阿摩線上測驗
登入
阿摩線上測驗
登入
學習重點 掌握四種時間非依賴型流動：牛頓、塑性、假塑性、膨脹性，依是否有降伏值、切應力與切變速率的關係判別。 區分剪切變稀與剪切變稠：假塑性越剪切越稀；膨脹性越剪切越稠。 記住牛頓液體在組成與溫度固定時，黏度不隨切應力、切變速率或測量時間改變。 一般稀溶液、芳香水劑多屬牛頓流體；乳劑、懸液劑、軟膏劑通常呈非牛頓性，但明確數據與圖形優先於劑型名稱。 區分假塑性的「隨切變速率變稀」與搖變性的「持續剪切後隨時間變稀」。 核心觀念 一、基本名詞與判圖原則 切應力（F）是單位面積承受的切向力，常用單位為 dyne/cm²；切變速率（G）是流體層間的速度梯度，單位為 sec⁻¹。牛頓流體的黏度為 η＝F/G；非牛頓流體以相同比值表示特定條件下的表觀黏度。黏度單位 poise 可寫成 dyne·sec/cm²，1 cP＝0.01 poise。 流變圖必須先看座標軸。常見藥劑學圖以切應力 F 為橫軸、切變速率 G 為縱軸；也有兩軸互換的畫法。牛頓流體的直線若以 G 對 F 作圖，斜率為 1/η；若以 F 對 G 作圖，斜率才是 η。非牛頓曲線上某點的表觀黏度應由該點 F/G判讀，不能一概把切線斜率當成黏度。 二、牛頓流動：黏度固定、直線通過原點 牛頓流體遵守 F＝ηG。切應力增加幾倍，切變速率便增加幾倍，因此流變圖是通過原點的直線，沒有降伏值。 在本單元的一般液體條件下，牛頓液體黏度與組成及溫度有關；固定組成與溫度後，不受切應力、切變速率、攪拌速率或測量時間影響。一般液體溫度升高，黏度下降。「黏度僅受溫度影響」的敘述，應理解為同一組成的液體進行比較。 常見例子包括稀乙醇、芳香水劑、10% 葡萄糖溶液與甘油水溶液。甘油水溶液即使黏度較高，也不代表它是非牛頓流體；分類看的是黏度是否隨剪切條件改變。 例如 F 依序為 5、10、15、20 dyne/cm²，G 依序為 10、20、30、40 sec⁻¹，各組 F/G 均為 0.5 poise＝50 cP，呈通過原點的正比關係，即判為牛頓流動。即使材料被稱為軟膏，也應依數據判斷。 一般毛細管黏度計適合測定牛頓液體黏度；非牛頓流體通常需以能控制剪切條件的儀器測量其流動曲線。不能只因儀器讀出一個黏度值，就認定所有樣品都是牛頓流體。 三、塑性流動：先超過降伏值 理想塑性流體又稱 Bingham 流體，必須先超過降伏應力或降伏值（yield stress／yield value，f）才開始持續流動。超過門檻後，切應力與切變速率近似線性關係：F＝f＋UG，其中 U 為塑性黏度。 以 F 為橫軸、G 為縱軸時，流動直線延伸至切應力軸會有正截距。理想 Bingham 流體的塑性黏度 U 可保持固定，但其表觀黏度 F/G＝U＋f/G 會隨切變速率增加而下降。因此，「先超過一定應力才流動，之後黏度變小」的判斷重點是有降伏值。 絮凝粒子形成的結構須先被外力破壞，故絮凝濃懸液及部分乳劑、軟膏常呈塑性流動。 四、假塑性流動：剪切變稀 假塑性（pseudoplastic）又稱擬塑性，典型特徵是無降伏值，表觀黏度隨切變速率增加而減少，稱為 shear-thinning。流變圖由原點開始，但不是直線。 常見於高分子溶液，例如甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉及海藻酸鈉溶液。剪切使原本纏繞的長鏈分子沿流動方向排列，流動阻力降低。部分乳劑也可呈假塑性。 五、膨脹性流動：剪切變稠 膨脹性（dilatant）又稱擴張性，其表觀黏度隨切變速率增加而增加，稱為 shear-thickening。典型流變圖由原點開始，彎曲方向與假塑性相反。 常見於高固體含量的反絮凝懸液。傳統解釋為粒子受剪切後排列改變、空隙增加，液體不足以充分潤滑，粒子間阻力上升。此特性不能用單一固定濃度門檻概括。 乳劑或懸液劑若有明確流變圖，應直接依圖形判斷。樣品經搖動，不等於一定具有搖變性；若圖示呈剪切變稠，仍應判為膨脹性。 六、四種時間非依賴型流動比較 類型降伏值F 橫軸、G 縱軸的圖形切變速率增加時 牛頓無通過原點的直線黏度固定 理想塑性有超過切應力軸截距後呈直線表觀黏度下降；塑性黏度固定 假塑性無由原點起，隨 F 增加，G 增加得越來越快表觀黏度下降 膨脹性無由原點起，隨 F 增加，G 增加得越來越慢表觀黏度上升 若改為 G 橫軸、F 縱軸，假塑性曲線隨 G 增加逐漸變平，膨脹性曲線逐漸變陡。曲線字母只是圖中的標記，不能固定背成某字母必然代表某類流體。 七、搖變性與一般乳劑 時間非依賴型是指固定溫度與切變速率下，流動性質不再隨剪切持續時間改變；不代表黏度一定固定。假塑性與膨脹性都可屬時間非依賴型。 搖變性（thixotropy）則屬時間依賴型：在固定剪切條件下持續剪切，結構逐漸破壞、黏度隨時間下降；停止剪切並靜置後，結構逐漸恢復。升降剪切條件測量時，可能出現不重合的曲線與遲滯環。 一般乳劑常見塑性、假塑性或搖變性，通常不以牛頓性描述。搖變性可與塑性或假塑性並存，但不表示每一種乳劑都同時具有這些特性。 常考陷阱 「越攪越稀就是搖變性」：須看變化依據。切變速率提高而變稀，是剪切變稀；固定剪切條件下隨時間變稀，才是搖變性的重點。 「非牛頓流體的黏度一定隨時間改變」：錯。非牛頓流體也包含時間非依賴型。 「乳、懸、膏一定不能是牛頓」：一般分類題以非牛頓為主；若題目提供正比數據或過原點直線，應依證據判為牛頓。 「必須超過降伏值」選假塑性：錯。本單元應判為塑性；典型假塑性沒有降伏值。 「黏度隨切變速率減少而增加」：這仍是在描述剪切變稀。統一改成「切變速率增加時」再判斷，可避免看反。 「彈性」與流動混淆：彈性著重受力變形後的回復；判流動類型應看降伏值、正比關係及剪切變稀或變稠，不能只因塗抹或受力就選彈性。 「稀乙醇、芳香水劑屬非牛頓」：錯。兩者是本單元辨認牛頓流體的重要例子。 記憶口訣 牛頓直線過原點，塑性流動先過檻。 假塑剪切稀，膨脹剪切稠；搖變看時間，靜置漸恢復。 牛頓黏度看成分、溫度；分類遇到圖與數，先看證據再看名稱。