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1、第三章 化妆品流变学,什么是流变学？,流动,形变,当某些熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹性形变，因此称为流体的流变性或流变行为。,粘 同黏：象糨糊或胶水等所具有的、能使一个物质附着在另一个物体上的性质。,弹 由于物体的弹性作用使之射出去。弹簧 利用材料的弹性作用制得的零件，在外力作用下能发生形变（伸长、缩短、弯曲、扭转等），除去外力后又恢复原状。,3.1 粘弹性概念,1、普通粘、弹概念,形变对时间不存在依赖性,虎克定律 Hookes law,Ideal elastic solid 理想弹性体,外力除去后完全不回复,牛顿定律Newtons law,Ideal vi
2、scous liquid 理想粘性液体,3.2 流动的方式,对于纯液体和低分子量化合物的溶液等简单液体，满足牛顿定律，称为牛顿流体，其特点是粘度只与温度有关，不受剪切速率的影响。,大多数化妆品属于浓分散体系，流变性较复杂，不再符合牛顿公式，即/D不是常数，称为非牛顿流体。以剪切应力对剪切速率作图，可得到以下各种曲线流变曲线。,非牛顿流体中流动行为与时间无关的包括：假塑性（剪切变稀）膨胀性（剪切变浓）和宾汉流体,（1）假塑性流体,大多数乳化体化妆品都表现出假塑性的流动行为，即粘度随剪切速率增加而下降，也就是说流动越快越显得稀，最终达到恒定的最低值。,产生假塑性流动行为的原因是：体系在流动时各液层
3、间总存在一定的速度梯度，体系中细而长的高聚物分子和一些长链的有机分子若同时穿过几个流速不等的液层时，同一个分子的各个部分就要以不同速度前进，这种情况是不能持久的。故在流动时，每个长链分子总是力图使自己全部进入同一流速的流层，这样就导致了大分子在流动方向上的取向，从而降低了流动阻力，即粘度下降。,3.2.1 流动行为与时间无关的非牛顿流体,（2）膨胀性流体,即剪切变稠。在化妆品中极为少见，常发生在一些高聚物分散体系中，在这些体系中，颗粒必须是分散的，而不是聚结的，且分散相的浓度相当大，当受到切应力作用时，可能引起体系中微结构的重排，以致流动的阻力随剪切速率而增加。,（3）宾汉流体,在受到的剪切应
4、力小于某一临界值y时不发生流动，相当于虎克固体，而当超过y后，则可像牛顿流体一样流动：,y称为屈服应力，p称宾汉粘度，G是剪切模量。,一般解释为与分子缔合或某种有序结构的破坏有关，常见的有泥浆、牙膏、油脂等。,3.2.1 流动行为与时间有关的非牛顿流体,触变（摇溶）性,粘度与时间有关，在恒定剪切速率下粘度随时间增加而降低的液体，而静止一段时间后又能恢复到原来较高粘度的性质。,一般而言粘度的改变总与液体内部的某种结构变化有关，变稀是某种结构瓦解的结果，而变稠则与某种结构的形成有关。,3.3 流变性质的测量,流变性质测定的原理即求出物体流动的速度和引起流动所需力之间的关系。粘度是最常测定的流变性质
5、。,（1）毛细管粘度计,液体自A管加入，在B管中将液体吸至a线以上，在液体自身重力的作用下任其自然流下，测量液体自刻度线a流至刻度线b所用的时间t，用下式计算粘度：,为液体密度，A、B均是粘度计常数。当时间t较大（t 100s）时，式中右边第二项可忽略不计。,（2）Brookfield（博力飞）粘度计,是一种主要测定非牛顿流动粘性液体的实用粘度计。测定的是动态粘度。均通过一个经校验过的铍-铜合金的弹簧带动一个转子在流体中持续旋转，旋转扭矩传感器测得弹簧的扭变程度即扭矩，它与浸入样品中的转子被粘性拖拉形成的阻力成比例，扭矩因而与液体的粘度也成正比。,原理示意图与仪器实图,粘度测试过程中应注意的有关问题：,A、被测样品应是完全均匀的，且不含有夹带的空气和外来杂质；B、粘度测量应在恒温下进行；C、所加的剪切应力只能使体系形成层流，而不会形成湍流；D、所有粘度读数应在达到稳定态时读取；E、在实验条件下，样品不应表现出明显的弹性，若观察到弹性，应在十分低的剪切速率下进行粘度的测定或弹性的测定。,
