ICS83.080.01 Y28 中华人民共和国国家标准 GB/T30293—2013 生 物制造聚羟基烷酸酯 Polyhydroxyalkanoates(PHA)bybiomanufacturing 2013-12-31发布 2014-08-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由国家标准化管理委员会提出。 本标准由全国生物基材料及降解制品标准化技术委员会(SAC/TC380)归口。 本标准起草单位:宁波天安生物材料有限公司、北京工商大学、天津国韵生物材料有限公司、国家塑 料制品质量监督检验中心(北京)。 本标准主要起草人:张敏、沈华、陈学军、张谦、侯哲、李字义。 ⅠGB/T30293—2013 引 言 以天然植物原料为主要原料,利用生物发酵工程技术生产的聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoates,简 称PHA),通过改变菌种、碳源和对培养过程中的条件控制,可制备不同结构的PHA,满足各种功能 需要。 PHA是一类材料的总称,其结构通式可表达为: 其中:m=1,2或3,大多数情况下,m=1,即3-羟基烷酸酯(3-HA);当R=甲基时,PHA为聚-3-羟 基丁酸酯(PHB);当R=乙基时,为聚-3-羟基戊酸酯(PHV);当R=丙基时,为聚-3-羟基己酸酯 (PHH)……。已发现的最大的R基为壬基,即单体为3-羟基十二酸。m=2,无支链,PHA为聚-4-羟 基丁酸酯(P-4HB),同时,控制培养条件和碳源,细菌还能产生两种或两种以上单体形成的共聚物如聚- 3-羟基-丁酸-戊酸酯(PHBV)、聚-3-羟基丁酸-己酸酯(PHBH)、聚-3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯[P(3, 4HB)]、PHBVH(聚-3-羟基丁酸-3-羟基戊酸-3-羟基己酸酯)等。 ⅡGB/T30293—2013 生物制造聚羟基烷酸酯 1 范围 本标准规定了聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)产品的要求、试验方法、检验规则、标 志、包装、运输和贮存。 本标准适用于采用微生物发酵法生产的PHA家族中的聚-3-羟基丁酸酯(PHB)、聚-3-羟基-丁酸- 戊酸酯(PHBV)(HV≤12%)、聚-3羟基丁酸-己酸酯(PHBH)(HH≤15%)、聚-3-羟基丁酸-4-羟基丁酸 酯[P(3,4HB)](4HB≤15%)。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T601 化学试剂 标准滴定溶液的制备 GB/T1033.3—2010 塑料 非泡沫塑料密度的测定 第3部分:气体比重瓶法 GB/T1632.1—2008 塑料 使用毛细管黏度计测定聚合物稀溶液黏度 第1部分:通则 GB/T3682—2000 热塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定 GB/T8885—2008 食用玉米淀粉 GB/T9345.1—2008 塑料 灰分的测定 第1部分:通用方法 GB/T14190—2008 纤维级聚酯切片(PET)试验方法 GB/T19276.1—2003 水性培养液中材料最终需氧生物分解能力的测定 采用测定密闭呼吸计 中需氧量的方法 GB/T19276.2—2003 水性培养液中材料最终需氧生物分解能力的测定 采用测定释放的二氧 化碳的方法 GB/T19277.1—2011 受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定 采用测定释放的二 氧化碳的方法 第1部分:通用方法 GB/T19277.2—2013 受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定 采用测定释放的二 氧化碳的方法 第2部分:用重量分析法测定实验室条件下二氧化碳的释放量 GB/T19466.3—2004 塑料 差示扫描量热法(DSC) 第3部分:熔融和结晶温度及热焓的测定 GB/T20197 降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求 SN/T3003—2011 塑料 聚合物的热重分析法(TG) 一般原则 3 要求 3.1 感官 PHA为白色粉末,无明显异味。 3.2 理化指标 PHA的理化指标应符合表1中规定。 1GB/T30293—2013 表1 PHA理化指标 项 目要 求 PHBPHBV (HV≤12%)P(3,4HB) (4HB≤15%)PHBH (HH≤15%) 水分及挥发物/% ≤ 0.50 三氯甲烷不溶物/% ≤ 2.50 含氮量/% ≤ 0.25 灰分/% ≤ 0.30 密度/(g/cm3) 1.22~1.25 1.18~1.28 1.10~1.20 相对生物分解率/% ≥ 90 熔体质量流动速率/(g/10min) 1~5 1~5 1~10 1~5 特性黏度/(dL/g)三氯甲烷溶剂≥ 2.8 2.8 1.6 1.2 混合溶剂 ≥ 3.5 3.5 2.8 2.1 熔融温度/℃ 165~180 165~180 110~160 100~150 热分解温度a/℃ ≥ 240 240 240 240 有机溶剂含量b/(mg/kg) 不得检出 a热失重质量损失为5%的温度。 b以含卤素的有机化合物、醛类和二甲基甲酰胺含量计,主要种类参见附录A。 4 试验方法 4.1 水分及挥发物 4.1.1 试验仪器 试验仪器包括: a) 称量皿:直径90mm,高度大于15mm的带盖称量皿; b) 电热鼓风干燥箱:90℃±1℃; c) 分析天平:0.0001g。 4.1.2 测定方法 称取3g左右PHA粉料样品,放入烘干至恒重的称量皿内,在90℃电热鼓风干燥箱内烘4h,放入 干燥器中冷却至室温后称重,再放入热鼓风干燥箱内烘0.5h,冷却后称重,直至前后两次称量之差 ≤0.0003g,即为恒重,记下最终的称量结果。 4.1.3 结果计算 按式(1)计算: X1=[m-(m1-m2)]/m×100…………………………(1) 式中: X1———水分及挥发物,%; 2GB/T30293—2013 m———称取PHA的质量,单位为克(g); m1———烘干后已恒重PHA和称量皿的共同质量,单位为克(g); m2———已恒重称量皿的质量,单位为克(g)。 4.2 三氯甲烷不溶物 4.2.1 试剂及仪器 试剂及仪器包括: a) 三氯甲烷(氯仿)(AR); b) 具塞磨口三角瓶:100mL; c) 3号砂芯漏斗:60mL; d) 球形玻璃冷凝管; e) 抽滤瓶:1000mL; f) 恒温水浴锅:64℃±0.5℃; g) 真空泵:(最大真空度0.98MPa); h) 电热鼓风干燥箱:90℃±1℃; i) 分析天平:0.0001g; j) 容量瓶:50mL。 4.2.2 测定方法 按以下步骤进行: a) 把3号砂芯漏斗放入90℃电热鼓风干燥箱内烘干至恒重,记下为m3; b) 称取4.1.2中的烘干样PHA约0.3g(精确至0.0001g),记为m0,放入磨口三角瓶中,再加入 50mL三氯甲烷,连接好球形玻璃冷凝管,在64℃水浴锅中回流2h,撤下球形玻璃冷凝管(必 要时,可采用100mL耐压瓶,代替磨口三角瓶,在90℃水浴锅加热2h); c) 将上述溶解好的溶液倒入a)中的3号砂芯漏斗中,用真空泵抽滤,用少量三氯甲烷将磨口三 角瓶冲洗2次,并倒入砂芯漏斗中抽滤至干; d) 把抽滤过的砂芯漏斗放入90℃干燥箱内烘2h,放入干燥器中,冷却后称重,记下质量为m4。 4.2.3 结果计算 结果按式(2)计算: X2=[(m4-m3)]/m0×(1-X1)×100………………………(2) 式中: X2———不溶物含量,%; X1———水分及挥发物,%; m4———抽滤过的砂芯漏斗烘干的质量,单位为克(g); m3———砂心漏斗的质量,单位为克(g); m0———称取干燥的PHA质量,单位为克(g)。 4.3 含氮量 按GB/T8885—2008中4.5方法测定。选用0.025mol/L硫酸标准溶液(按GB/T601配制与标定)。 4.4 灰分 按GB/T9345.1—2008方法测定。所取的试样量为10g~15g,灼烧温度为750℃±25℃,在灼 3GB/T30293—2013 烧前需进行预灰化,即把坩埚放在电热板上小心加热(注意不能产生明火),直至样品完全碳化。 4.5 特性黏度 4.5.1 三氯甲烷溶剂 按GB/T1632.1—2008方法测定。使用PHA三氯甲烷不溶物测定方法中的抽滤液10mL,使用 毛细管内径为0.4mm~0.5mm的乌氏黏度计,测试温度为30℃±0.1℃。 4.5.2 混合溶剂 按GB/T14190—2008方法测定。使用苯酚/1,1,2,2-四氯乙烷(质量比50∶50)混合溶剂,在 95℃水浴中溶解20min~40min,使用毛细管内径为0.8mm~0.9mm乌氏黏度计,测试温度为 25℃±0.1℃。 4.6 有机溶剂含量(主要有机溶剂种类参见附录A) 4.6.1 仪器 4.6.1.1 毛细管气相色谱仪(程序升温),配有氢火焰离子化检测器(FID)。 4.6.1.2 顶空瓶、顶空进样器。 4.6.2 试验条件 采用毛细管气相色谱(程序升温)、氢火焰离子化检测器(FID)测定。取2g~3gPHA粉料在110℃ 加热30min,可挥发组分经气相色谱检测,样品中应不含有附录A中的有机溶剂。 顶空进样器条件:顶空瓶加热温度:100℃;进样温度:120℃;传输线温度:120℃;样品预热平衡时 间:30min;顶空加压时间:0.2m