钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素的液体分散体),以及溶液中的聚合物。

(c) 涨胀剂:某些含有大量分散固体的悬浮液在剪切力作用下会表现出流动阻力的增加,且这种阻力的增加与剪切速率成正比。这类系统在受到剪切作用时体积会增大,因此被称为“膨胀剂系统”。虽然假塑性材料常被称为“减粘系统”,但膨胀剂材料则通常被称为“增粘系统”。当剪切应力消失后,膨胀剂系统会恢复到其原有的流动性状态。

含有高浓度(约50%或更高)微小、可悬浮颗粒的悬浮液。

Dilant和Pseudorlastic之间的区别:

膨胀流体和伪塑性流体都属于非牛顿流体,这类流体的粘度与剪切率之间的关系不随时间变化。为了理解这一切的含义,我们先来了解一下一些基础知识吧。

粘度被定义为“流体抵抗剪切应力或拉伸应力而逐渐变形的能力”。液体的粘度越大、越难以流动,其粘度通常也就越高。牛顿流体(Newtonian fluids)是指那些粘度与剪切速率(即施加力的速率)成线性关系的流体。基本上,这些流体的粘度只有在周围环境的温度或压力发生变化时才会改变。水和蜂蜜都属于牛顿流体,不过蜂蜜的粘度比水高得多。非牛顿流体(Non-Newtonian fluids)则是那些粘度会随着剪切速率变化而变化的流体。

膨胀流体,也被称为剪切流体,是指随着剪切速率的增加,其粘度也会增加的流体。一个常见的例子是玉米淀粉与水的混合物,这种混合物在受到足够大的外力作用时会变得坚硬,从而能够支撑起装满它的重物。另一个自然的例子是湿沙子:当你慢慢走过湿沙子时,你会开始下沉,但一旦加快脚步,沙子底部的支撑力就会让你不再下沉。关于膨胀流体的应用,已经进行了大量的研究,其中包括在人体装甲领域的应用。

伪粘性流体(Pseudorlastic fluids)实际上是一种稀薄的流体,其粘度会随着剪切速率的增加而降低。这类流体比普通的稀释剂更为常见,自然界中的例子包括尿液、血液和牛奶。如果你缓慢而小心地穿过这些流体(比如尿液),通常不会有问题;但如果你强行快速通过,流体的粘度会增加,从而阻碍你的移动。其他类似的流体还包括油漆、指甲油,以及最常被提到的——胶水。



图2 – 显示纽托尼安流体(Newtonian fluid)与非纽托尼安流体(non-Newtonian fluid)流动特性的流变图(数据来源于纽托尼安流体)。

药物制剂中的触变特性

本综述重点探讨了触变性的特征、影响触变性的因素及其药理作用。这些因素包括pH值、温度、聚合物浓度、聚合物改性、聚合物组合以及添加的盐类或杂质等。文章还讨论了触变配方在流变学特性与通过不同给药途径(如口服、直肠、眼部、口腔和肌肉注射)实现药物控制释放之间的关联,以及这些特性对药物药效的影响。通过对流变学和机械特性的全面分析,可以为触变配方作为药物递送系统的潜在应用提供有益的见解。

**历史摘要**
在假塑性、塑性和稀释系统中,流变特性(剪切速率与剪切应力的关系)被收集并进行了表征。同时,还讨论了这些流变特性对药物制剂的影响。



不符合牛顿运动定律的物质是指那些无法遵循牛顿流体运动方程的物质。这类物质包括液体和固体中的非均匀分散体系(如固体溶液、乳液、液体悬浮液、软膏等)。在非牛顿系统中,物质的运动规律与时间无关,而是依赖于其他因素(如剪切力、粘度等)。

“弹性流动”是一种不沿着原始路径流动,而是在某个称为“产量值”的点与剪切应力轴相交的曲线。Bingham体只有在超过某个理想剪切应力值时才会开始流动。

聚合物在溶液中的行为表现为“伪流动性(Pseudo-rheological flow)”,而真正的流动性(Rheological flow)则是通过悬浮的颗粒来体现的。

某些含有高比例固体的悬浮液在剪切力作用下表现出抗流动性,且这种抗流动性会随着剪切力的增加而增强。当这些系统被剪切时,其体积实际上会增加,因此它们被称为“稀释剂”(dilatants)。

这是一种热处理方法,其恢复速度相对较慢,适用于因剪切而失去一致性的材料。这种增稠技术仅适用于稀疏系统。人们曾认为,如果降低剪切速率,达到所需的最大剪切量后,下降曲线将与上升曲线完全相同,并且上升过程也是可预测的。


📌 本文由 AI 翻译自 pharmaguideline.com,仅供内部参考查看英文原文