《生物降解塑料制品快速檢測方法 紅外光譜法》

ICS83.140.01

CCSY28

團體標準

T/SSPIXXXX—XXXX

生物降解塑料制品快速檢測方法

紅外光譜法

Rapidtestmethodforbiodegradableplasticproducts—infraredspectroscopy

（征求意見稿）

（完成時間：2023-10-17）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

上海塑料行業(yè)協(xié)會發(fā)布

T/SSPIXXXX—XXXX

生物降解塑料制品快速檢測方法紅外光譜法

1范圍

本文件規(guī)定了通過紅外光譜快速、定性鑒別檢測生物降解塑料制品的方法。

本文件方法A適用于生物降解塑料制品；方法B適用于主成分為1種或2種聚合物的生物降解塑料制

品，且不適用于黑色生物降解塑料制品。

本文件不適用于生物降解塑料制品生物降解性能的仲裁檢驗。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T2035塑料術(shù)語及定義

GB/T6040-2019紅外光譜分析方法通則

GB/T8322分子吸收光譜法術(shù)語

GB/T24895-2010糧油檢驗近紅外分析定標模型驗證和網(wǎng)絡(luò)管理與維護通用規(guī)則

GB/T29858-2013分子光譜多元校正定量分析通則

GB/T37969近紅外光譜定性分析通則

GB/T41010生物降解塑料與制品降解性能及標識要求

3術(shù)語和定義

GB/T2035、GB/T6040、GB/T8322、GB/T37969、GB/T41010界定的以及下列術(shù)語和定義適用于

本文件。

匹配度Similaritymatchingvalue

通過比較兩個紅外光譜在多個特征波段的信息，得到的紅外光譜匹配程度的比較結(jié)果。

定性分析模型Qualitativeanalysismodel

利用化學計量學方法建立的樣品近紅外光譜與對應(yīng)樣品材質(zhì)之間關(guān)系的數(shù)學模型。

[來源：GB/T24895-2010，3.3，有改動]

4原理

方法A：傅里葉變換紅外光譜法

塑料在紅外光區(qū)域發(fā)生化學鍵振動、轉(zhuǎn)動能級的躍遷可以產(chǎn)生紅外光譜圖，紅外光譜一致的產(chǎn)品，

其組成成分才可能一致，組成成分不一致的產(chǎn)品，其紅外光譜也會有所差異。根據(jù)光譜指紋圖譜提供的

信息，如譜峰的位置、數(shù)目、相對強度和形狀等，對比未知材料與已知生物降解材料指紋圖譜的一致性，

判斷未知樣品與對應(yīng)已知生物降解材料是否成分比例相同。

方法B：近紅外光譜法

利用塑料中-CH、-OH、-NH等化學基團的倍頻與合頻吸收，采集塑料在近紅外區(qū)的特征吸收光譜，

用化學計量學方法建立近紅外光譜定性模型以鑒別塑料是否為可生物降解材料或可鑒別出生物降解材

料種類，從而實現(xiàn)生物降解制品現(xiàn)場快速篩查。

1

T/SSPIXXXX—XXXX

5測試過程

方法A：傅里葉變換紅外光譜法

5.1.1試劑

無水乙醇：分析純。

5.1.2儀器與設(shè)備

5.1.2.1傅里葉變換紅外光譜儀

波長范圍覆蓋4000cm-1～600cm-1，符合GB/T6040-2019中4.2.1的規(guī)定，配有衰減全反射附件（ATR）。

5.1.2.2熱壓機

壓力范圍覆蓋0MPa～20MPa，可控溫度不低于300℃，溫度精度為±5℃。

5.1.3步驟

5.1.3.1試樣處理

5.1.3.1.1應(yīng)選取樣品上3個潔凈、褶皺較少、無針孔、無印刷油墨和膠粘劑的部位分別進行測試。

5.1.3.1.2樣品材質(zhì)均勻且厚度小于10μm時，應(yīng)通過折疊使試樣厚度大于10μm，再選取3個潔凈、

褶皺較少、無印刷油墨和膠粘劑的部位分別進行測試。

5.1.3.1.3當樣品為非均勻材質(zhì)如多層復合膜或褶皺較多的發(fā)泡餐盒時，宜通過熱壓機將樣品制成厚

度為10μm-20μm、面積不小于4mm×4mm的試樣，每個樣品制備3個試樣，分別進行測試；制樣時

應(yīng)根據(jù)樣品的成分選擇合適的制樣溫度，并在每次使用前用無水乙醇將熱壓機上接觸到試樣的部位擦

拭干凈并晾干。

5.1.3.1.4當樣品為紙塑制品，選取塑料層上無褶皺、無痕跡、無針孔且無印刷油墨和膠粘劑的3個

部位分別進行測試。

5.1.3.1.5當樣品體積較大或形狀不規(guī)則時，應(yīng)裁取厚度大于10μm、面積不小于4mm×4mm的3個

試樣分別進行測試。

5.1.3.1.6對于不潔凈的測試部位或試樣，應(yīng)在測試前將測試部位或試樣用無水乙醇擦拭干凈并晾干。

5.1.3.2樣品測試

傅里葉變換紅外光譜儀開啟后，設(shè)置儀器參數(shù)如下：

——選擇合適的采集模式，一般塑料制品宜設(shè)置為“反射模式”；

——分辨率設(shè)置為4cm-1；

——掃描次數(shù)設(shè)置為16-32次；

——檢測器光譜掃描范圍包括4000cm-1～600cm-1；

——上傳的數(shù)據(jù)格式應(yīng)為“.TXT”格式。

5.1.3.3質(zhì)量控制

為保證待測樣圖譜的一致性，對目標樣品的3個不同部位或制得的3個試樣同一時間進行測試，對3

次測試結(jié)果使用光譜分析軟件進行匹配度分析，若匹配度均≥95%視為測試有效，若匹配度＜95%，則應(yīng)

查找原因重新測試。

5.1.4結(jié)果分析

5.1.4.1對比樣品的紅外光譜圖與已知的生物降解塑料制品或不可生物降解塑料制品的指紋圖譜的一

致性，進行一致性分析時，應(yīng)同時考慮譜峰的位置、數(shù)目、相對強度和形狀等，附錄A、附錄B給出了

常見的可生物降解和不可生物降解塑料的主要特征峰。應(yīng)注意試驗條件和儀器特性的微小變化均可能

會引起光譜圖的偏移或變形。

5.1.4.2已知的生物降解塑料制品或不可生物降解塑料制品的指紋圖譜應(yīng)包含由實驗室用標準樣品獲

得的圖譜和從相關(guān)溯源平臺獲取的圖譜。

2

T/SSPIXXXX—XXXX

5.1.4.3當滿足如下條件時，可認為樣品的紅外光譜圖與已知的生物降解塑料制品或不可生物降解塑

料制品的指紋圖譜具有一致性：

——全部特征峰的數(shù)量、相對強度沒有明顯差別；

——特征峰的位置偏差不應(yīng)超過±5cm-1；

——利用儀器自帶的分析軟件進行相似度匹配，匹配度≥85%。

5.1.4.4若樣品的紅外光譜圖與已知的生物降解塑料制品的指紋圖譜具有一致性，則判定樣品材質(zhì)為

生物降解材料；若樣品的紅外光譜圖與已知的不可生物降解塑料制品的指紋圖譜具有一致性，則判定樣

品材質(zhì)為不可生物降解材料；否則判定樣品為可疑樣品。

方法B：近紅外光譜法

5.2.1儀器與設(shè)備

近紅外光譜儀除應(yīng)符合GB/T29858-2013中第5章規(guī)定的儀器設(shè)備要求之外，還應(yīng)滿足如下要求：

——波長范圍應(yīng)在780nm～2500nm之內(nèi)；

——應(yīng)具有NIR光譜數(shù)據(jù)的收集、存儲、預(yù)處理、建模和預(yù)測等功能。

——應(yīng)可分辨塑料含有可生物降解成分或不可生物降解成分；

——具有可生物降解和不可生物降解或異常塑料樣品預(yù)警功能；

——應(yīng)具有聯(lián)網(wǎng)功能，可以接入可降解塑料制品數(shù)字化標識溯源平臺；

——宜具有遠程協(xié)助功能，主要用于維保人員遠程對儀器進行軟件升級維護、模型更新、異常檢

測等操作。

5.2.2步驟

5.2.2.1試樣處理

5.2.2.1.1應(yīng)選取樣品上3個潔凈、褶皺較少、無印刷油墨和膠粘劑的部位分別進行測試。

5.2.2.1.2當樣品材質(zhì)均勻且厚度小于10μm時，應(yīng)通過折疊增使樣品厚度大于10μm，再選取3個

部位分別進行測試。

5.2.2.1.3當樣品為紙塑制品時，應(yīng)選取制品的塑料層上3個部位分別進行測試。

5.2.2.2樣品測試

將試樣放置于近紅外光譜儀采樣窗口處，掃描不少于5次，采集獲得近紅外光譜。

5.2.2.3驗證樣品收集及測試

宜選取已明確材料成分的可生物降解和不可生物降解塑料原料及制品，附錄A、附錄B給出了常見

的可生物降解和不可生物降解塑料材質(zhì)名稱及縮寫，按5.2.2.2進行測試，獲得近紅外光譜圖。

5.2.2.4定性分析模型建立

定性分析可采用有監(jiān)督模式識別方法，如SIMCA（softindependentmodelingofclassanalog）、偏最

小二乘判別分析（partialleastsquaresdiscriminantanalysis，PLS-DA）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificialneural

networks，ANN）和支持向量機（supportvectormachine，SVM）等。其共同特征為使用已知類別的可

生物降解塑料和不可生物降解塑料的樣品光譜作為訓練集，應(yīng)用化學計量學軟件進行訓練學習，完成光

譜與樣品類屬或特征之間的對應(yīng)關(guān)系，即建立分類模型。

由于塑料樣品的顏色、形態(tài)、以及近紅外儀器性能等影響，近紅外光譜往往存在噪聲，對樣品定性

分析具有很大的影響?？梢圆捎镁抵行幕╩eancentering）、標準化（autoscaling）、多元散射校正

（multiplicaticescattercorrection，MSC）、標準歸一化（standardnormalvariate，SNV）、微分和平滑等

數(shù)據(jù)預(yù)處理方法。處理訓練樣品光譜、驗證樣品光譜及待測樣品光譜時使用的設(shè)備參數(shù)和數(shù)據(jù)預(yù)處理方

法應(yīng)相同。

在訓練模型識別的過程中，宜采用識別率初步評估分類模型的判別能力，在驗證類分類模型的過程

中，可采用判別正確率衡量分類模型的實際判別能力。通常，分類模型的識別率大于判別正確率。識別

率越高，分類模型的理論判別能力就越強。

注：定性分析模型可由設(shè)備供應(yīng)商建立，或由設(shè)備使用者按照設(shè)備供應(yīng)商提供的程序建立。

3

T/SSPIXXXX—XXXX

5.2.2.5模型驗證要求

5.2.2.5.1下列情況之一，需對近紅外分析儀已有定性分析模型進行驗證：

a)儀器新投入使用；

b)定性分析模型首次使用時,或定性分析模型更新后；

c)樣品來源發(fā)生重大改變時；

d)儀器維修或更換光源等配件后；

e)每年至少進行2次驗證；

f)其他需要驗證時。

5.2.2.5.2使用驗證樣品獲得的定標模型驗證結(jié)果，只適用于驗證樣品所涉及的范圍。

5.2.2.5.3采用驗證樣品集進行定性分析模型準確性驗證，驗證樣品集應(yīng)至少包含附錄C中列明的材

料；預(yù)測正確率應(yīng)在90%以上，且不應(yīng)將不可生物降解材料識別為可生物降解材料，也不應(yīng)將可生物降

解材料識別為不可生物降解材料；對不符合要求的，不能通過驗證，應(yīng)該查明原因，重新進行驗證，直

至符合要求。

5.2.3結(jié)果分析

根據(jù)5.2.2.1和5.2.2.2對樣品進行測試，依據(jù)所建立模型對樣品進行分析，直接輸出判定結(jié)果。判定

結(jié)果可描述為可生物降解樣品、疑似樣品和不可生物降解樣品。

6檢測報告

檢測報告包括但不僅限于以下信息：

a)本標準編號；

b)樣品來源；

c)樣品的詳細描述，包括廠家、生產(chǎn)批號和樣品形態(tài)；

d)檢測方法；

e)檢測單位、人員、日期；

f)任何本標準沒有規(guī)定的操作；

g)儀器的名稱和型號；

h)檢測結(jié)果；

i)對于方法A，還應(yīng)注明與樣品的紅外光譜圖匹配的已知生物降解塑料或不可生物降解塑料指

紋圖譜的來源。

4

T/SSPIXXXX—XXXX

A

A

附錄A

（資料性）

常見生物降解塑料原料的紅外光譜主要特征峰

表A.1

名稱及縮寫特征峰（cm-1）

聚對苯二甲酸-已二酸丁二酯

29571713145912721165112111061019874729

（PBAT）

聚乳酸（PLA）2996175314551382136512691186113010881049

聚乙醇酸（PGA）1743141911551090

聚丁二酸丁二酯（PBS）17131332120711591045

聚丁二酸-已二酸丁二酯

17141425131311621044

（PBSA）

聚已內(nèi)酯（PCL）2955172914641370126011671067959735

聚-3-羥基丁酸酯（PHB）297717221380127912641230118411331057980

聚羥基丁酸/戊酸酯（PHBV）297729351722138017221380128011021057980

聚對二氧環(huán)己酮（PPDO）2927173414321238120511311053851725

聚碳酸亞丙酯，或二氧化碳/環(huán)氧

29221744145612311069976788

丙烷共聚物（PPC）

聚乙烯醇（PVA）290014191324114110961018837

纖維素（CA）17431462136812271167

5

T/SSPIXXXX—XXXX

附錄B

（資料性）

常見不可生物降解塑料原料的紅外光譜主要特征峰

表B.1

名稱及縮寫特征峰（cm-1）

聚乙烯（PE）291828511472719

聚丙烯（PP）29512920145913771168974

聚苯乙烯（PS）30623027149414531029756697

聚氯乙烯（PVC）1660142713321255964695617

乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）291728511742147212401020719

聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）171814091341124811011019874726

6

T/SSPIXXXX—XXXX

C

C

附錄C

（規(guī)范性）

驗證樣品集的最小范圍

表C.1

序號材料成分識別結(jié)果

1100%聚對苯二甲酸-已二酸丁二酯（PBAT）可生物降解

2100%聚乳酸（PLA）可生物降解

3100%聚乙醇酸（PGA）可生物降解

4100%聚丁二酸丁二酯（PBS）可生物降解

5100%聚丁二酸-已二酸丁二酯（PBSA）可生物降解

6100%聚已內(nèi)酯（PCL）可生物降解

7100%聚-3-羥基丁酸酯（PHB）可生物降解

8100%聚羥基丁酸/戊酸酯（PHBV）可生物降解

9100%聚對二氧環(huán)己酮（PPDO）可生物降解

10100%聚碳酸亞丙酯，或二氧化碳/環(huán)氧丙烷共聚物（PPC）可生物降解

11100%聚乙烯醇（PVA）可生物降解

12100%纖維素（CA）可生物降解

13100%聚乙烯（PE）不可生物降解

14100%聚丙烯（PP）不可生物降解

15100%聚苯乙烯（PS）不可生物降解

16100%聚氯乙烯（PVC）不可生物降解

17100%乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）不可生物降解

18100%聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）不可生物降解

1950%聚乙烯（PE）+50%聚對苯二甲酸-已二酸丁二酯（PBAT）不可生物降解

2050%聚乙烯（PE）+50%聚丁二酸丁二酯（PBS）不可生物降解

2150%聚乙烯（PE）+50%聚乳酸（PLA）不可生物降解

2250%聚乙烯（PE）+50%聚乙醇酸（PGA）不可生物降解

2350%聚丙烯（PP）+50%聚對苯二甲酸-已二酸丁二酯（PBAT）不可生物降解

2450%聚丙烯（PP）+50%聚丁二酸丁二酯（PBS）不可生物降解

2550%聚丙烯（PP）+50%聚乳酸（PLA）不可生物降解

2650%聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）+50%聚對苯二甲酸-已二酸丁二酯（PBAT）不可生物降解

2750%聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）+50%聚丁二酸丁二酯（PBS）不可生物降解

2850%聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）+50%聚乳酸（PLA）不可生物降解

2950%聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）+50%聚乙醇酸（PGA）不可生物降解

3050%聚苯乙烯（PS）+50%聚對苯二甲酸-已二酸丁