Interpretation of GB/T 32366-2025, Biodegradable poly (butylene adipate terephthalate) (PBAT)
ZHOU Yingxin WENG Yunxuan (Beijing TechnologyandBusinessUniversity)
Abstract:TeatioalsaardG/366-5odegradableolyutylenedpateterephtlate)(BT,sbld on March28,2025.This paperbrieflydescribes therelevantsituationat homeandabroad,thebackgroundoftherevisionof thestandard,andthesructureofthesandardandinterprets teelevanttechnicalindicatorsinteoldandnewesiosof the standard, in order to provide a reference for users.
Keywords: poly (butylene adipate terephthalate); biodegradable; interpretation; national standard
0 引言
塑料的使用不僅消耗了大量的石油及能源,并且由于無(wú)法自然降解,在燃燒時(shí)所釋放出大量的二氧化碳,可造成甚至加劇“溫室效應(yīng)”和“白色污染”。因此衛(wèi)生填埋(用土掩埋垃圾)和廢物利用是消除塑料廢棄物、減少污染的有效手段。然而不管是回收利用,衛(wèi)生填埋、焚燒,終究不能避免無(wú)法回收再利用的一次性包裝制品釋放到密閉垃圾處理系統(tǒng)外,從而污染環(huán)境。
開(kāi)發(fā)可生物分解的塑料是解決問(wèn)題的重要途徑之一。目前在全球范圍內(nèi),生物降解塑料的產(chǎn)能已近100萬(wàn)噸,并且每年速度增長(zhǎng)超過(guò) 20% “十三五”期間,生物降解塑料作為塑料行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn),得到快速發(fā)展;國(guó)內(nèi)產(chǎn)能已達(dá)50萬(wàn)噸左右,其中PBAT的產(chǎn)能已超過(guò)20萬(wàn)噸/年,預(yù)計(jì)生物降解塑料在“十四五”期間將有發(fā)展的更好。
2020年1月19日國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見(jiàn)”,2019年出臺(tái)的土壤法明確了鼓勵(lì)使用生物降解農(nóng)膜,2019年通過(guò)的《固體廢物污染環(huán)境防治法(修訂草案)》中明確鼓勵(lì)研發(fā)與生產(chǎn)可在環(huán)境中降解的薄膜及商品包裝。2020年12月海南省開(kāi)始全面禁止不可降解一次性塑料餐飲具和購(gòu)物袋等,2015年1月1日吉林省“禁塑令”開(kāi)始在全省范圍內(nèi)執(zhí)行。在我國(guó)部分城市,已開(kāi)始強(qiáng)制實(shí)行生活垃圾分類,外賣包裝、電商包裝和郵政快件包裝綠色化已是必然趨勢(shì)。
由于限塑令和“雙碳”等環(huán)境減負(fù)目標(biāo)的需求,可生物降解材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。為響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)生物降解材料的需求,尤其是生物降解地膜等大批量的應(yīng)用需求,苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)產(chǎn)品性能、加工工藝進(jìn)步速度明顯加快,市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。目前PBAT材料的研發(fā)和生產(chǎn)也緊跟市場(chǎng)需求,出現(xiàn)了眾多性能優(yōu)異,適應(yīng)性強(qiáng)的新牌號(hào),原標(biāo)準(zhǔn)GB/T32366—2015《生物降解聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)》所規(guī)定的性能指標(biāo)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)有的產(chǎn)品性能需求。
因此,修訂生物降解聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。在本次修訂中,充分考慮了新產(chǎn)品以及市場(chǎng)的發(fā)展需求,引領(lǐng)PBAT產(chǎn)業(yè)向?qū)嵱谩⒕G色、環(huán)保發(fā)展,具有顯著的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。標(biāo)準(zhǔn)的修訂有利于加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管,可以保障消費(fèi)者的合法權(quán)益,促進(jìn)和提升產(chǎn)品國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。
1修訂背景
隨著人們環(huán)保意識(shí)的提升,有關(guān)生物降解材料應(yīng)用越來(lái)越多。PBAT作為一種環(huán)境友好材料,是“十四五”塑料行業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)任務(wù)之一,其生物降解屬性也有助于我國(guó)盡快實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。目前PBAT材料的研發(fā)和生產(chǎn)緊跟市場(chǎng)需求,總產(chǎn)能超過(guò)200萬(wàn)噸/年,同時(shí)出現(xiàn)了眾多性能優(yōu)異,適應(yīng)性強(qiáng)的新牌號(hào),而舊標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)已無(wú)法滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的性能需求。此外近幾年P(guān)BAT樹(shù)脂在農(nóng)用地膜、購(gòu)物袋等領(lǐng)域得到了大規(guī)模的推廣和應(yīng)用,隨著市場(chǎng)需求的迅猛增長(zhǎng),PBAT樹(shù)脂市場(chǎng)也出現(xiàn)了很多亂象,諸如副牌料等一批不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品在市場(chǎng)上公開(kāi)銷售,而且還被下游企業(yè)在有心或無(wú)心的情況下使用,用于制品生產(chǎn),其制品在終端市場(chǎng)被消費(fèi)者應(yīng)用后,低劣的使用性能大大降低了普通消費(fèi)者對(duì)生物降解材料的認(rèn)可度,甚至發(fā)生了大量的退貨、賠償事件,也給制品企業(yè)帶來(lái)了非常大的損失。所以從源頭嚴(yán)格要求樹(shù)脂質(zhì)量,對(duì)副牌料可能發(fā)生的以次充好鉆空子的情況嚴(yán)格管控,嚴(yán)格、詳細(xì)規(guī)范樹(shù)脂各項(xiàng)性能參數(shù),將有助于規(guī)范推動(dòng)PABT行業(yè)全鏈條的健康發(fā)展。
GB/T32366—2015于2015年發(fā)布,標(biāo)齡已達(dá)十余年。隨著使用要求的改變及生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步,產(chǎn)品種類增加和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大的需求,標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的性能指標(biāo)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)有的產(chǎn)品性能需求。因此,對(duì)GB/T32366—2015進(jìn)行修訂顯得尤為重要,這將對(duì)PBAT樹(shù)脂的生產(chǎn)、檢驗(yàn)、銷售等環(huán)節(jié)起到規(guī)范和指導(dǎo)作用,有助于規(guī)范推動(dòng)行業(yè)全鏈條的健康發(fā)展。
2 國(guó)內(nèi)外情況
PBAT技術(shù)已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)水平,應(yīng)用其開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品主要為膜類材料,常與聚乳酸、淀粉等生物基生物降解材料共混吹膜,用于一次性包裝、農(nóng)膜等,也可作為其它生物降解材料的改性劑。世界上生產(chǎn)的廠家包括了德國(guó)巴斯夫公司、中國(guó)的浙江杭州鑫富科技有限公司、廣州金發(fā)科技股份有限公司、甘肅莫高聚和環(huán)保新材料科技有限公司、新疆藍(lán)山屯河化工股份有限公司等具備一定的生產(chǎn)能力,并且還有大批生產(chǎn)線正在建設(shè)或計(jì)劃建設(shè)中。
3 整體架構(gòu)介紹
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T32366—2025《生物降解聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)》(以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn))于2025年3月28日發(fā)布,2025年10月1日實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)的整體框架包括:“范圍”“規(guī)范性引用文件”“術(shù)語(yǔ)和定義”“分類”“要求”“試驗(yàn)方法”“檢驗(yàn)規(guī)則”“標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存”等章節(jié)。
“范圍”章節(jié)明確了標(biāo)準(zhǔn)適用于以對(duì)苯二甲酸(或其二甲酯)、己二酸、1,4-丁二醇為主要原料用直接縮聚法或擴(kuò)鏈法生產(chǎn)的聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯樹(shù)脂。
“術(shù)語(yǔ)和定義”章節(jié)對(duì)“魚(yú)眼”的定義進(jìn)行明確,即薄膜中的透明或半透明樹(shù)脂形成的球狀物塊稱為魚(yú)眼。
“分類”章節(jié)中,按PBAT樹(shù)脂加工方式分為薄膜級(jí)、地膜級(jí)、流延級(jí)、注塑級(jí)和發(fā)泡級(jí)。按實(shí)際應(yīng)用需求,擠出薄膜級(jí)用于購(gòu)物袋、垃圾袋等生產(chǎn);地膜級(jí)用于農(nóng)用地膜生產(chǎn);流延級(jí)用于淋膜紙生產(chǎn);注塑級(jí)用于刀叉勺等餐具生產(chǎn);發(fā)泡級(jí)用于泡沫箱生產(chǎn)。
“要求”章節(jié)明確了關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),包括感官、密度、水分含量、熔點(diǎn)、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率、色值、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸斷裂應(yīng)變、灰分、羧基含量、對(duì)苯二甲酸組成比例、魚(yú)眼、溶脹比、簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度、生物降解性能、耐老化性能等。
“試驗(yàn)方法”章節(jié)主要是根據(jù)“要求”章節(jié)中出現(xiàn)的指標(biāo),分別規(guī)定對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)方法,以保障PBAT樹(shù)脂測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。
“檢驗(yàn)規(guī)則”章節(jié)規(guī)定了組批、抽樣、出廠檢驗(yàn)、型式檢驗(yàn)、判定規(guī)則。
“標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存”章節(jié)明確了對(duì)PBAT樹(shù)脂的標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存等環(huán)節(jié)的要求。
定,包括感官、物理性能、生物降解性能、耐老化性能,充分展現(xiàn)目前行業(yè)的技術(shù)水平。相比舊標(biāo)準(zhǔn),增加了魚(yú)眼、簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度、耐光老化等影響制品的要求,使產(chǎn)品性能更契合實(shí)際使用場(chǎng)景。
4.1感觀
對(duì)產(chǎn)品外觀質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格要求,在大小均勻的本色顆粒的基礎(chǔ)上,新版標(biāo)準(zhǔn)增加了無(wú)機(jī)械雜質(zhì)、無(wú)可見(jiàn)黑斑要求。測(cè)試方法為自然光下目測(cè)。
4.2物理性能
物理性能包括:密度、水分含量、熔點(diǎn)、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率、色值、拉伸斷裂應(yīng)力、拉伸斷裂應(yīng)變、灰分、羧基含量、對(duì)苯二甲酸組成比例、魚(yú)眼、溶脹比、簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度(詳見(jiàn)表1)。相較于舊標(biāo)準(zhǔn),刪除彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、維卡軟化點(diǎn)等非關(guān)鍵要求,讓標(biāo)準(zhǔn)更聚焦核心性能。
4.2.1密度
密度體現(xiàn)了材料在單位體積內(nèi)的質(zhì)量。按照GB/T 1033.1\"中的液體比重瓶法或浸漬法進(jìn)行測(cè)試。
4.2.2水分含量
對(duì)水分含量的要求從 lt;0.1% ,提高到了?0.08% ,因?yàn)樗謱?duì)PBAT的貯存期、使用性能影響非常明顯,因此為保障使用需求,對(duì)該性能指標(biāo)進(jìn)行了提升,測(cè)試方法為GB/T12006.2—2009中的B法:壓力測(cè)量法。
4.2.3熔點(diǎn)
修改地膜級(jí)樹(shù)脂熔點(diǎn)要求為 110~125°C ,其他級(jí)別要求為 115~122°C 。按GB/T 19466.3[3] 的規(guī)定進(jìn)行測(cè)定,升溫速率 。由于地膜級(jí)樹(shù)脂的使用環(huán)境、農(nóng)作物生長(zhǎng)期限的需求,對(duì)薄膜的降解時(shí)間要求不一致,而材料降解性能和熔點(diǎn)存在一定關(guān)系,所以地膜級(jí)材料熔點(diǎn)范圍與其他級(jí)別有所區(qū)別。
4技術(shù)指標(biāo)解讀
4.2.4熔體質(zhì)量流動(dòng)速率偏差
標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)PBAT樹(shù)脂的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)
調(diào)整了熔體質(zhì)量流動(dòng)速率要求,針對(duì)發(fā)泡級(jí)PBAT熔體質(zhì)量流動(dòng)速率要求為不高于 3.5g/10 min,擠出薄膜級(jí)、地膜級(jí)熔體質(zhì)量流動(dòng)速率3\~8g/10min ,涂層級(jí)大于8 按GB/T3682.2—2018[4]"中規(guī)定進(jìn)行,試驗(yàn)條件為溫度: 190°C 、負(fù)荷 :2.16kg
4.2.5色值
按 GB/T 14190—20175中5.5.2規(guī)定進(jìn)行。打開(kāi)包裝 10min 內(nèi)完成測(cè)試,對(duì)于非新開(kāi)包樹(shù)脂,80°C 真空烘箱干燥4h后, 10min 內(nèi)完成測(cè)試。
4.2.6拉伸斷裂應(yīng)力和拉伸斷裂應(yīng)變
對(duì)于所有級(jí)別PBAT樹(shù)脂的拉伸斷裂應(yīng)力應(yīng)大于等于 15MPa ,拉伸斷裂應(yīng)變應(yīng)大于等于 500% 。測(cè)試方法為按6.1.1制備1A型試樣,按6.2進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。按GB/T1040.2—2022規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)速度為 50mm/min 。
4.2.7灰分
按 GB/T9345.1[7] 規(guī)定進(jìn)行,采用直接鍛燒法(方法A),煅燒溫度 850°C±50°C 。
4.2.8羧基含量
對(duì)不同級(jí)別樹(shù)脂的羧基含量進(jìn)行了區(qū)別要求,其中擠出薄膜級(jí)、地膜級(jí)要求羧基含量不高于 20% ,涂層級(jí)、注塑級(jí)、發(fā)泡級(jí)要求羧基含量不高于 30% 。因?yàn)槎唆然繒?huì)影響PBAT的降解速度,含量越高,降解速度越快,此外對(duì)材料的力學(xué)性能也會(huì)有影響。羧基含量測(cè)試方法按GB/T14190—2017中方法A規(guī)定進(jìn)行。
4.2.9對(duì)苯二甲酸組成比例
在相同條件下,PBAT結(jié)構(gòu)中對(duì)苯二甲酸組成比例越高則降解速度越慢,反之則越快,其中起主要決定因素的是苯環(huán)上的酯鍵,此外對(duì)苯二甲酸含量也會(huì)影響薄膜的熱封性能。所以為保證PBAT的易生物降解屬性及熱封性能,本標(biāo)準(zhǔn)增加了對(duì)苯二甲酸組成比例要求。測(cè)試方法采用核磁共振法(NMR)氫譜測(cè)定PBAT共聚酯中對(duì)苯二甲酸組成比例。
4.2.10魚(yú)眼
魚(yú)眼也稱晶點(diǎn),指薄膜中透明或半透明樹(shù)脂形成的球狀物塊,魚(yú)眼的存在對(duì)薄膜性能影響較大,且地膜面積大,且一般為機(jī)械鋪設(shè),如果存在較多魚(yú)眼缺陷,將大大影響機(jī)械鋪設(shè)效率,所以需要對(duì)其單位面積的數(shù)量進(jìn)行要求。針對(duì)擠出級(jí)、地膜級(jí)
PBAT增加對(duì)魚(yú)眼的要求,測(cè)試方法為通過(guò)對(duì)吹膜制備的薄膜進(jìn)行觀察和計(jì)數(shù)。
4.2.11熔脹比
熔脹比是指材料在熔融狀態(tài)下的分子量與晶體狀態(tài)下的分子量之比,是聚合物流動(dòng)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)增加了流延級(jí)PBAT樹(shù)脂熔脹比的要求,測(cè)試方法采用計(jì)算熔體流動(dòng)速率儀擠出物料直徑與其口模直徑的比值得到。
4.2.12簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度
下降;尤其在高溫高濕的情況下,水解老化現(xiàn)象更加明顯,PBAT的水解限制了其存儲(chǔ)期限和使用性能。因此為提高地膜級(jí)PBAT的實(shí)用性,增加耐水解和耐光老化測(cè)試。耐水解測(cè)試通過(guò)沸水浴蒸煮后對(duì)比熔指變化測(cè)定,耐光老化測(cè)試在老化試驗(yàn)箱中進(jìn)行測(cè)試。地膜級(jí)PBAT樹(shù)脂要求熔體質(zhì)量流動(dòng)速率變化率 ?100% ,老化后縱向拉伸斷裂應(yīng)變9% ,橫向拉伸斷裂應(yīng)變 ?50% 。
沖擊強(qiáng)度取決于材料抵抗沖擊負(fù)荷的能力,沖擊強(qiáng)度不佳的樹(shù)脂不適于注塑成型。因此針對(duì)注塑級(jí)PBAT樹(shù)脂,增加簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度的測(cè)試,測(cè)試方法為GB/T 1043.1]。
4.3生物降解性能
生物降解性能應(yīng)符合GB/T41010的規(guī)定。
4.4耐老化性能
對(duì)地膜級(jí)樹(shù)脂增加了耐老化性能要求,包括耐水解和耐光老化性能。由于地膜使用時(shí)受光老化和水的影響較大,而純PBAT材料抗水解性能比較差,因其分子結(jié)構(gòu)中存在大量酯鍵,容易跟空氣中的水分子發(fā)生反應(yīng),從而引起酯鍵斷裂、材料性能
5結(jié)語(yǔ)
GB/T32366—2025《生物降解聚對(duì)苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)》標(biāo)準(zhǔn)突出亮點(diǎn),用途分類更加精準(zhǔn)、技術(shù)要求更加實(shí)用、試驗(yàn)方法更加科學(xué),對(duì)PBAT在生產(chǎn)、加工、銷售和應(yīng)用等方面起到指導(dǎo)作用。本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PBAT產(chǎn)品質(zhì)量提升、生產(chǎn)企業(yè)和用戶權(quán)益保障起到積極作用,使監(jiān)管部門有據(jù)可依,消費(fèi)者有據(jù)可查。此外對(duì)于國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的實(shí)施起到保障作用,對(duì)行業(yè)快速發(fā)展將起到積極的推進(jìn)作用,具有巨大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).塑料非泡沫塑料密度的測(cè)定第1部分浸漬法、液體比重瓶法和滴定法:GB/T1033.1[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
[2]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).塑料聚酰胺第2部分:含水量測(cè)定:GB/T12006.2—2009[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
[3]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).塑料差示掃描量熱法(DSC)第3部分:熔融和結(jié)晶溫度及熱焓的測(cè)定:GB/T19466.3[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
[4]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).塑料熱塑性塑料熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(MFR)和熔體體積流動(dòng)速率(MVR)的測(cè)定第2部分:對(duì)時(shí)間-溫度歷史和(或)濕度敏感的材料的試驗(yàn)方法:GB/T3682.2—2018[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
[5]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).纖維級(jí)聚酯(PET)切片試驗(yàn)方法:GB/T14190—2017[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社
[6]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).塑料拉伸性能的測(cè)定第2部分:模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件:GB/T1040.2—2022[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
[7]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).塑料灰分的測(cè)定第1部分:通用方法:GB/T9345.1[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
[8] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).塑料簡(jiǎn)支梁沖擊性能的測(cè)定第1部分:非儀器化沖擊試驗(yàn):GB/T1043.1[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.
[9]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).生物降解塑料與制品降解性能及標(biāo)識(shí)要求:GB/T41010[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.