【精品課件】藥用高分子材料學

1、2021/9/131藥用高分子材料學 主講:劉文教授 2008年3月-7月厚德 明志 篤學 力行全國高等中醫(yī)院校規(guī)劃教材2021/9/132第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 一、溶脹與溶解 高分子的溶解是一個緩慢過程，其過程可分為兩個階段：一是溶脹：二是溶解。 溶脹是指溶劑分子擴散進人高分子內(nèi)部，使其體積增大的現(xiàn)象。它是高分子化合物特有的現(xiàn)象，其原因在于溶劑分子與高分子尺寸相差懸殊，分子運動速度相差很大，溶劑小分子擴散速度較快，高分子向溶劑中的擴散速度很慢。 若聚合物與溶劑分子之間的作用力大于聚合物分子間的作用力，溶劑量充足時，溶脹的聚合物則可

2、繼續(xù)進入溶解階段，此時，隨著溶劑分子不斷滲入，溶脹的聚合物逐漸分散成真溶液。 因此，高分子溶解時首先是溶劑小分子滲透進人高分子內(nèi)部，撐開分子鏈，增加其體積，形成溶脹的聚合物。2021/9/133第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 高分子在良溶劑中的溶解圖像如下圖所示。高分子在良溶劑中溶解時被充分溶劑化而處于伸展狀態(tài)。在不良溶劑中，由 于高分子溶劑化 不充分，分子鏈 相當卷曲，處于 緊密狀態(tài)。左圖:高分子在良性溶劑中的溶解圖象a：溶脹；b：溶解2021/9/134第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 聚

3、合物由于本身的結(jié)構(gòu)、分子量、體系的粘度等影響因素，其溶解過程要比小分子復雜的多： 1對于非晶態(tài)聚合物，由于分子間堆砌比較松散,分子間相互作用力較弱,溶劑分子比較容易滲入聚合物內(nèi)部便之發(fā)生溶脹或溶解(相對于結(jié)晶態(tài)聚合物而言)。 2對于晶態(tài)聚合物，由于聚合物分子間排列規(guī)整，堆砌緊密，分子間相互作用力較強，溶劑分子較難滲入晶相。因此晶態(tài)聚合物的溶解要比非晶態(tài)聚合物困難：晶態(tài)聚合物的溶解一般要先經(jīng)過晶相的熔融，然后方可溶解。 特別是對于：非極性晶態(tài)聚合物，通常先將其加熱至熔點，破壞晶格后，再與溶劑作用而溶解，例如高密度聚乙烯的熔點為135，在四氫奈溶劑中，加熱到l20才能溶解。 而對于極性結(jié)晶聚合物，

4、在常溫下選擇適當?shù)膹姌O性溶劑，即可溶解，原因在于極性結(jié)晶聚合物的非晶相部分與強極性溶劑接觸，產(chǎn)生放熱效應，破壞晶格，使之溶解，例如聚酰胺在室溫下，可溶于苯酚等強極性溶劑中。 2021/9/135第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 由于聚合物結(jié)晶是不完全的，結(jié)構(gòu)中存在非晶態(tài)部分，所以溶脹仍為結(jié)晶聚合物溶解的中間階段，但在晶格末破壞前聚合物只能溶脹而不能溶解。 交聯(lián)聚合物由于三維交聯(lián)網(wǎng)的存在而不會發(fā)生溶解。其溶脹程度部分取決于聚合物的交聯(lián)度，交聯(lián)度增大，溶脹度變小。 一般來說，分子量相同的同種化學類型聚合物，支化的比線型的更易溶解。 在藥物制劑中，經(jīng)

5、常遇到制備高分子溶液的問題。由于高分子的溶解過程緩慢，其溶液的制備過程較長，這時可以采取下述方法加速其溶解。2021/9/136第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行一般市售的藥用高分子材料大多呈粒狀、粉末狀：如果：將其直接置于良溶劑中，易于聚結(jié)成團，與溶 劑接觸的團塊表面的聚合物首先溶解，使其表 面粘度增加，不利于溶劑繼續(xù)擴散進入顆粒內(nèi) 部。因此：在溶解之初，應采取適宜的方法，便顆粒高度 分散，防止粘聚成團，然后再加入良溶劑進行 溶脹和溶解，這樣可以較快的制備高分子溶 液。例如：聚乙烯醇和羧甲基纖維素鈉在熱水中易溶，配制其水溶液時，則應先用冷水潤濕

6、、分散，然后加熱使之溶解。而羥丙甲纖維素在冷水中比在熱水中更易溶解，則應先用80-90的熱水急速攪拌分散，由于其在熱水中不溶，顆粒表面不粘，則有利于充分分散，然后用冷水(5左右)使其溶脹，溶解。2021/9/137第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 二、聚合物溶解過程的熱力學 高分子的溶解過程是溶質(zhì)分子和溶劑分子相互混合的過程，恒溫恒壓條件下，該過程能自發(fā)進行的必要條件是吉布斯自由能變化(Gm)小于零。 GmHmTSm 0 因為溶解過程是分子排列趨于混亂的過程，即SmO，因此Gm的正負取決于Hm的正負和大小。 1極性高分子溶于極性溶劑中時，溶解是

7、放熱的，即Hm0，所以溶解自發(fā)進行。 2非極性高分子溶解過程一般是吸熱的，即HmO，故只有在?時才能滿足式3-1的溶解條件，也就是說升高溫度T或減小Hm才有可能使體系自發(fā)進行。2021/9/138第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 若不存在氫鏈，其溶解過程一般是吸熱的，即Hm0，所以，要使聚合物溶解，也即使必須滿足|Hm|TSm|。非極性聚合物混合熱Hm的計算：Hildebrand溶度公式 Hm V1,2(1-2) 12 式中V1,2為溶液的總體積（ml)；為(solubility parameter) (MPa) 1/2，為體積分數(shù)；下標1和2

8、分別表示溶劑和溶質(zhì) 。此式只適用于非極性的溶質(zhì)和溶劑的相互混合。2021/9/139第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 由上式可知道，混合熱Hm是由于溶質(zhì)和溶劑的溶度參數(shù)不等而引起的，Hm總是正值，如果溶質(zhì)和溶劑的溶度參數(shù)愈接近，則Hm愈小，也愈能滿足自發(fā)的條件，一般1和2的差值不宜超過1.5。 內(nèi)聚能密度就是單位體積的內(nèi)聚能，E/V是內(nèi)聚能密度,混合熱是由于兩種物質(zhì)內(nèi)聚能密度不等引起的。內(nèi)聚能密度的平方根稱為溶度參數(shù)= (E/V)1/2。則：2021/9/1310第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行

9、 式中 E為內(nèi)聚能(J)；V為體積(cm3)如何測定溶度參數(shù) 溶度參數(shù) = 1/2 =2021/9/1311第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行例 完全非晶的PE的密度a=0.85gcm3，如果其內(nèi)聚能為2.05千卡摩爾重復單元，試計算它的內(nèi)聚能密度?解：摩爾體積2021/9/1312第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行三、溶劑的選擇 如何選擇溶解高分子材料合適的溶劑是藥物制劑中常遇到的問題，如制備薄膜包衣液或制備控釋膜，如何來選擇溶劑、應用何種不同性質(zhì)的化合物來調(diào)節(jié)膜上孔隙的大小，藥物、溶劑和高分子的

10、相容性如何等，這就需要運用判斷高分子溶解度及相容性的一般規(guī)律。這些規(guī)律對聚合物的溶劑選擇具有一定的指導意義。2021/9/1313第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行1.溶度參數(shù)相近原則 根據(jù)式3-2，對于一般的非極性非晶態(tài)聚合物及弱極 性物質(zhì)，選擇溶度參數(shù)與聚合物相近的溶劑，聚合 物能很好的溶解。 由此可以通過調(diào)節(jié)混合溶劑的溶度參數(shù)，使混合溶 劑的溶度參數(shù)與聚合物相近，達到良好的溶解性能。2.極性相似相溶原則 對于非晶態(tài)極性聚合物不僅要求溶劑的溶度參數(shù)與聚 合物相近，而且還要求溶劑的極性 要與聚合物接近才能使之溶解，如聚乙烯醇是極性 的，它可溶于

11、水和乙醇中，而不溶于苯中。3.溶劑化原則2021/9/1314第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 3.溶劑化原則 有時，溶度參數(shù)相近的聚合物-溶劑體系，不一定都能很好互溶，例如聚氯乙烯=19.8(MPa)1/2和二氯甲烷=19.8(MPa)1/2，的溶度參數(shù)相等，但卻不能互溶，前者只能溶于環(huán)己酮=16.8(MPa)1/2中，可用“溶劑化原則”來解釋這些現(xiàn)象。 溶劑化作用是溶劑與溶質(zhì)相接觸時，分子間產(chǎn)生相互作用力，此作用力大于溶質(zhì)分子內(nèi)聚力，從而使溶質(zhì)分子分離，并溶于溶劑中。 高分子按功能團可分為弱親電子性高分子、給電子性高分子、強親電子性高分子及

12、氫鍵高分子 (表3-3)，同樣溶劑按其極性不同也可分成弱親電子性溶劑、給電子性溶劑、強親電子性溶劑或強氫鍵溶劑三類(表34)。在溶劑與高分子的溶度參數(shù)相近時，凡屬親電子性溶劑能和給電子性高分子進行 溶劑化而易于溶解：同理，給電子溶劑能和親電子性高分子溶劑化而利于溶解：溶劑與高分子基團之間形成氫鍵，也有利于溶解。2021/9/1315第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 四、凝膠(一)凝膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.凝膠的結(jié)構(gòu)和類型 凝膠(gel)是指溶脹的三 維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子，即聚合物 分子間相互連結(jié)，形成空間網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)，而在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙 中又填充了液體介質(zhì)

13、，這樣一 種分散體系稱為凝膠。 根據(jù)高分子交聯(lián)鍵性質(zhì)的不同，凝膠可分為兩類：一類是化學凝膠：一類是物理凝膠。凝膠的超顯微結(jié)構(gòu)示意 S:劑化層；a:凝膠結(jié)合點2021/9/1316第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行(1)化學凝膠：是指大分子通過共價鍵連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的 凝膠，一般通過單體聚合或化學交聯(lián)制得。這類化學鍵交 聯(lián)的凝膠不能熔融，也不能溶解，結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，因此也 稱為不可逆凝膠，如聚苯乙烯凝膠。(2)物理凝膠：是指大分子間通過非共價鍵(通常為氫鍵或范德華力)相互連結(jié)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這類凝膠由于聚合物分子間的物理交聯(lián)使其具有可逆性，即只要溫度

14、等外界條件改變，物理鏈就會破壞，凝膠可重新形成鏈狀分子溶解在溶劑中成為溶液，因此物理凝膠又稱可逆凝膠，如明膠溶液冷卻所形成的凝膠、聚乙烯醇水溶液冷卻至一定溫度所形成凍膠和干凝膠兩類。凍膠指液體含量很多的凝膠，含液量常在如%以上，凍膠多數(shù)由柔性大分子構(gòu)成，具有一定的柔順性，網(wǎng)絡中充滿的溶劑不能自由流動，所以表現(xiàn)出彈性的半固體狀態(tài)，通常指的凝膠均即凍膠。液體含量少的凝膠稱為干凝膠，其中大部分是固體成分。干凝膠在吸收適宜液體膨脹后即可轉(zhuǎn)變?yōu)閮瞿z。2021/9/1317第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 高分子溶液轉(zhuǎn)變?yōu)槟z的過程稱為膠凝作用。影響膠凝的

15、因素主要有濃度、溫度和電解質(zhì)。1每種高分子溶液都有一形成凝膠的最小濃度，小于這個濃度則不能形成凝膠，大于這個濃度可加速膠凝。2對溫度來說，溫度低有利于膠凝，分子形狀愈不對稱，可膠凝的濃度越小，但也有加熱后膠凝，低溫變成溶液的例子，如泊洛沙姆的膠凝。3電解質(zhì)對膠凝的影響比較復雜，有促進作用，也有阻止作用，其中陰離子起主要作用，鹽的濃度較大時SO42-和Cl-般加速膠凝，而I-和SCN-則阻滯膠凝作用。2021/9/1318第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2.凝膠的性質(zhì)觸變性 溶脹性 脫水收縮性 透過性 2021/9/1319第三章 高分子材料的物

16、理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2.凝膠的性質(zhì)觸變性 溶脹性 脫水收縮性 透過性 物理凝膠受外力作用(如振搖、攪拌或其他機械力)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞而變成流體，外部作用停止后，又恢復成半固體凝膠結(jié)構(gòu)，這種凝膠與溶膠相互轉(zhuǎn)化的過程，稱為觸變性 。其原因是這些凝膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，振搖時容易破壞，靜置后又重新形成。凝膠具有一定的屈服值(yield vdue)，具有彈性和粘性，對于某一具體凝膠、致流值、彈性或粘性等性質(zhì)往往不是同時都顯著的表現(xiàn)出來。2021/9/1320第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2.凝膠的性質(zhì)觸變性 溶脹

17、性 脫水收縮性 透過性 溶脹性是指凝膠吸收液體后自身體積明顯增大的現(xiàn)象，是彈性凝膠的重要特性，凝膠的溶脹分為兩個階段： 第一階段是溶劑分子鉆入凝膠中與大分子相互作用形成溶劑化層，此過程很快伴有放熱效應和體積收縮現(xiàn)象 (指凝膠體積的增加 比吸收的液體體積小)。 第二階段是液體分子的繼續(xù)滲透，這時凝膠體積大大增加，可達干燥物重量的幾倍甚至幾十倍。溶脹性的大小可用溶脹度來衡量，溶脹度為一定溫度下，單位重量或體積的凝膠所能吸收液體的極限量。 2021/9/1321第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2.凝膠的性質(zhì)觸變性 溶脹性 脫水收縮性 透過性 影響溶脹

18、度的主要因素有液體的性質(zhì)、溫度、電解質(zhì)及pH。液體的性質(zhì)不同，溶脹度有很大差異：溫度升高可加速溶脹速度 (一般符合一級過程)，減小有限溶脹階段的最大膨脹度 (此過程為放熱過程)，但有時溫度升高可使有限溶脹轉(zhuǎn)化為無限溶脹：電解質(zhì)對溶脹度的影響主要是陰離子部分，其影響作用與影響膠凝作用的順序相反：pH對溶脹度的影響比較復雜，要視具體聚合物而論，如蛋白質(zhì)類高分子凝膠，介質(zhì)的pH在等電點附近時溶脹度最小。 2021/9/1322第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2.凝膠的性質(zhì)觸變性 溶脹性 脫水收縮性 透過性 溶脹的凝膠在低蒸氣壓下保存，液體緩慢地自動從

19、凝膠中分離出來的現(xiàn)象，稱為脫水收縮。脫水收縮是凝膠內(nèi)結(jié)構(gòu)形成以后，鏈段間的相互作用繼續(xù)進行的結(jié)果，鏈段繼續(xù)運動相互靠近，使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更為緊密，把一部分液體從網(wǎng)孔中擠出，凝膠中溶劑損失顯著改變了凝膠的性質(zhì)，它的表面將形成干燥、緊密的外膜，繼續(xù)干燥，則形成千凝膠，如明膠片、阿拉伯膠粒等。從孔隙特性來認識，均質(zhì)凝膠具有相對微小的孔隙，無溶劑時，體積變小，但能保持最初的幾何形狀：永久性多孔凝膠，具有較大的孔隙，無溶劑時，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不塌陷，仍具有較大的孔隙。 2021/9/1323第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2.凝膠的性質(zhì)凝膠脫水收縮性現(xiàn)象a-脫水收縮前

20、的凝膠；b-脫水收縮使凝膠分成兩部分2021/9/1324第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2.凝膠的性質(zhì)觸變性 溶脹性 脫水收縮性 透過性 凝膠與液體性質(zhì)相似，可以作為擴散介質(zhì)。在低濃度凝膠中，水分子或離子是可以自由通過的，其擴散速度與在溶液中幾乎相同，凝膠濃度增大和交聯(lián)度增大時，物質(zhì)的擴散速度都將變小，因交聯(lián)度增大使凝膠骨架空隙變小，小分子物質(zhì)透過凝膠骨架時要通過這些迂回曲折的孔道，孔隙越小，擴散系數(shù)降低越明顯。對于大分子，這種擴散速度降低則更加明顯。物質(zhì)在凝膠中的透過性還與其所含溶劑的性質(zhì)和含量有關。總之，處于高溶脹狀態(tài)的凝膠有較大的平均孔

21、徑，有利于分子透過，含水的孔道有利于可溶于水的物質(zhì)透過。此外，當凝膠網(wǎng)絡上大分子帶電時，對離子的擴散與透過則具有選擇性。2021/9/1325第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2.凝膠的性質(zhì)觸變性 溶脹性 脫水收縮性 透過性 由于凝膠骨架空隙的分子篩作用，使得大分子物質(zhì)很難透過，凝膠骨架的記過性與分子大小關系的原理正是凝膠電泳與凝膠色譜的原理，凝膠電泳與凝膠色譜是兩種重要的物質(zhì)分離、純化的實驗技術。除此之外，目前在藥物緩釋、控帶制劑中，利用凝膠的性質(zhì)來控制藥物的釋放也已取得很大成果。特別是一些親水凝膠，由于其特殊的透過性能和良好的生物相容性已在醫(yī)

22、藥領域得到廣泛應用。2021/9/1326第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 (二)功能水凝膠1.功能水凝膠的結(jié)構(gòu)及分類 水凝膠(hydrogels)是一種在水中顯著溶脹、保持大量水分的親水性凝膠為三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，多數(shù)水凝膠網(wǎng)絡中可容納高分子本身重量的數(shù)倍至數(shù)百倍的水。水凝膠這種強烈的吸水能力是由于其結(jié)構(gòu)中通常含有-OH-、-CONH-、-CONH2、-COOH-和-SO3H-等親水基團。 水凝膠從來源分類 可分為天然水凝膠和合成水凝膠。 從性質(zhì)來分類 可分為電中性水凝膠和離子型水凝膠，離子型水凝膠又可分為陰離子型、陽離子型和兩性電解質(zhì)。目前研究應

23、用較多的是離子型水凝膠。2021/9/1327第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 根據(jù)水凝膠對外界刺激的應答情況不同，水凝膠又可分為兩類：（）傳統(tǒng)的凝膠 這類水凝膠對環(huán)境的變化，如pH或溫度變化不敏感。（）環(huán)境敏感水凝膠 這類凝膠對溫度或pH等環(huán)境因素的變化所給予的刺激有非常明確或顯著的應答。環(huán)境刺激的類型和聚合物響應的方式有多種，如化學或生物學變化 (促進阻礙反應或識別過程)和發(fā)生電化學反應等，有相分離(沉淀)、形狀變化 叫縮或溶脹)、滲透性增加或減少、變硬或變軟、透明或不透明、產(chǎn)生信號。根據(jù)環(huán)境變化的類型不同，環(huán)境敏感水凝膠又分為如下幾種類型

24、：溫敏水凝膠、pH敏水凝膠 、鹽敏水凝膠、光敏水凝膠 、電場響應水凝膠、形狀記億水凝膠 。2021/9/1328第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 目前研究最多的是溫敏型和pH敏水凝膠。 溫敏是指在水或水溶液中這種凝膠的溶脹與收縮強烈地依賴于溫度，凝膠體積在某一溫區(qū)有突變，該溫度稱為低臨界溶液溫度 (lower critical solution temperature，LCST)。 pH敏感水凝膠是指聚合物的溶脹與收縮隨著環(huán)境的pH、離子強度的變化而發(fā)生變化。2021/9/1329第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德

25、 明志 篤學 力行 2.水凝膠的溶脹行為及其影響因素 離子型水凝膠由于其結(jié)構(gòu)中功能基團的解離作用，便其具有特殊的溶脹性質(zhì)：（）水凝膠在水中可顯著溶脹。 離子型水凝膠因其結(jié)構(gòu)中離子型基團(-COOH-、-SO3H、NH2)的解離作用增加了聚合物的親水性，導致其有較目的吸水性。同時解離程度的增加，使網(wǎng)絡中高分子鏈上存在大量具有相同電荷E解離基團，它們之間的靜電斥力導致高分子鏈進一步的伸展并與水分子充分接觸。能夠影響水凝膠功能基團的解離程度、離子水合作用因素 (如pH、離子弓度、溫度及離子的性質(zhì)、溶脹介質(zhì)的組成等環(huán)境因素)及聚合物本身的性質(zhì) (如交聯(lián)度、親水/親油平衡值、規(guī)整度等)，都能影響水凝膠的

26、溶脹性。2021/9/1330第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行（）有些水凝膠的溶脹性隨外界溶脹條件的變化(如介質(zhì)pH、溫度、離子強度、電場、光和化學物質(zhì)等)發(fā)生極大的甚至不連續(xù)的改變。 如在某一確定環(huán)境范圍內(nèi)，水凝膠發(fā)生溶脹與收縮的突變。目前研究最多的是pH敏水凝膠和溫敏水凝膠，圖34所示是陰離子型和陽離子型pH敏感水凝膠平衡溶脹度與pH的關系。 陰離子水凝膠平衡溶脹度隨pH增大而增大：陽離子型則隨pH增大而降低，在pK，附近，平衡溶脹度發(fā)生突變，突變pH范圍(pH)取決于聚合物的結(jié)構(gòu)以及聚合物與溶劑的相互作用。2021/9/1331第三章 高

27、分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 圖3-5為聚N一異丙基丙烯酰胺，溫敏水凝膠的體積分數(shù)隨溫度變化的情況，從圖中可見，聚合物體積分數(shù)隨溫度升高而增加。當?shù)竭_PNIPA的低臨界溶液溫度 LCST)，即37記時，凝膠會突然收縮，體積分數(shù)突然增大數(shù)倍，聚N-烷基系列凝膠這種低溫溶脹、高溫收縮的性質(zhì)是由于N原子上的孤對電子與水分子形成了氫鍵，低溫下這種氫鍵較穩(wěn)定，形成了以交聯(lián)網(wǎng)為骨架的水凝膠，高溫時氫鍵斷裂致使體積突然收縮。2021/9/1332第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第一節(jié) 高分子溶液的理化性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行水凝膠的應用2021/9/1333第三

28、章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第二節(jié) 高分子的分子量及分子量分布 厚德 明志 篤學 力行 一、高分子分子量的特點分子量大 (1)分子量范圍在104-106之間 (2)高分子平均分子量有以下幾種常用表達方法： 數(shù)均分子量；重均分子量；粘均分子量 (3)高分子的分子量測定方法： 端基測定法；粘度法；光散射法具有分散性 (1)聚合物是分子量大小不同的高分子同系物組成 (2)分子量分布表示方法： 多分散性指數(shù)：它是表示聚合物分子量分布情況最簡單的方 法，HI值愈大，表明分子量分布得愈寬，愈分散：HI值愈小， 表明分子量分布愈窄，分子量愈集中。單分散系聚合物HI=1。 一般聚合物的HI值常在1.5-2.0

29、之間，有時也可高達20-50。 分子量分布曲線：表征聚合物分子量多分散性最常用的方法是分 子量分布曲線，它包括累積重量分布曲線和微分重量分布曲線。 (3)高分子分子量分布測定法： 凝膠色譜法；相平衡分析法2021/9/1334第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第二節(jié) 高分子的分子量及分子量分布 厚德 明志 篤學 力行二分子量及其分布對聚合物性能的影響1分子量及其分布對聚合物物理性質(zhì)的影響 （1）物態(tài)：液體、固態(tài)？ （2）力學性質(zhì)：強度、彈性、韌性、硬度 （3）粘度 （4）分子量對高分子材料的加工性能 一般而言，聚合物的力學性能，如：抗張強度、抗擊強度、彈性模量、硬度以及粘合強度，隨聚合物分子量的

30、增加而增加，當分子量大到某一程度時，上述各種性能提高速度減慢，最后趨于某一極限值，而某些性能，如粘度、彎曲強度等，隨分子量的增加而不斷增加。2021/9/1335第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第二節(jié) 高分子的分子量及分子量分布 厚德 明志 篤學 力行 2分子量及其分布對聚合物物理機械性能的影響 材料的抗張強度、抗沖擊強度、耐疲勞性以及加工過程中的流動性和成模性，都與分子量分布有密切關系，一聚苯乙烯為例，當數(shù)均分子量相同時，HI大的樣品力學強度較高，因為蛤蟆有高分子量的級分多些，而強度主要決定于高分子量級分?；谕瑯拥脑?，當當數(shù)均分子量相同時，HI小（即分子量分布窄），強度大，這是由于低分子

31、量級分較小的緣故。2021/9/1336第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行一、溫度與力學狀態(tài)高分子分子運動的特點 高分子的物理狀態(tài) 高分子的熱轉(zhuǎn)變 2021/9/1337第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行高分子分子運動的特點 高分子的物理狀態(tài) 高分子的熱轉(zhuǎn)變 1運動單元的多重性：可以是側(cè)基、支 鏈、鏈節(jié)、整段分子。2高分子的熱運動是一個松弛過程，它具 有時間的依賴性：在一定的外界條件 下，高分子從一種平衡態(tài)，通過分子熱 運動，達到與外界條件相適應的新的平 衡態(tài)，由于高

32、分子運動單元一般較大， 這個過程通常是緩慢的，高分子熱運動 有松弛時間較長，在一般時間尺度下可 以看到明顯的松弛特。3高分子熱運動與溫度有關。溫度有兩中 作用：一是活化運動單元，二是溫度升 高使體積膨脹，加大了分子間的空間， 有利于遠東單元自由迅速的運動，溫度 升高，使松弛時間邊短，溫度降低，松 弛時間延長，二者之間有定量關系。2021/9/1338第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行一、溫度與力學狀態(tài)高分子分子運動的特點 高分子的物理狀態(tài) 高分子的熱轉(zhuǎn)變 1晶態(tài)聚合物的物理狀態(tài)分為玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)： 在溫度較低時，分子熱運動

33、的能量小，整個分子鏈和鏈段都不能運動，處于“凍結(jié)”狀態(tài)，這是表現(xiàn)為玻璃態(tài)，處于玻璃態(tài)的聚合物形變小，彈性模量大，質(zhì)硬。 當溫度升高，熱運動能量增加，達到某一溫度后，雖然整個高分子鏈不能移動，但鏈段已能自由運動，而使分子的形態(tài)可以發(fā)生變化，表現(xiàn)為高彈態(tài)，這時聚合物在較小的應力下即可發(fā)生很大的形變，而且形變是可逆的。 當溫度繼續(xù)升高，值至整個分子鏈發(fā)生運動時，即開始塑性流動。2021/9/1339第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行一、溫度與力學狀態(tài)高分子分子運動的特點 高分子的物理狀態(tài) 高分子的熱轉(zhuǎn)變 2完全結(jié)晶高聚物，因分子鏈排列規(guī)

34、整、緊密，妨礙了鏈的運動，因此完全結(jié)晶高聚合物無高彈態(tài)。但是常見的結(jié)晶聚合物均是部分結(jié)晶，仍有非晶相部分。其力學狀態(tài)的表現(xiàn)與結(jié)晶度及分子量有密切的關系。2021/9/1340第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行一、溫度與力學狀態(tài)高分子分子運動的特點 高分子的物理狀態(tài) 高分子的熱轉(zhuǎn)變 1玻璃化轉(zhuǎn)變與玻璃化溫度 聚合物從玻璃態(tài)到高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變(即玻璃態(tài)-高彈態(tài))稱為玻璃化轉(zhuǎn)變對應的轉(zhuǎn)變溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，以Tg表示。它與軟化溫度相接近，由于高分子聚合物分子量的多分散性，玻璃化溫度通常不是一個急劇的轉(zhuǎn)折點，而存在一個溫度范圍。玻璃化

35、轉(zhuǎn)變溫度與高分子材料的使用性能有密切關系，它是聚合物使用時耐熱性的重要指標。如塑料應處于玻璃態(tài)，Tg是非晶態(tài)塑料使用的上限溫度：而對于橡膠，應處于高彈態(tài)，Tg則是它使用的下限溫度。2021/9/1341第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行一、溫度與力學狀態(tài)高分子分子運動的特點 高分子的物理狀態(tài) 高分子的熱轉(zhuǎn)變 玻璃化溫度是大分子鏈段開始運動的溫度，鏈段的運動受分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)和分子間作用力的影響，因此凡能影響分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)和分子間力的因素都會對R有影響。大分子鏈柔性降低、分子間作用力增大等結(jié)構(gòu)因素可使鞏增高，如分子量增大、分子量分布窄、主鏈剛

36、硬 (含有芳環(huán)，雜環(huán)或稠環(huán))、側(cè)鏈基團剛硬域值阻大、鏈結(jié)構(gòu)對稱性和規(guī)整性大、含極性基團及增大鏈間作用力、氫鏈、交聯(lián)和結(jié)晶度增大，都會使Tg增高：大分子鏈柔性增大、分子間作用力減少都會使R降低，如分子量分布寬、主鏈柔順 (線型、含醚鍵)、鏈節(jié)的不對稱性、無規(guī)立構(gòu)、無序共聚、無定形、加大增塑劑降低分子間作用力都會使Tg下降。2021/9/1342第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行一、溫度與力學狀態(tài)高分子分子運動的特點 高分子的物理狀態(tài) 高分子的熱轉(zhuǎn)變 2.粘流溫度：聚合物由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)時的溫度稱為粘流溫度，以tf表示。這種處于流

37、體狀態(tài)的聚合物稱為熔體。熔體中大分子處于紊亂狀態(tài)，鏈段之間互相纏結(jié)，流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦而進行粘性流動，大多數(shù)聚合物就是利用其粘流態(tài)下的流動行為進行加工成型的。因此掌握聚合物的粘流溫度和粘性流動規(guī)律對聚合物的加工、成型是極其重要的。2021/9/1343第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行一、溫度與力學狀態(tài)高分子分子運動的特點 高分子的物理狀態(tài) 高分子的熱轉(zhuǎn)變 聚合物熔體流動性可以用剪切粘度和熔融指數(shù)MI)來表征。在一定溫度下，熔融狀態(tài)的聚合物在一定負荷下，單位時間內(nèi)經(jīng)特定毛細管孔擠出的重量 用定溫下10min而內(nèi)熔體從毛細管孔擠出重量

38、(g)來表示稱熔融指數(shù)。熔融指數(shù)越大，流動性越大，粘度就越小。它是聚合物流動性的一種量度。 分子量較高的聚合物，有較大的流動阻力，粘度較大，熔融指數(shù)較低，比分子量較低的聚合度容易纏結(jié)。反之，分子量低的聚合物流動的阻力較小，粘度較小，熔融指數(shù)較大，故還可根據(jù)熔融指數(shù)衡量同一類型聚合物的分子量大小。2021/9/1344第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 二、藥物劑型加工中高分子材料的主要力學性能 材料是指具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)。 高分子材料是以聚合物為基本組分，大多情況下同時還含有各種添加劑的材料。如加

39、入填料、增塑劑、穩(wěn)定劑等，以期獲得具有實用價值和經(jīng)濟價值的材料或改善其成型加工的性能。 聚合物作為材料可因用途不同，有不同的性能要求，如力學性能、電學性能、光學性能，但對大多數(shù)高分子材料，力學性能是其最重要的性能。材料的力學性能是指外加作用力與形變及破壞的關系。如材料的彈性模量、拉伸強度、壓縮強度、沖擊強度、屈服強度等。聚合物的結(jié)構(gòu)特性決定了高分子材料的力學性能。2021/9/1345第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 (一)彈性模量 材料在受外力作用而又不產(chǎn)生慣性移動時，物體相應外力所產(chǎn)生的形變?yōu)閼?strain)。材料宏觀變

40、形時，其內(nèi)部產(chǎn)生與外力相抗衡的力，稱為應力(stress)。材料受力方式不同，對于理想的彈性固體，應力與應變成正比，即服從虎克定律，其比例常數(shù)稱為彈性模量(modulus of elasticity，E)。或楊氏模量(Young,s modulus)，簡稱模量 彈性模量=應力/應變 如聚乙烯的E值為2109，含20%的明膠膠凍的E值為2106。 可見：彈性模量是單位應變所需應力的大小，是材料剛度的表征。模量越大，愈不易變形。2021/9/1346第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 (二)硬度和強度硬度(hardness) 是衡量材

41、料表面抵抗機械壓力的一種指標。藥劑用材料的硬度常用壓痕測定儀壓頭施加的負載除以當穿入停止時壓頭下面積的比值表示，其單位為Pa(常用Mpa)，藥劑學薄膜包衣中常用貝氏硬度(Brinell hardess)或邁氏硬度(Meryer hardness)來量化。 硬度的大小與材料的拉伸強度和彈性模量有關，有時可用其作為彈性模量和拉伸強度的一種近似估計。2021/9/1347第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 (二)硬度和強度 在藥劑學加工過程中常見的強度有： 1拉伸強度(tensile strength)：也稱拉張強度，是在規(guī)定的溫度、濕

42、度和加載速度下，在標準試樣上沿軸向施加拉伸力直到試樣被拉斷為止。試樣斷裂前所承受的最大載荷p與試樣截面積之比稱為拉伸強度。 2彎曲強度(bending strength)：在規(guī)定的條件下對試樣施加靜彎曲力矩，取直到試樣折斷為止的最大載荷p。 3沖擊強度(impact strength)：它是衡量材料韌性的一種強度指標，即試樣受沖擊載荷而破裂時單位面積所吸收的能T。2021/9/1348第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行影響聚合物實際強度的因素1聚合物的化學結(jié)構(gòu)：如氫鍵、極性基團、交聯(lián)、結(jié)晶、取 向都可提高強度；2聚合物的分子量：在

43、一定范圍內(nèi)分子量增加，強度增加；3應力集中：如高分子制品的微小裂縫、切口、空穴等能引起 應力集中，使制品中的局部破裂擴大，進而斷裂；4溫度：溫度改變，強度也變化；5外力作用速度：處于R以上的線型聚合物，快速受力對此慢 速受力時強度要大；6外力作用時間：外力作用時間越長，斷裂所需的應力越小；7增塑劑：增塑劑減小了高分子鏈間的作用力,因而強度降低；8填料：影響復雜，在薄膜包衣時，加大適量滑石粉作為填料， 能提高強度；9機械加工等外界因素。2021/9/1349第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 (三)粘彈性 粘彈性(viscoelas

44、ticity)是高分子材料的另一重要性質(zhì)，是指聚合物既有粘性又有彈性的性質(zhì)，實質(zhì)是聚合物的力學松弛行為，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上(通常Tg-Tg+30)，非晶態(tài)線型聚合物的粘彈性表現(xiàn)得最為明顯。 理想的粘流體受到外力作用后，形變隨時間線性發(fā)展：理想的彈性體受到外力后，瞬時達到平衡形變，形變與時間無關：聚合物的形變是時間的函數(shù)，但不構(gòu)成正比線性關系，而是介于理想彈性體和理想粘性體之間。高分子材料常被稱為粘彈性材料，粘彈性在應力-應變曲線上，相當于彈性極限到(或超過)屈服點的曲線。2021/9/1350第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行

45、粘彈性的主要表現(xiàn)有：蠕變、應力松弛、內(nèi)耗等蠕變 在一定溫度，一定應力作用下，材料的形變隨時間的延長而增加的 現(xiàn)象稱為蠕變。一切聚合物在形變時都有蠕變現(xiàn)象，蠕變和應力松 弛一樣，都是因為分子間的粘性阻力使形變和應力，必須有一段時 間才能建立平衡，因此，蠕變是松弛現(xiàn)象的另一表現(xiàn)形式。對于線 型聚合物，形變可無限發(fā)展且不能完全回復，保留一定的永久形 變：對交聯(lián)聚合物，形變可達到一個平衡值。 蠕變是一種復雜的分子運動行為。聚合物的結(jié)構(gòu)、環(huán)境溫度及作用 力大小等部影響蠕變過程，其中分子鏈的柔性影響最大。應力松弛 在溫度、應變恒定條件下，材料的內(nèi)應力隨時間延長而逐漸減小的 現(xiàn)象稱為應力松弛(stress

46、relaxation)。內(nèi)耗當應力的變化和形變的變化一致時，沒有滯后現(xiàn)象，每次形變所做的功等于恢復原狀時獲得的功，沒有功的消耗。如果形變的變化落后于應力的變化，發(fā)生滯后損耗現(xiàn)象，則每次循環(huán)變化中要消耗功，稱為內(nèi)耗。聚合物的內(nèi)耗大小與聚合物本身的結(jié)構(gòu)有關，同時還手溫度的影響。2021/9/1351第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行 三、高分子材料的其他性能(一)滲透性及透氣性 1高分子材料通過擴散和吸收過程，使氣體或液體透過一個表面?zhèn)鬟f到另一表面滲出、從濃度高的一側(cè)擴散到濃度低的一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為滲透性(permeability)。

47、氣體分子滲透通過聚合物膜稱為透氣性(gas permeability)。 滲透性不應與多孔性混淆，多孔性是指材料有極小連通孔的性質(zhì)。滲透性及透氣性均屬高分子材料重要的物理性能，在聚合物的應用上有一定的意義，特別是在高分子材料作為包裝材料或藥物傳遞裝置的組件時，它有助于材料的正確使用。2021/9/1352第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行2液體或氣體分子在聚合物中的溶解性 液體或氣體分子滲透過聚合物的過程首先是它們?nèi)芙庠诰酆衔飪?nèi)，然后向低濃度方向擴散，最后從聚合物的另一側(cè)逸出，因此，聚合物的滲透性和透氣性與液體及氣體在其內(nèi)的溶解性

48、有關。 當溶解性不大時，透過量遵循Fick第一定律。2021/9/1353第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行3聚合物的滲透性及透氣性受聚合物的結(jié)構(gòu)和物理狀態(tài)影響較大其主要因素有：溫度：溫度升高，高分子鏈運動激烈，增大分子透 過的孔道，因此滲透性好；極性：透過物質(zhì)與聚合物極性越相近，越易相容， 越易透過；分子大?。悍肿又睆酱蟮耐高^性??；鏈的柔性：鏈的柔性增大，滲透性提高。結(jié)晶度越 大，滲透性越小。交聯(lián)使鏈段運動受 阻，透氣性降低。增塑劑提高分子鏈2021/9/1354第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第三節(jié)、聚合物力學狀態(tài)及高分子材料

49、的力學性質(zhì)厚德 明志 篤學 力行（二）膠粘性影響膠粘性的主要因素有： 1分子量 2被粘物表面的粗糙程度 3被粘物表面的處理方法 4溫度和壓力2021/9/1355第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第四節(jié) 藥物通過聚合物的擴散厚德 明志 篤學 力行一、藥物通過聚合物的傳質(zhì)過程 在藥物制劑中，藥物通過聚合物的擴散裝置有兩類：貯庫裝置，另一類是骨架裝置。藥物一般是溶解或分散在裝置中，藥物由裝置的擴散過程有以下幾個步驟： 藥物溶出并進入周圍的聚合物或空隙； 由于存在濃度剃度，藥物分子擴散通過聚合物屏障； 藥物由聚合物解吸附； 藥物擴散何如體液或介質(zhì)2021/9/1356第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第

50、四節(jié) 藥物通過聚合物的擴散厚德 明志 篤學 力行(一)Fick擴散 藥物分子通過聚合物的擴散，可用Fick第一定律來描述： J=-D*dc/dx 注意:擴散系數(shù)、滲透系數(shù)的單位式中：J為溶質(zhì)流量，mol/(cm2s)； C為溶質(zhì)濃度，mol/cm3，為垂直于有效擴散面積的位 移，cm； D為溶質(zhì)擴散系數(shù)，cm2/s(在通常情況下，D被看作常量，但實際上擴散系數(shù)是可人為控制的參數(shù)，改變聚合物的結(jié)構(gòu)，D值可改變。另外，藥物濃度、溫度、溶劑性質(zhì)、藥物的化學性質(zhì)都能影響D值)。負號表示擴散方向，即藥物分子擴散朝濃度降低的方向進行。2021/9/1357第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第四節(jié) 藥物通過聚

51、合物的擴散厚德 明志 篤學 力行 Fick第一定律給出穩(wěn)態(tài)擴散的藥物流量，在非穩(wěn)態(tài)流動時，可用Fick第二定律來描述。1.藥物通過聚合物薄膜的擴散 在藥劑學的實際應用中，藥物通過薄膜的擴散常見的有膠囊壁擴散、聚合物包衣層擴散，藥物與聚合物之間的親和力、聚合物的結(jié)晶度對藥物的擴散性影響甚為顯著。固體聚合物的晶區(qū)是大多數(shù)藥物分子不可穿透的屏障，擴散分子必須繞過它，晶區(qū)分子所占的百分比越大，分子的運動越慢。在無孔固體聚合物中擴散，自然是更為困難的過程，需要移動聚合物鏈才能使藥物分子通過。 2021/9/1358第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第四節(jié) 藥物通過聚合物的擴散厚德 明志 篤學 力行注意:擴

52、散 系數(shù)、滲透系數(shù)的單位 對于無孔隙的固體聚合物薄膜來說，由于聚合物兩側(cè)的濃度差很大，在很長的釋放時間內(nèi)，其差值幾乎是常數(shù)，如果不和D為常數(shù)，將式3-15在膜厚度為h的范圍內(nèi)積分，可得下式： J=DK/h*C式中：C為薄膜兩側(cè)的溶質(zhì)濃度差，mg/cm3； K為溶質(zhì)分配系數(shù)； DK/h為溶質(zhì)滲透系數(shù)(P)，cm/s (常用它來評價藥物通過聚合物的滲透性能)。 K=溶質(zhì)在聚合物薄膜中的濃度/溶質(zhì)在溶出介質(zhì)中的濃度 由上式可知，D、K值越大，則p值越大，故選擇聚合物時，應注意藥物與聚合物在熱力學上的相容性，否則藥物是很難通過聚合物薄膜擴散的。上式的意義很明顯，藥物通過聚合物薄膜的釋放，應呈零級，因為C、D、K和h皆為常數(shù)。2021/9/1359第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第四節(jié) 藥物通過聚合物的擴散厚德 明志 篤學 力行2.藥物通過聚合物骨架(matrix)的擴散M=2CsDCot1/2說明藥物由聚合物骨架釋放量與t1/2呈線性關系。2021/9/1360第三章 高分子材料的物理化學性質(zhì)第四節(jié) 藥物通過聚合物的擴散厚德 明志 篤學 力行 (二)非Fick擴散 由上面的敘述，我們知道，聚合物的結(jié)構(gòu)特性可能影響藥物通過聚合物的擴散系數(shù)，但不會改變擴散機理(Fick擴散)。聚合物的松弛特性，對溶質(zhì)通過聚合物的擴散機制可產(chǎn)