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文档简介
(一)工作简况
1任务来源
根据国家标准化管理委员会下达的“生物降解聚乙醇酸(PGA)”(项目编号
为:20214542-T-469)国家标准任务,TC380标准化技术委员会组织相关单位分
别成立了标准起草工作组,展开了标准修订、起草、和验证试验工作,完成了本
标准送审稿。
2主要工作过程
标准制定起草工作过程中,TC380秘书处联系了中国塑料加工工业协会共同
组织制定标准,组织了中国神华煤制油化工有限公司、国能榆林化工有限公司、
北京工商大学、四川大学、清华大学、上海浦景化工技术股份有限公司、内蒙古
浦景聚合材料科技有限公司、江苏金聚合金材料有限公司、东莞珠峰生物科技有
限公司、中石化(北京)化工研究院有限公司等单位组成了标准起草工作组。
工作组按照国家标准化管理委员会制定标准的有关要求,重新检索了国内外
标准,确认没有相关的ISO标准。在标准起草过程中,起草小组人员参加了具
体调研考察,调研考察了聚乙醇酸的生产企业,对聚乙醇酸进行了取样与验证试
验。
2.1成立标准起草工作组
接到标准制定起草工作任务后,组织中国神华煤制油化工有限公司、国能榆
林化工有限公司、北京工商大学、四川大学、清华大学、……等单位组成了标准
起草工作组。2021年12月,任务下达后,于2021年2月组织召开了标准起草
第一次工作会议,明确了总体要求和时间进度,以确保标准技术要求的系统性、
科学性和适用性。2022年4月,标准制定过程中发现PGA的原料生产工艺路线
和生产厂家增加,为尽量包括不同路线技术产品,起草组提出将标准延迟一年,
并获批,之后,标准进一步组织起草单位和验证试验。
起草工作组在工作过程中广泛收集、分析国内外相关技术文献和资料,对聚
乙醇酸等情况作了深入调研,为标准条款的修改积累相关材料,明确了工作重点
和进程安排。
2.2形成标准草案稿
工作组收集目前国内外有关聚乙醇酸树脂的性能参数,同时,标准制定小组
2
通过大量的数据测试验证,研究讨论后形成标准草案。
2.3形成标准征求意见稿
形成标准草案后,工作组对标准草案进行讨论。形成标准征求意见稿。
2023年2月,组织召开了标准讨论会,再次明确总体要求和时间进度,布
置了验证实验进度。
起草组进行资料收集、标准的查阅和分析查阅了相关的国家标准、行业标准、
国际标准和国外先进标准。
在此基础上形成了本标准征求意见稿。
4主要参加单位和工作组成员及其所做的工作
本标准由中国神华煤制油化工有限公司、国能榆林化工有限公司、北京工商
大学、四川大学、清华大学、中石化(北京)化工研究院有限公司等单位共同参与
完成。
所做的工作:主要标准内容的拟定、标准试验方法的制定、试验方法改进及
技术指标的确认以及起草和验证实验。
(二)、标准编制原则和主要内容
1标准编制原则
本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写
规则》的要求进行编写。
本标准的编制注重环保性,在符合现行政策法规,与国内现行标准协调一致,
并充分考虑国内相关企业的生产技术水平和用户成本承受能力的前提下,制定了
了聚乙醇酸的物理力学性能指标。
2标准主要内容的论证
本标准规定了全生物降解聚乙醇酸(PGA)树脂的术语和定义、要求、试验
方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。
本标准适用于以乙醇酸(酯)或乙交酯为原料,经聚合得到的聚乙醇酸树脂。
2.1术语和定义
聚乙醇酸(Polyglycolicacid)
3
以乙醇酸(酯)或乙交酯为单体由化学合成得到的,具有图1所示化学结构
式的聚合物,又称聚羟基乙酸。
图1聚乙醇酸化学结构式
2.2物理力学性能
本标准规定了聚乙醇酸树脂的感官、密度、熔点、玻璃化转变温度、热变形
温度、熔体质量流动速率、含水率、断裂拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度、
灰分及生物分解率。
2.3感官
聚乙醇酸树脂一般为淡黄色、白色至棕色颗粒,无异嗅,无异物。
2.4生物降解性能
产品生物降解性能应符合GB/T41010-2021的要求,相对生物分解率(相对
生物降解率)应不小于90%。
2.5密度
按GB/T1033.1-2008的A法-浸渍法规定进行测试,密度应为1.5~1.7g/cm3。
2.6玻璃化转变温度
按GB/T19466.2-2004进行,升温速率20℃/min。玻璃化转变温度应≥36℃。
2.7熔点
按GB/T19466.3-2004规定进行,升温速率20℃/min。熔点应为218~224℃。
2.8热变形温度
注塑试样按GB/T17037.1-2019规定进行,用GB/T17037.1-2019中的B型模
具制备80mm×10mm×4mm长条试样。按GB/T1634.2-2019进行测试,升温速率
为120℃/h,负载0.45MPa,跨距64mm。测得PGA的热变形温度应≥160℃。
2.9熔体质量流动速率(MFR)
按GB/T3682.1-2018中A法规定进行。试验温度为230℃,负荷2.16kg。本
标准根据验证试验结果,规定PGA熔体流动速率应为5~30g/10min
2.10断裂拉伸强度和拉伸模量
注塑试样按GB/T17037.1-2019规定进行,用GB/T17037.1-2019中的A型
4
模具制备符合GB/T1040.2-2006中1A型试样。注塑时应使用合适的保压压力以
获得无缺陷的试样样条。按GB/T1040.2-2022规定进行拉伸试验。拉伸速率为
50mm/min。测得PGA样条的拉伸强度应≥70MPa,拉伸模量≥6GPa。
2.11缺口冲击强度
注塑试样按GB/T17037.1-2019规定进行,用GB/T17037.1-2019中的B型模
具制备80mm×10mm×4mm长条试样。注塑时应使用合适的保压压力以获得无缺
陷的试样样条。按GB/T1843-2008进行,侧向平行冲击。测得PGA样条的缺口
冲击强度应≥2.5kJ/m2。
2.12含水率
按GB/T12006.2-2009中的B法规定进行,加热装置温度为80℃。含水量
≤0.03%。
2.13灰分
按GB/T9345.1-2008规定进行,采用直接燃烧法(A法),灼烧温度
850℃±50℃,灰分≤0.2%。
2.14包装、包装标志、运输、贮存
聚乙醇酸树脂产品的外包装上应有明显的标志。标志内容应包括:商标、生
产厂名称和厂址、标准号、产品名称、牌号、生产日期、批号和净含量等。
3解决的主要问题
主要规定生物降解聚乙醇酸(PGA)树脂的术语和定义、要求、试验方法、
检验规则、标志、包装、运输和贮存等。
(三).主要试验(已验证)情况
本标准过程中收集了全国多加聚乙醇酸生产企业的粒料和样品,并进行了验
证试验,验证试验结果见附件。
(四).标准中涉及专利的情况
本标准不涉及专利问题。
(五)预期达到的社会效益、对产业发展的作用及解决的主要问题等情况
5
目前,包括煤基可降解塑料在内的,可降解塑料产品及制品的标准尚不完备。
因此,在PGA工艺技术开发和工业化生产技术研究的基础上,参照现有的国家
标准、行业发展趋势等,制定PGA树脂产品标准显得十分重要和迫切。
生物降解塑料聚乙醇酸除了满足工业堆肥的降解要求,也能满足家庭堆肥的
降解要求,其在自然环境中也能实现快速降解,更是为数不多的海水可降解材料,
其在一次性环保用品市场的应用具有其他生物降解塑料不具备的独特优势。PGA
还是理想的生物降解诱发剂,通常将PGA与其他材料配合使用,以获得优异的
综合性能。
PGA具有较高的结晶度(45%~55%),高分子量的PGA力学性能接近ABS
等工程塑料,优于PLA、PBS等可降解塑料。可配合多种其它高分子材料用于
挤出和注射成型,可同其它树脂共混制备聚合物合金材料,优良的机械性能有助
于减量化。
PGA材料具有很好的汽/氧阻隔性能,其对水汽的阻隔性能较PLA高100倍,
与PE类似,可以弥补PLA及PBAT等传统降解材料的性能缺陷,进而彻底解决
可降解农膜功能性差的问题,这种农膜不但能起到很好的保温保湿效果,且使用
后可在土壤中实现快速降解,不造成土壤污染,极大的解决了农业生产过程中的
环保问题。
PGA具有良好的生物相容性,PLA、PGA、PGLA等产品已成功应用在药品
缓释控制材料、骨科用固定材料、手术缝合线、眼科材料等方面已得到实际应用,
用来替代传统的金属或高分子材料,由于降解产物生物吸收性好,不会使生物产
生不良反应及炎症,具有极高的市场价值。
近年来,油气开采公司将PGA的高机械性能用于页岩气井水力压裂技术中,
取得了良好效果,打开了高分子量PGA产品的市场。总而言之,PGA的下游产
品非常具有开发前景,已成为新材料领域的开发重点。
煤化工合成气富含氧原子,适合生产由含氧化合物组成的生物可降解塑料。
从我国的资源禀赋出发,依托现代煤化工成熟的产业体系,加快发展煤基生物可
降解塑料产业,可为“禁塑”政策稳步落地提供产能产品支撑。
6
2021年人大代表提案“关于推动煤基生物可降解塑料产业发展的建议”(十
三届全国人大第四次会议第6537号提案)里也明确建议要制修订煤基生物降解
聚乙醇酸国家标准。尽快建立包括煤基可降解塑料在内的,可降解塑料产品及制
品的标准体系,有效规范可降解塑料的生产、加工、销售各个环节,保障塑料产
业绿色健康发展,为打赢“白色污染”治理攻坚战创造有力条件,也为早日实现
“碳达峰碳中和”贡献力量。
通过上下游企业和科研单位共同推进PGA产品标准的制定,不仅有助于煤
基生物可降解塑料产业和市场的有序开发;同时有利于规范PGA可降解塑料的
生产、加工、销售各个环节,保障塑料产业绿色健康发展,为打赢“白色污染”
治理攻坚战创造有力条件。
因此,在PGA工艺技术开发和工业化生产技术研究的基础上,参照现有的
国家标准、行业发展趋势等,制定PGA树脂产品标准显得十分重要和迫切。依
据PGA产品牌号开发成果,联合下游加工企业共同推进PGA可降解材料制品的
产品标准制定。逐步建立PGA产品的质量体系,引导同行业的发展方向,推动
功能性降解新材料产业健康快速发展。因此,制定聚乙醇酸树脂国家标准可以降
低对环境的影响,不仅具有重大社会效益也具有较大的经济效益。
(六)与国际、国外对比情况
我国有关降解相关的产品标准GB/T29284-2012聚乳酸、GB/T30293-2013
生物制造聚羟基烷酸酯、GB/T30294-2013聚丁二酸丁二酯、GB/T31124-2014
聚碳酸亚丙酯(PPC)、GB/T32366-2015生物降解聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯
(PBAT)、GB/T33897-2017生物聚酯聚羟基烷酸酯(PHA)吹塑薄膜、GB/T
34255-2017聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)树脂、GB/T37642-2019聚己内酯
(PCL),但目前还没有PGA树脂的标准,亟需建立有关标准对PGA产品的生
产和加工应用进行进一步的指导和规范。
(七)、在标准体系中的位置,与现行相关法律、法规、规章及相关标准,特别
是强制性标准的协调性
本标准属于生物基材料及降解制品标准体系中降解材料与制品,生物降解聚
7
乙醇酸应为推荐性产品标准。
本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。
(八).重大分歧意见的处理经过和依据
无。
(九).标准性质的建议说明
建议本标准的性质为推荐性国家标准。
(十).贯彻标准的要求和措施建议
建议本标准批准发布6个月后实施。
(十一).废止现行有关标准的建议
无。
(十二).其他应予说明的事项
无
8
附件
主要验证试验结果
熔体质量流动速
密度熔点玻璃化转断裂拉伸断裂伸缺口冲击生物分
序热变形温度率(MFR)模量含水率灰分
25℃Tpm变温度强度长率强度解率
号℃g/10minGPa%%
g/cm3℃℃MPa%kJ/m2%
(230℃,2.16kg)
11.64220.736.1170.822.875.7623.458.673.280.0220.043
21.63220.536.1170.320.573.9522.298.553.520.0200.046
31.57221.935.8171.528.569.2624.978.593.310.0220.046
41.51221.835.9173.024.473.7023.338.763.390.0210.039
51.53220.936.1172.223.693.9420.408.573.450.0230.040
61.51221.336.0173.223.493.1420.928.673.000.0200.041
71.55221.036.1171.323.691.0123.928.562.700.0240.042
81.57221.436.0173.324.292.5019.518.613.330.0210.043
91.51221.435.8172.424.384.9919.628.472.540.0220.040
101.54220.935.8172.527.180.6020.038.613.140.020.040
111.532223814020.1685.55.250.030.2093.8
9
熔体质量流动速
密度熔点玻璃化转断裂拉伸断裂伸缺口冲击生物分
序热变形温度率(MFR)模量含水率灰分
25℃Tpm变温度强度长率强度解率
号℃g/10minGPa%%
g/cm3℃℃MPa%kJ/m2%
(230℃,2.16kg)
12220.242.215.4110.72.46.52.6
1320.6143.03.17.62.3
141.52-1.54218-22540-50165117-1322-4.57.61-8.272.6-2.8<0.010.01>95
151.58219.540.217324.6104.37298.732.50.030.00
27.
161.59213.638.517021.598.667.473.280.010.18
7
171.56220.16391688.3107.436.16.683.440.020.00
10
国家标准GB/Txxxxx-20xx
生物降解聚乙醇酸
(PGA)
编制说明
2023年4月30日
1
(一)工作简况
1任务来源
根据国家标准化管理委员会下达的“生物降解聚乙醇酸(PGA)”(项目编号
为:20214542-T-469)国家标准任务,TC380标准化技术委员会组织相关单位分
别成立了标准起草工作组,展开了标准修订、起草、和验证试验工作,完成了本
标准送审稿。
2主要工作过程
标准制定起草工作过程中,TC380秘书处联系了中国塑料加工工业协会共同
组织制定标准,组织了中国神华煤制油化工有限公司、国能榆林化工有限公司、
北京工商大学、四川大学、清华大学、上海浦景化工技术股份有限公司、内蒙古
浦景聚合材料科技有限公司、江苏金聚合金材料有限公司、东莞珠峰生物科技有
限公司、中石化(北京)化工研究院有限公司等单位组成了标准起草工作组。
工作组按照国家标准化管理委员会制定标准的有关要求,重新检索了国内外
标准,确认没有相关的ISO标准。在标准起草过程中,起草小组人员参加了具
体调研考察,调研考察了聚乙醇酸的生产企业,对聚乙醇酸进行了取样与验证试
验。
2.1成立标准起草工作组
接到标准制定起草工作任务后,组织中国神华煤制油化工有限公司、国能榆
林化工有限公司、北京工商大学、四川大学、清华大学、……等单位组成了标准
起草工作组。2021年12月,任务下达后,于2021年2月组织召开了标准起草
第一次工作会议,明确了总体要求和时间进度,以确保标准技术要求的系统性、
科学性和适用性。2022年4月,标准制定过程中发现PGA的原料生产工艺路线
和生产厂家增加,为尽量包括不同路线技术产品,起草组提出将标准延迟一年,
并获批,之后,标准进一步组织起草单位和验证试验。
起草工作组在工作过程中广泛收集、分析国内外相关技术文献和资料,对聚
乙醇酸等情况作了深入调研,为标准条款的修改积累相关材料,明确了工作重点
和进程安排。
2.2形成标准草案稿
工作组收集目前国内外有关聚乙醇酸树脂的性能参数,同时,标准制定小组
2
通过大量的数据测试验证,研究讨论后形成标准草案。
2.3形成标准征求意见稿
形成标准草案后,工作组对标准草案进行讨论。形成标准征求意见稿。
2023年2月,组织召开了标准讨论会,再次明确总体要求和时间进度,布
置了验证实验进度。
起草组进行资料收集、标准的查阅和分析查阅了相关的国家标准、行业标准、
国际标准和国外先进标准。
在此基础上形成了本标准征求意见稿。
4主要参加单位和工作组成员及其所做的工作
本标准由中国神华煤制油化工有限公司、国能榆林化工有限公司、北京工商
大学、四川大学、清华大学、中石化(北京)化工研究院有限公司等单位共同参与
完成。
所做的工作:主要标准内容的拟定、标准试验方法的制定、试验方法改进及
技术指标的确认以及起草和验证实验。
(二)、标准编制原则和主要内容
1标准编制原则
本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写
规则》的要求进行编写。
本标准的编制注重环保性,在符合现行政策法规,与国内现行标准协调一致,
并充分考虑国内相关企业的生产技术水平和用户成本承受能力的前提下,制定了
了聚乙醇酸的物理力学性能指标。
2标准主要内容的论证
本标准规定了全生物降解聚乙醇酸(PGA)树脂的术语和定义、要求、试验
方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。
本标准适用于以乙醇酸(酯)或乙交酯为原料,经聚合得到的聚乙醇酸树脂。
2.1术语和定义
聚乙醇酸(Polyglycolicacid)
3
以乙醇酸(酯)或乙交酯为单体由化学合成得到的,具有图1所示化学结构
式的聚合物,又称聚羟基乙酸。
图1聚乙醇酸化学结构式
2.2物理力学性能
本标准规定了聚乙醇酸树脂的感官、密度、熔点、玻璃化转变温度、热变形
温度、熔体质量流动速率、含水率、断裂拉伸强度、拉伸模量、缺口冲击强度、
灰分及生物分解率。
2.3感官
聚乙醇酸树脂一般为淡黄色、白色至棕色颗粒,无异嗅,无异物。
2.4生物降解性能
产品生物降解性能应符合GB/T41010-2021的要求,相对生物分解率(相对
生物降解率)应不小于90%。
2.5密度
按GB/T1033.1-2008的A法-浸渍法规定进行测试,密度应为1.5~1.7g/cm3。
2.6玻璃化转变温度
按GB/T19466.2-2004进行,升温速率20℃/min。玻璃化转变温度应≥36℃。
2.7熔点
按GB/T19466.3-2004规定进行,升温速率20℃/min。熔点应为218~224℃。
2.8热变形温度
注塑试样按GB/T17037.1-2019规定进行,用GB/T17037.1-2019中的B型模
具制备80mm×10mm×4mm长条试样。按GB/T1634.2-2019进行测试,升温速率
为120℃/h,负载0.45MPa,跨距64mm。测得PGA的热变形温度应≥160℃。
2.9熔体质量流动速率(MFR)
按GB/T3682.1-2018中A法规定进行。试验温度为230℃,负荷2.16kg。本
标准根据验证试验结果,规定PGA熔体流动速率应为5~30g/10min
2.10断裂拉伸强度和拉伸模量
注塑试样按GB/T17037.1-2019规定进行,用GB/T17037.1-2019中的A型
4
模具制备符合GB/T1040.2-2006中1A型试样。注塑时应使用合适的保压压力以
获得无缺陷的试样样条。按GB/T1040.2-2022规定进行拉伸试验。拉伸速率为
50mm/min。测得PGA样条的拉伸强度应≥70MPa,拉伸模量≥6GPa。
2.11缺口冲击强度
注塑试样按GB/T17037.1-2019规定进行,用GB/T17037.1-2019中的B型模
具制备80mm×10mm×4mm长条试样。注塑时应使用合适的保压压力以获得无缺
陷的试样样条。按GB/T1843-2008进行,侧向平行冲击。测得PGA样条的缺口
冲击强度应≥2.5kJ/m2。
2.12含水率
按GB/T12006.2-2009中的B法规定进行,加热装置温度为80℃。含水量
≤0
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