新版高分子材料的物理化学性质省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

初步掌握药用高分子辅料加工处理、性能，尤其是溶初步掌握药用高分子辅料加工处理、性能，尤其是溶解、溶胀、凝胶化、转变和粘弹性、力学强度和渗透性等解、溶胀、凝胶化、转变和粘弹性、力学强度和渗透性等性质在药品制剂制备过程中应用。性质在药品制剂制备过程中应用。3.1 高分子溶液理化性质高分子溶液理化性质3.1.1 溶胀与溶解溶胀与溶解 溶胀溶胀 溶剂分子扩散进入高分子内部，使其体积增大现象。溶剂分子扩散进入高分子内部，使其体积增大现象。非极性：熔点以上，破坏晶格后才溶解非极性：熔点以上，破坏晶格后才溶解 极极 性：用强极性溶剂性：用强极性溶剂 非晶态聚合物非晶态聚合物 相对较易溶解相对较易溶解 交联聚合物交联聚合物 不发生溶解不发生溶解 支化比线型支化比线型 更易溶解更易溶解(同分子量时同分子量时)第三章第三章 高分子材料物理化学性质高分子材料物理化学性质晶态聚合物晶态聚合物第1页3.1.2 聚合物溶解过程热力学聚合物溶解过程热力学溶解溶解 Gm=Gm=Hm-THm-TSm 0Sm 0极性高分子溶于极性溶剂极性高分子溶于极性溶剂，Hm 0Hm 0，放热，放热非极性高分子溶解，普通非极性高分子溶解，普通 Hm Hm 0 0，吸热，吸热经典经典HildebrandHildebrand溶度公式溶度公式(非极性相混合非极性相混合)（教材（教材P55）第2页3.1.3 溶剂选择溶剂选择“溶度参数相近溶度参数相近”标准标准“极性相近极性相近”标准标准 弱亲电子性弱亲电子性溶剂化标准溶剂化标准 给电子性给电子性 强亲电子性强亲电子性第3页3.1.4 凝胶凝胶凝胶凝胶 溶胀三维网状结构高分子。化学凝胶化学凝胶(化学键)不能熔融、溶解 物理凝胶物理凝胶(范德华力)分子内交联分子内交联 分子间交联分子间交联干凝胶干凝胶凝胶性质凝胶性质 触变性：外部作用力凝胶与溶胶相互转化。溶胀性：溶胀度 脱水收缩性 透过性功效性凝胶：温敏、功效性凝胶：温敏、pH敏敏 冻胶冻胶第4页3.2 高分子分子量及分子量分布高分子分子量及分子量分布3.2.1 3.2.1 概述概述 数均分子量重均分子量粘均分子量多分散性指数多分散性指数HI单分散性HI=1，普通在1.52.0，也可达2050分子量及其分布对聚合物各种性能有极大影响第5页3.2.2 3.2.2 分子量及其分布测定方法分子量及其分布测定方法分子量测定法：分子量测定法：端基测定法端基测定法 上限上限2 104 沸点升高和冰点降低沸点升高和冰点降低 上限上限3 104 蒸气压渗透法蒸气压渗透法(VPO)膜渗透压膜渗透压 3 104 1.5 106 光散射法光散射法 粘度法粘度法 超速离心沉降超速离心沉降 104-107 分子量分布测定法：分子量分布测定法：凝胶色谱法凝胶色谱法 相平衡分级法相平衡分级法第6页3.3 3.3 聚合物力学状态及高分子材料力学性质聚合物力学状态及高分子材料力学性质3.3.1 3.3.1 温度与力学状态温度与力学状态P69 3.3.2 3.3.2 药品剂型加工中高分子材料主要力学性能药品剂型加工中高分子材料主要力学性能 (一一)弹性模量弹性模量 P71 弹性模量弹性模量=应力应力/应变应变 受力方式受力方式 简单拉伸简单拉伸 -杨氏模量杨氏模量E (对各向同性材料对各向同性材料)简单剪切简单剪切 -切变模量切变模量G 均匀压缩均匀压缩 -体积模量体积模量B 也可用模量倒数也可用模量倒数 杨杨 -拉伸柔量拉伸柔量 切切 -切变柔量切变柔量 体体 -可压缩度可压缩度 E=2G(1+V)=3B(1 2V)V为为泊泊松松比比，定定义义为为在在拉拉伸伸试试验验中中，材材料料横横向向单单位位宽宽度度减减力与纵向单位长度增加之比值。力与纵向单位长度增加之比值。第7页(二二)硬度和强度硬度和强度硬度：衡量材料表面抵抗机械压力能力一个指标。硬度：衡量材料表面抵抗机械压力能力一个指标。硬度试验方法很多，因压头形状不一样和计算方法差异有布氏、洛氏和邵氏等名称。强度强度(机械强度机械强度)：材料抵抗外力破坏能力：材料抵抗外力破坏能力。抗张强度抗张强度(拉伸强度拉伸强度)在在要要求求试试验验温温度度、湿湿度度和和试试验验速速度度下下，在在标标准准试试样样上上沿沿轴轴向向施施加加拉拉伸伸载载荷荷，直直至至试试样样被被拉拉断断为为止止，断断裂裂前前试试样样承承受最大载荷受最大载荷P与试样宽度与试样宽度b和厚度和厚度d乘积比值。乘积比值。bdt t=P Pbdbd(Kg/cm2)P第8页抗弯强度抗弯强度 在要求试验条件下，对标准试样施加静弯曲力矩，直到试样折断为止，取试验过程中最大载荷PPbdL0P/2P/2f f=P P2 2L L0 0/2/2 bdbd2 2/6/6第9页冲击强度冲击强度衡量材料韧性一个强度指标，材料抵抗冲击载荷破坏能力，单位载面积所吸收能量有缺口有缺口无缺口无缺口摆锤式冲击、落重式冲击、高速拉伸摆锤式冲击、落重式冲击、高速拉伸第10页影响材料强度原因影响材料强度原因化学结构分子量内因内因应力集中冷度外力作用速度增塑剂填料配料与加工配料与加工机械加工外因外因第11页(三三)粘弹性粘弹性理想弹性体：受外力，平衡形变与时间无关理想粘性体：受外力，形变随时间线性发展高分子材料介于二者之间高分子材料介于二者之间 蠕蠕变变：在在一一定定温温度度和和较较小小恒恒定定外外力力(拉拉力力、压压力力、或或扭扭力力等等)作作用用下下，材材料料形形变变随随时时间间增增加加而而逐逐步步增增大现象。大现象。总形变总形变=1 1+2 2+3 3 1 1 为普弹形变为普弹形变2 2 为高弹形变为高弹形变 可逆形变可逆形变3 3 为粘性流动为粘性流动 不可逆形变不可逆形变第12页蠕蠕变变与与温温度度高高低低和和外外力力大大小小相相关关。温温度度过过低低，外外力力太太小小，蠕蠕变变很很小小；温温度度过过高高，外外力力太太大大，形形变变发发展展快快；只只有有在在适适当当温温度度和和外外力力下下，才才能观察到显著蠕变。能观察到显著蠕变。应应力力松松驰驰 在在恒恒定定温温度度和和形形变变保保持持不不变变情情况况下下，高高聚聚物物内内部部应应力力随随时时间间增增加加而而逐逐步步衰衰减现象。减现象。内耗内耗(力学损耗力学损耗)高高聚聚物物在在交交变变应应力力作作用用下下，形形变变落落后后于于应应力改变现象称为滞后现象。力改变现象称为滞后现象。发生滞后现象，每一循环改变中就要消耗发生滞后现象，每一循环改变中就要消耗功，称为内耗。功，称为内耗。第13页3.3.3 3.3.3 高分子材料其它性能高分子材料其它性能(一一)渗透性和透气性渗透性和透气性 P73 高高分分子子材材料料经经过过扩扩散散和和吸吸收收过过程程，使使气气体体或或液液体体透透过过一一个个表表面面传传递递到到另另一一表表面面渗渗出出，从从浓浓度度高高一一侧侧扩扩散散到到浓浓度度低一侧，这种现象称为渗透性。低一侧，这种现象称为渗透性。气体分子渗透经过聚合物膜称为透气性。气体分子渗透经过聚合物膜称为透气性。主要影响原因：温度、极性、分子大小、链柔性主要影响原因：温度、极性、分子大小、链柔性(二二)胶粘性胶粘性 作为粘合剂使用时粘合行为作为粘合剂使用时粘合行为 聚合物被粘合时聚合物行为聚合物被粘合时聚合物行为主主要要影影响响原原因因：分分子子量量、被被粘粘物物表表面面粗粗糙糙度度、被被粘粘物物表表面面处处理方法、温度和压力理方法、温度和压力第14页3.4 药品经过聚合物扩散药品经过聚合物扩散3.4.1 药品经过聚合物传质过程药品经过聚合物传质过程 两类模型：贮库装置和骨架装置两类模型：贮库装置和骨架装置 扩散步骤：药品溶出进入周围聚合物或孔隙扩散步骤：药品溶出进入周围聚合物或孔隙 药品分子扩散经过聚合物屏障药品分子扩散经过聚合物屏障 药品由聚合物解吸附药品由聚合物解吸附 药品扩散进入体液或介质药品扩散进入体液或介质P74 75 Fick 第一、二定律第一、二定律 药品经过聚合物薄膜扩散药品经过聚合物薄膜扩散 Fick扩散扩散 胶囊壁扩散胶囊壁扩散 聚合物包衣层扩散聚合物包衣层扩散 药品经过聚合物骨架扩散药品经过聚合物骨架扩散(疏水性骨架疏水性骨架)非非Fick扩散扩散 水扩散速度水扩散速度 大分子链松驰速度大分子链松驰速度药品释放速度药品释放速度 第15页3.4.2 扩散系数扩散系数影响扩散系数原因：影响扩散系数原因：药品分子大小、极性药品分子大小、极性 药品在聚合物中溶解度药品在聚合物中溶解度 聚合物结构聚合物结构 温度温度控制药品扩散系数方法：控制药品扩散系数方法：交联度、支化度、结晶度、大分子晶粒大小、交联度、支化度、结晶度、大分子晶粒大小、添加助剂添加助剂第16页