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文檔簡(jiǎn)介
(征求意見(jiàn)稿)一、工作簡(jiǎn)況(一)任務(wù)來(lái)源按照《山東質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)關(guān)于下達(dá)2021年第三批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》安排,制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《PE生態(tài)降解塑料降解性能快速評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》(立項(xiàng)編號(hào):SDAQI2021005),該標(biāo)準(zhǔn)由山東質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)歸口管理,山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院負(fù)責(zé)牽頭制訂。(二)起草單位、起草人標(biāo)準(zhǔn)起草單位:山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院等標(biāo)準(zhǔn)起草人:李林林等。(三)起草過(guò)程成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作組(2020年12月)為了推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)制定,山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院作為牽頭單位成立了《PE生態(tài)降解塑料降解性能快速評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)起草工作組,籌備標(biāo)準(zhǔn)研究工作。工作組在查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)政策法規(guī)、檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)以及安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估情況,并收集了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)信息后,確定了整體工作方案。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研(2021年1月-2021年6月)標(biāo)準(zhǔn)起草工作組開(kāi)展了標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研和草案編制工作,通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料、企業(yè)調(diào)研、專家咨詢等方式,開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)需求調(diào)研,形成標(biāo)準(zhǔn)起草工作組討論稿和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目建議書。標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)(2021年7月)2021年7月1日,山東質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)組織專家對(duì)該團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了立項(xiàng)論證,專家聽(tīng)取了項(xiàng)目匯報(bào),審閱了申報(bào)材料,一致同意該標(biāo)準(zhǔn)作為山東質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)予以立項(xiàng)。2021年7月30日,山東質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)印發(fā)了《關(guān)于下達(dá)2021年第三批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》,標(biāo)準(zhǔn)正式獲得立項(xiàng)。形成標(biāo)準(zhǔn)草案(2021年8月-2022年12月)2021年8月至12月,標(biāo)準(zhǔn)起草工作組根據(jù)PE、PP等聚烯烴降解材料和制品的降解原理,進(jìn)行了大量的方法研究試驗(yàn),將PE生態(tài)降解塑料擴(kuò)展至PP、PE兩種聚烯烴材料,確定了標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù);2022年1月至5月,對(duì)所建立的檢測(cè)方法參數(shù)進(jìn)行了確認(rèn),確認(rèn)內(nèi)容包括:適用范圍、老化條件、準(zhǔn)確度、精密度等;2022年6月至9月,形成匯總研究結(jié)果,撰寫了標(biāo)準(zhǔn)文本草案、編制說(shuō)明草案;2022年10月至12月,組織外部實(shí)驗(yàn)室間驗(yàn)證工作,外部實(shí)驗(yàn)室包括:山東省基本化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站、青島市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)院、安徽省包裝印刷產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,采用本方法進(jìn)行了生物基降解塑料聚乳酸(PLA)的快速評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范法的檢測(cè),并對(duì)驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面的總結(jié)分析。形成征求意見(jiàn)稿(2023年1月-2024年9月)多次召開(kāi)工作組討論會(huì),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本草案和編制說(shuō)明進(jìn)行修改完善,形成了征求意見(jiàn)稿。開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)工作(20XX年X月-X月)為了確保標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)的廣泛性,一方面由山東質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)在全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)和協(xié)會(huì)公眾號(hào)面向社會(huì)公眾公開(kāi)征求意見(jiàn),另一方面由標(biāo)準(zhǔn)起草工作組向生產(chǎn)者、經(jīng)營(yíng)者、使用者、消費(fèi)者、教育科研機(jī)構(gòu)、檢測(cè)及認(rèn)證機(jī)構(gòu)、政府部門等相關(guān)方發(fā)送征求意見(jiàn)函,定向邀請(qǐng)相關(guān)方代表針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容提出寶貴意見(jiàn),以期標(biāo)準(zhǔn)能充分反映各方的共同需求。形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿(20XX年X月-X月)形成標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿(20XX年X月-X月)二、標(biāo)準(zhǔn)制定背景、目的和意義2020年底,我國(guó)將禁止生產(chǎn)和銷售一次性發(fā)泡塑料餐具、一次性塑料棉簽。針對(duì)當(dāng)前塑料制品帶來(lái)的“白色污染”,今年以來(lái),國(guó)家和地方層面均出臺(tái)了一攬子新政,生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》),《意見(jiàn)》明確指出,推廣使用可降解購(gòu)物袋、可降解包裝膜(袋),在餐飲外賣領(lǐng)域推廣使用可降解塑料袋等替代產(chǎn)品;加強(qiáng)可降解替代材料和產(chǎn)品研發(fā);加大可循環(huán)、可降解材料關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和成果轉(zhuǎn)化,可降解塑料已經(jīng)被世界各個(gè)國(guó)家視為實(shí)現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。降解塑料根據(jù)降解機(jī)理主要分為光降解塑料、熱氧降解塑料、生物降解塑料以及環(huán)境降解塑料等。根據(jù)原料來(lái)源分為生物基降解塑料和聚烯烴降解塑料(通過(guò)添加催化劑實(shí)現(xiàn)降解)。通過(guò)研究現(xiàn)有的可降解塑料標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)現(xiàn),除了現(xiàn)有GB/T20197-2006《降解塑料定義、分類、標(biāo)志和降解性能要求》和一系列生物基降解塑料標(biāo)準(zhǔn)外,其他降解塑料制品的標(biāo)準(zhǔn)幾乎為零,但目前由于使用性能和成本的優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)上聚烯烴降解塑料占據(jù)較大的份額;這類可降解塑料不同于生物基降解塑料降解機(jī)理,它是通過(guò)傳統(tǒng)塑料PE、PP中添加少量的催化劑制成,降解后得到PE、PP氧化小分子(醇酮酯類化合物),由疏水性變成親水性物質(zhì)之后,在自然環(huán)境中被微生物分解為二氧化碳和水,被自然環(huán)境接納。目前市場(chǎng)上很多聚烯烴類降解塑料產(chǎn)品雖然按照GB/T20197-2006標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)斷裂拉伸強(qiáng)度保留率和重均相對(duì)分子量的下降率符合要求,但不能進(jìn)一步被微生物分解,引發(fā)微塑料對(duì)環(huán)境造成更大的危害。目前的生物基降解塑料的降解性能均采用生物分解率或相對(duì)生物分解率進(jìn)行判定,也有相應(yīng)的方法標(biāo)準(zhǔn),2020年,英國(guó)發(fā)布實(shí)施的PAS9017《塑料—聚烯烴在露天陸地環(huán)境中的生物降解規(guī)范》中通過(guò)對(duì)聚烯烴類的薄膜和剛性材料老化后進(jìn)行分子量、羰基指數(shù)測(cè)試,滿足技術(shù)要求后進(jìn)而測(cè)試730天土壤環(huán)境降解產(chǎn)物相對(duì)生物分解率達(dá)到90%。因此無(wú)論是生物基降解塑料還是聚烯烴降解塑料,生物分解率是判定能否徹底降解的關(guān)鍵指標(biāo)。而聚烯烴降解塑料現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)缺少對(duì)生物分解率等降解性能要求的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,導(dǎo)致市場(chǎng)上聚烯烴類降解塑料質(zhì)量參差補(bǔ)齊,魚龍混雜,可降解塑料制品市場(chǎng)惡性循環(huán)。英國(guó)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)雖然能夠證明聚烯烴類降解塑料能夠降解徹底,但檢測(cè)周期過(guò)長(zhǎng),不利于政府監(jiān)管和指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)及健康發(fā)展。因此亟需出臺(tái)關(guān)于快速評(píng)價(jià)聚烯烴類降解塑料降解性能的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。三、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要技術(shù)內(nèi)容和確定依據(jù)(一)標(biāo)準(zhǔn)編制原則1.合規(guī)性:嚴(yán)格遵循國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)、行業(yè)規(guī)范、以及強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求,確保標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容合法合規(guī),保證標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施不會(huì)引發(fā)法律風(fēng)險(xiǎn)。2.科學(xué)性:以科學(xué)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),通過(guò)廣泛的調(diào)研和深入的分析,確保標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)指標(biāo)、方法和流程具有科學(xué)依據(jù)。采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和測(cè)試手段,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化,確保標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和可靠性。本標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)生物分解率指標(biāo)和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室間的方法驗(yàn)證,證明了聚烯烴類降解塑料降解性能快速評(píng)價(jià)方法的可行性和準(zhǔn)確性。3.先進(jìn)性:積極借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)成果,結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)需求,摒棄了現(xiàn)有的二氧化碳的累積釋放量的測(cè)試方法,首次提出采用容量分析方法測(cè)試聚烯烴類材料降解產(chǎn)物中生物同化碳含量,生物同化碳作為有機(jī)質(zhì)的一種,在土壤環(huán)境中起到固碳,增碳的效果,減少了人為因素造成的溫室氣體排放。從原來(lái)的180天的堆肥環(huán)境,730天的土壤環(huán)境檢測(cè)方法變?yōu)?小時(shí)的容量分析方法,方法簡(jiǎn)便,準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好。使標(biāo)準(zhǔn)具有一定的前瞻性和先進(jìn)性。本標(biāo)準(zhǔn)的建立有效地解決了行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)缺失問(wèn)題。4.實(shí)用性:充分考慮標(biāo)準(zhǔn)的可操作性和實(shí)用性,使標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容易于理解和執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)中的條款和要求應(yīng)具體明確,避免模糊不清和歧義。同時(shí),結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景,提供詳細(xì)的操作指南和示例,方便用戶使用。5.協(xié)調(diào)性:標(biāo)準(zhǔn)起草過(guò)程中注重與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,避免標(biāo)準(zhǔn)之間的沖突和矛盾。在編制過(guò)程中,充分參考已有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn),確保本標(biāo)準(zhǔn)與其他標(biāo)準(zhǔn)相互銜接、相互補(bǔ)充,形成一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。6.規(guī)范性:根據(jù)山東質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法規(guī)定的程序制定,按照GB/T1“標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則”系列標(biāo)準(zhǔn)、GB/T20001“標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則”系列標(biāo)準(zhǔn)、GB/T20002“標(biāo)準(zhǔn)中特定內(nèi)容的起草”系列標(biāo)準(zhǔn)、GB/T20003.1《標(biāo)準(zhǔn)制定的特殊程序第1部分:涉及專利的標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T20004.1《團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化第1部分:良好行為指南》相關(guān)規(guī)定規(guī)范起草。7.開(kāi)放性:標(biāo)準(zhǔn)的編制過(guò)程應(yīng)保持開(kāi)放透明,廣泛征求各方面的意見(jiàn)和建議。鼓勵(lì)行業(yè)內(nèi)的企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、專家學(xué)者等積極參與標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作,充分發(fā)揮各方的智慧和力量,提高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量和水平。(二)主要技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括:范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義、原理、試劑與材料、儀器和設(shè)備、分析步驟、分析結(jié)果表示、精密度、檢出限和定量限等內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容全面,層次分明、合理。(三)確定依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)為聚烯烴生態(tài)降解塑料產(chǎn)業(yè)系列開(kāi)拓性標(biāo)準(zhǔn)之一。旨在快速評(píng)價(jià)PE、PP降解塑料的降解性能。本標(biāo)準(zhǔn)順應(yīng)降解塑料在自然環(huán)境降解的發(fā)展趨勢(shì),基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分子量、羰基指數(shù)的已有技術(shù)要求,結(jié)合國(guó)情對(duì)兩項(xiàng)指標(biāo)提出更高的要求,采用生物碳測(cè)試方法替代國(guó)外的生物分解率測(cè)試。該標(biāo)準(zhǔn)既能夠準(zhǔn)確鑒定PE、PP生態(tài)降解塑料降解性能,又能解決生物分解率測(cè)試周期長(zhǎng),能耗高,重復(fù)性差的缺點(diǎn)。本標(biāo)準(zhǔn)的生物碳評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法作為評(píng)價(jià)PE、PP生態(tài)降解塑料制品降解性能的快速評(píng)價(jià)方法均為首次提出,涉及專利《一種可降解塑料降解性能的快速檢測(cè)方法》(202111094366.6),該方法可量化評(píng)價(jià)降解產(chǎn)物生物同化能力和生態(tài)降解過(guò)程的特征物變化量。實(shí)現(xiàn)在自然條件或?qū)嶒?yàn)室加速老化降解(5天、14天、28天、90天均可選擇)處理后即獲評(píng)價(jià)結(jié)果,大大提高了檢測(cè)效率,有利于市場(chǎng)監(jiān)管。以下具體對(duì)標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)條款內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明以及證明其可行性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性和普適性。2.1、范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了PE、PP降解塑料(聚烯烴樹脂類)老化試驗(yàn)處理規(guī)范,老化后要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及降解試驗(yàn)方法。該部分內(nèi)容根據(jù)不同PE降解塑料制品的使用壽命、加工工藝及降解機(jī)理,將老化試驗(yàn)分為四種方式:自然環(huán)境曝曬、氙燈老化試驗(yàn)、紫外老化試驗(yàn)及熱氧老化試驗(yàn)。老化后的技術(shù)指標(biāo),具體項(xiàng)目包括拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率,數(shù)均分子量、重均分子量下降率、重均分子量小于10000以下的百分含量,羰基指數(shù)及生物碳轉(zhuǎn)化率,除生物碳轉(zhuǎn)化率外,其余技術(shù)要求均與國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)保持一致或高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),具有一定的先進(jìn)性和創(chuàng)新性。本標(biāo)準(zhǔn)適用于經(jīng)過(guò)露天環(huán)境老化后滿足生物降解的要求PE降解塑料(聚烯烴樹脂類)地膜、保鮮膜、購(gòu)物袋、快遞袋、垃圾袋等膜袋類塑料制品,具有普適性。2.2、術(shù)語(yǔ)和定義標(biāo)準(zhǔn)采用測(cè)試土壤或肥料中有機(jī)質(zhì)的方法原理,對(duì)PE生態(tài)降解塑料降解產(chǎn)物中的能被微生物分解利用的具有生物活性的有機(jī)碳進(jìn)行容量分析,針對(duì)PE生態(tài)塑料降解過(guò)程中首次出現(xiàn)的生物碳和傳統(tǒng)意義上的有機(jī)碳進(jìn)行了重新詮釋:有機(jī)碳通常是指自然界中存在于有機(jī)物中的碳。它不包括碳酸鹽巖、石墨中的碳等無(wú)機(jī)碳。根據(jù)微生物可利用程度分為易分解有機(jī)碳,難分解有機(jī)碳和惰性有機(jī)碳。生物碳指有機(jī)碳中易于發(fā)生生物同化作用的部分,具有親水性,易被微生物分解利用的有機(jī)碳。在本標(biāo)準(zhǔn)中特指能被重鉻酸鉀-硫酸氧化的有機(jī)碳。羰基指數(shù)是國(guó)內(nèi)降解塑料標(biāo)準(zhǔn)中首次使用,是用來(lái)衡量PE塑料的氧化程度,可以通過(guò)ATR紅外來(lái)測(cè)定。2.3要求針對(duì)PE、PP降解塑料制品作為一次性使用的特殊性,在完成使用壽命后,在自然環(huán)境中受光,氧,水等外力作用,一般在1~2年左右即可實(shí)現(xiàn)減量化、無(wú)害化、資源化過(guò)程,促使石化材料分子量在自然環(huán)境中大幅降低、羰基指數(shù)增大至結(jié)構(gòu)變化轉(zhuǎn)變?yōu)閹驶?、羧基的小分子生物碳物質(zhì),實(shí)現(xiàn)塑料到各種低分子量蠟材料質(zhì)的變化。目前按照GB/T20197-2006《降解塑料定義分類標(biāo)志和降解性能要求》和美國(guó)ASTM6954《氧化和生物降解組合的環(huán)境中暴露和測(cè)試塑料降解的標(biāo)準(zhǔn)指南》和英國(guó)的9017標(biāo)準(zhǔn)《聚烯烴塑料在露天陸地環(huán)境中的生物降解規(guī)范》對(duì)降解性能指標(biāo)的技術(shù)要求如下:老化方式降解性能評(píng)價(jià)要求GB/T20197拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率(縱/橫)≤5%Mw下降率≥70%且Mw≤10000的比例≥10%PAS9017Mn≤5000,Mz≤30000,Mw下降率≥90%羰基指數(shù)≥1,土壤環(huán)境730天相對(duì)生物分解率≥90%ASTM6954拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率(縱/橫)≤5%Mw≤5000,堆肥環(huán)境180天生物分解率≥60%根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求,結(jié)合文獻(xiàn)資料得出塑料降解特性的幾個(gè)關(guān)鍵判別:(1)當(dāng)重均分子量達(dá)到1萬(wàn)以下,則塑料演變?yōu)橛操|(zhì)和軟質(zhì)的蠟,而非高分子塑料;(2)羰基指數(shù)是代表PE、PP氧化程度的一項(xiàng)指標(biāo),在老化過(guò)程中,C=C被C=O取代,羰基指數(shù)逐漸增大,至大于1.0,PE、PP逐漸由疏水材料變?yōu)橛H水材料,最終能夠被微生物分解利用。為突出標(biāo)準(zhǔn)中PE、PP降解材料的降解特性將降解性能指標(biāo)分為環(huán)境試驗(yàn)降解要求和生物降解要求,具體指標(biāo)如下:項(xiàng)目指標(biāo)薄膜類片材類拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率a(縱/橫)%≤5羰基指數(shù)≥1分子量數(shù)均分子量b(Mn)≤5000重均分子量(Mw)下降率,%≥70%重均分子量<10000的分子百分含量,%≥20%生物碳轉(zhuǎn)化率,%≥70≥60備注a,僅薄膜類材料及制品測(cè)試?yán)鞌嗔焉扉L(zhǎng)率保留率b,Mn為老化后試樣的數(shù)均分子量3試驗(yàn)方法降解測(cè)試根據(jù)具體的降解環(huán)境和現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)方法先進(jìn)行老化測(cè)試,老化測(cè)試方法按照表2規(guī)定進(jìn)行,執(zhí)行時(shí)選擇其一即可,但老化后的降解性能指標(biāo)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,尤其是生物碳轉(zhuǎn)化率的技術(shù)要求。具體檢測(cè)方法如下:降解性能測(cè)試方法方式方法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)備注自然曝曬采用B暴露架GB/T17603累計(jì)輻照能量510MJ/m2氙燈人工加速箱內(nèi)曝曬采用方法A,循環(huán)序號(hào)1,使用日光濾光器的暴露(人工氣候法)GB/T16422.2累計(jì)輻照能量a:26MJ/m2紫外線加速箱曝曬采用方法A,人工氣候法GB/T16422.3允許的最大總測(cè)試時(shí)間b:14天熱氧老化采用方法A(重力對(duì)流恒溫箱)ASTMD551060℃,90天備注a,厚度≥0.25mm的片材累計(jì)輻照量104MJ/m2;b,厚度≥0.25mm的片材允許的最大總測(cè)試時(shí)間28天3.1拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率(縱/橫)測(cè)試待測(cè)樣品經(jīng)5.2方式后,按照GB/T1040.3規(guī)定進(jìn)行拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率(縱/橫)測(cè)試。3.2分子量待測(cè)樣品經(jīng)5.2老化方式后,按照GB/T36214.2、GB/T36214.4方法進(jìn)行,Mn及Mw下降率的測(cè)試。3.3羰基指數(shù)待測(cè)樣品經(jīng)5.2老化方式后,按照PAS9017附錄D方法進(jìn)行測(cè)試。3.4生物碳轉(zhuǎn)化率測(cè)定方法原理用定量的重鉻酸鉀—硫酸溶液,在加熱條件下,將降解塑料產(chǎn)物中的的生物活性碳氧化,多余的重鉻酸鉀溶液用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,同時(shí)以二氧化硅作空白試驗(yàn)。根據(jù)氧化前后消耗的氧化劑消耗量,計(jì)算生物活性碳含量,用該含量與降解產(chǎn)物的總有機(jī)碳含量的比值作為降解產(chǎn)物中生物碳含量轉(zhuǎn)化率。實(shí)驗(yàn)步驟稱取老化后降解產(chǎn)物0.03~0.05g(精確至0.01mg)左右,置于300mL三角瓶中,準(zhǔn)確加入10.00mL0.8mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液,加入10mL硫酸溶液,三角瓶加一彎頸漏斗,置于沸水浴中60min后,取出冷卻,加水至80mL左右,加入2~3滴鄰菲啰啉指示劑,用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定近終點(diǎn)時(shí),溶液由綠色變?yōu)榘稻G色,再逐滴加入至變成磚紅色。同時(shí),稱取二氧化硅0.04g左右代替試樣,采取同樣的分析步驟,進(jìn)行空白試驗(yàn)。同時(shí)測(cè)試降解產(chǎn)物的總有機(jī)碳含量X0。4方法驗(yàn)證過(guò)程以上生態(tài)降解塑料降解性能測(cè)試方法中拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率(縱/橫)測(cè)試、分子量、羰基指數(shù)均引用現(xiàn)行有效的方法標(biāo)準(zhǔn),生物碳轉(zhuǎn)化率測(cè)試方法在降解塑料檢測(cè)領(lǐng)域?yàn)槭状翁岢鰬?yīng)用,首先對(duì)該測(cè)試方法進(jìn)行優(yōu)化,確定測(cè)試樣品量為0.03~0.05g,非降解試樣可適當(dāng)增加稱樣量;重鉻酸鉀和濃硫酸用量和比例(10mL:10mL),消解方式:沸水浴60min;為保證樣品具有代表性,增加平行樣檢測(cè)至少3次,取三次平均值作為最終測(cè)試結(jié)果。5方法精密度采用優(yōu)化后的方法測(cè)試了具有代表性PE生態(tài)降解薄膜、PP生態(tài)降解餐盒和降解產(chǎn)物的生物碳轉(zhuǎn)化率,具體數(shù)值見(jiàn)表3,從數(shù)據(jù)可以看出,不同轉(zhuǎn)化率水平的測(cè)試結(jié)果的平行性良好,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%,精密度較好。表3、生態(tài)降解薄膜、片材降解前后生物碳轉(zhuǎn)化率測(cè)試結(jié)果及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)試樣結(jié)果(%)()%平行1平行2平行3平行4平行5平行6平行7平行8平行9平行10相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)PE生態(tài)降解薄膜16.917.517.217.71717.117.417.617.116.91.7降解產(chǎn)物82.183.082.482.283.182.682.283.182.182.80.5PP生態(tài)降解餐盒6.967.528.437.398.236.797.247.927.468.294.71降解產(chǎn)物62.163.262.462.163.162.662.263.561.962.60.9為驗(yàn)證方法的可行性和科學(xué)性,將普通PE購(gòu)物袋-1號(hào),PE地膜-2號(hào)、PE食品接觸類膜袋-3號(hào)、PE生態(tài)降解購(gòu)物袋-4號(hào)、PE生態(tài)降解地膜-5號(hào)、PP生態(tài)降解餐盒-6號(hào)分別在氙燈老化箱、紫外老化箱、熱氧重力老化箱及自然曝曬條件下中按照標(biāo)準(zhǔn)老化條件進(jìn)行測(cè)試,在老化過(guò)程中不間斷的取樣測(cè)試試樣老化產(chǎn)物生物碳轉(zhuǎn)化率的變化情況:具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4~7。表4、氙燈老化條件下各類樣品不同時(shí)間生物碳轉(zhuǎn)化率測(cè)試結(jié)果(%)試樣時(shí)間(h)()%0h24h48h72h96h120h240h480h1號(hào)21.321.925.227.729.833.9//2號(hào)18.119.022.428.033.136.2//3號(hào)12.514.316.823.926.431.0//4號(hào)24.725.030.344.968.278.8//5號(hào)26.228.831.748.969.783.1//6號(hào)20.523.933.041.445.054.257.864.5表5、紫外燈老化條件下各類樣品不同時(shí)間生物碳轉(zhuǎn)化率測(cè)試結(jié)果(%)試樣時(shí)間(h)()%0h48h96h144h192h240h336h504h672h1號(hào)21.322.027.232.435.938.640.4//2號(hào)18.121.826.930.238.142.645.0//3號(hào)12.514.617.826.929.032.537.9//4號(hào)24.730.436.840.647.566.880.6//5號(hào)24.229.234.944.154.362.783.5//6號(hào)20.124.129.035.642.149.154.659.362.9表6、熱氧老化條件下各類樣品不同時(shí)間生物碳轉(zhuǎn)化率測(cè)試結(jié)果(%)試樣時(shí)間(h)()%0d20d45d60h75h90d1號(hào)21.322.428.030.532.639.92號(hào)18.119.923.630.437.943.83號(hào)12.513.216.519.925.440.64號(hào)24.325.537.947.962.776.35號(hào)27.030.436.852.268.579.06號(hào)17.523.432.849.657.162.3表7、自然曝曬條件下各類樣品不同時(shí)間生物碳轉(zhuǎn)化率測(cè)試結(jié)果(%)試樣時(shí)間(h)()%0d10d20d30d40d50d60d1號(hào)21.326.530.436.739.042.146.62號(hào)18.119.423.529.030.135.239.53號(hào)12.513.216.719.422.626.735.84號(hào)21.524.927.839.956.270.588.95號(hào)20.622.627.834.839.260.377.16號(hào)19.320.328.938.143.957.165.4通過(guò)以上數(shù)據(jù)能夠看出,不同的樣品處理?xiàng)l件,生物轉(zhuǎn)化率的測(cè)定值都有不同程度的變化,隨著老化時(shí)間的加長(zhǎng),生物轉(zhuǎn)化率在持續(xù)的增長(zhǎng),PE生態(tài)降解薄膜類制品在氙燈老化條件120小時(shí),紫外燈老化條件14天,熱氧老化處理90天,自然曝曬(累計(jì)輻照達(dá)510MJ/m2)2個(gè)月左右后生物分解率均達(dá)到70%以上,后續(xù)試驗(yàn)驗(yàn)證,隨著時(shí)間的進(jìn)一步增加,生物碳轉(zhuǎn)化率還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng),但考慮樣品收集難度增加及檢測(cè)效率,我們將生物碳轉(zhuǎn)化率指標(biāo)定為不低于70%,而普通的PE塑料薄膜制品和PP片材盡管生物碳轉(zhuǎn)化率有所增長(zhǎng),但增長(zhǎng)較PE生態(tài)降解塑料緩慢,最大值為46.6%。另外為了驗(yàn)證方法的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,我們還設(shè)計(jì)了兩個(gè)試驗(yàn):(1)測(cè)試了純PE粉末(重均分子量Mw:22.8萬(wàn))和微晶纖維素的生物碳轉(zhuǎn)化率,測(cè)得值分別為0.1%和91%;該測(cè)試結(jié)果證明了PE塑料中的有機(jī)碳均為惰性有機(jī)碳,無(wú)生物同化能力;微晶纖維素為堆肥試驗(yàn)中測(cè)試生物分解率的參比樣品,為公認(rèn)的全生物降解材料,其生物碳轉(zhuǎn)化率和生物分解率測(cè)試結(jié)果基本吻合。(2)將生物碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到70%的PE生態(tài)降解塑料降解產(chǎn)物進(jìn)行堆肥試驗(yàn)測(cè)試:157天,降解產(chǎn)物的生物分解率達(dá)到60%。173天,降解產(chǎn)物的生物分解率達(dá)到90.2%,相對(duì)生物分解率92.3%。該測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步證明了PE降解產(chǎn)物生物碳轉(zhuǎn)化率和生物分解率的一致性,該降解產(chǎn)物生物分解率測(cè)試基本數(shù)據(jù)及樣品的二氧化碳釋放曲線和生物分解率曲線圖見(jiàn)表8,圖1~2,。另外驗(yàn)證了生物碳60%以上的降解餐盒降解產(chǎn)物的生物分解率和相對(duì)生物分解率,在201d生物分解率和相對(duì)生物分解率分別達(dá)到了84.7%,90.3%,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)附件1。表8PE降解產(chǎn)物堆肥試驗(yàn)數(shù)據(jù)空白試驗(yàn)CO2釋放量,g試驗(yàn)樣品CO2釋放量,(實(shí)際)g參比材料CO2釋放量,(實(shí)際)g試驗(yàn)樣品CO2釋放量,(理論)g參比材料CO2釋放量,(理論)g天數(shù)空白1空白2空白3試樣1試樣2試樣3纖維素1纖維素2纖維素3136.1480.544514.7214.9214.9145.7845.6345.8975.5675.7676.8115124.2524.3624.31107.13107.02107.5193.5893.5293.89圖1PE降解產(chǎn)物堆肥試驗(yàn)二氧化碳釋放曲線圖圖2PE降解產(chǎn)物堆肥試驗(yàn)生物分解率曲線圖為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的普適性,分別收集了由山東天壯環(huán)??萍加邢薰?,濰坊華南環(huán)保科技有限公司、宿州妙順環(huán)保科技有限公司、山東勝洋新型材料有限公司、青島百家塑膠有限公司提供的PE降解薄膜袋20批次,PP降解餐盒10批次。按照四種老化條件(A:自然曝曬(累計(jì)輻照能量510MJ/m2)B:累計(jì)輻照能量26/78MJ/m2;C:紫外線加速箱曝曬14/28天;D:熱氧老化,具體方法見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)6.8.1)處理后對(duì)其拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率(縱/橫)、Mn、Mw下降率、且Mw<10000的百分含量、羰基指數(shù)及生物碳轉(zhuǎn)化率進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9,五家企業(yè)提供的樣品檢測(cè)結(jié)果表明聚烯烴降解塑料制品采用不同老化方式降解性能均滿足了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。表930批次PE降解塑料袋檢測(cè)檢測(cè)結(jié)果老化方式降解性能評(píng)價(jià)要求拉伸斷裂伸長(zhǎng)率保留率(縱/橫)%數(shù)均分子量MnMw下降率,%Mw≤10000的比例,%羰基指數(shù)生物碳轉(zhuǎn)化率,%A試樣為碎片,無(wú)拉伸強(qiáng)度236886.257.52.3879.2A試樣為碎片,無(wú)拉伸強(qiáng)度94789.963.43.7588.9A1.66374579.344.82.6076.3A2.34399877.635.21.4971.3A3.15453975.825.61.9873.4A3.49474271.820.41.6764.9A3.09398778.626.91.7963.2B3.02498682.129.72.0370.9B試樣為碎片,無(wú)拉伸強(qiáng)度321486.141.62.8981.3B4.07386876.237.51.3879.2B4.58494070.923.41.1570.1B試樣為碎片,無(wú)拉伸強(qiáng)度374579.344.82.6076.3B試樣為碎片,無(wú)拉伸強(qiáng)度229877
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