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
2、viscous 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
3、原因是：体系在流动时各液层间总存在一定 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
4、速率而增加。,（3） 宾汉流体,在受到的剪切应力小于某一临界值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
5、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。,（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。,
