GBT 20671.11-2026 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第11部分：合成聚合材料抗霉性测定方法标准立项发展报告

非金属垫片材料分类体系及试验方法第11部分：合成聚合材料抗霉性测定方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ClassificationSystemandTestMethodsforNon-metallicGasketMaterials—Part11:DeterminationofFungiResistanceofSyntheticPolymerMaterials摘要关键词：非金属垫片材料；合成聚合材料；抗霉性测定；标准制定；微生物侵蚀1引言1.1标准编制背景非金属垫片材料作为静密封领域的基础性功能材料，广泛应用于管道法兰连接、压力容器密封、泵阀填料等工业场景。随着现代工业向高温、高压、高湿及介质多样化方向发展，密封材料不仅需要具备优异的力学性能和密封性能，还必须具备良好的环境耐受性和长期服役稳定性。在众多环境影响因素中，微生物作用长期未受到足够重视。事实上，在湿热气候条件或特定工业环境中（如污水处理、食品加工、制药、海洋工程等），非金属垫片材料表面极易滋生各类霉菌。合成聚合材料（如橡胶、塑料及其复合材料）中所含的增塑剂、稳定剂、有机填料等组分，为微生物的生长发育提供了碳源、氮源及矿物质营养。霉菌菌丝可穿透材料表面，侵入材料内部结构，导致以下问题：-物理性能劣化：菌丝渗透引起材料内部微裂纹扩展，导致垫片强度、硬度及回弹性能显著下降；-化学降解加速：微生物代谢产生的有机酸、酶类物质可催化聚合物链断裂，加速材料老化；-密封功能失效：表面侵蚀和体积收缩造成密封面贴合度降低，引发介质泄漏；-卫生安全隐患：在食品、医药等对卫生条件有严格要求的行业，霉变材料可能成为污染源；-经济损失：因垫片提前失效导致的非计划停机维修，给企业造成巨大的直接和间接经济损失。然而，目前国内尚缺乏专门针对非金属垫片材料中合成聚合材料抗霉性能测定的统一试验方法标准。相关生产企业、检测机构及用户单位在评价材料抗霉性时，或参照ASTMG21、ISO846等国外标准，或因方法不同导致结果缺乏可比性。这种标准缺失的现状，严重制约了我国非金属垫片材料的质量评价体系建设和国际贸易技术交流。1.2标准编制必要性（1）完善标准体系的需要GB/T20671《非金属垫片材料分类体系及试验方法》是我国非金属垫片材料领域的基础性系列标准。目前已发布的部分涵盖了分类体系（第1部分）、压缩回弹试验方法（第2部分）等多项内容。然而，在材料耐久性评估方面，特别是针对微生物侵蚀的抗性评价，系列标准中尚属空白。本标准的制定将填补GB/T20671系列标准在微生物耐久性试验领域的缺项，使该标准体系更加系统和完善。（2）行业发展的迫切需求近年来，我国非金属垫片材料的年产量和消费量持续增长。随着“双碳”战略的深入推进，新能源、环保装备、海水淡化等新兴领域对高性能密封材料提出了更为严苛的要求。在上述应用场景中，材料长期处于温暖潮湿环境，霉变风险显著。行业亟需统一的抗霉性评价方法来指导材料配方设计、生产工艺控制及应用选型。（3）与国际接轨的需要ISO846《塑料——在真菌和细菌作用下的行为测定》和ASTMG21《合成聚合材料抗真菌性测定》已在国际范围内得到广泛应用。我国作为全球最大的密封材料生产和消费国之一，有必要在充分吸收国际先进经验的基础上，制定既与国际接轨又符合国情的抗霉性测试标准，以支撑国际贸易中的技术互认，减少技术性贸易壁垒。（4）强制性认证与市场监管的需要在特种设备、压力管道等安全相关领域，密封材料属于关键零部件。随着特种设备安全监管的日益强化，密封材料的环境耐久性能正逐步纳入产品质量监督抽查的范围。开展抗霉性测定标准的制定工作，有助于为市场监管提供统一的技术依据，提高监督抽查的科学性和公正性。2标准编制依据与原则2.1编制依据本标准的编制工作严格遵循我国标准化工作的法律法规和相关政策要求，以《中华人民共和国标准化法》为根本遵循，落实《国家标准化发展纲要》中“推进标准供给侧结构性改革，加强基础通用标准制定”的精神要求。同时，本标准的制定基于充分的技术研究和试验验证，建立在GB/T20671系列标准整体框架之下，确保与其他各部分标准在术语定义、试验条件表达、结果处理方式等方面保持协调一致。在技术内容方面，起草工作组广泛收集并系统研究了国内外相关标准资料，主要包括：-ISO846:2019*Plastics—Determinationofbehaviourundertheactionoffungiandbacteria—Evaluationbyvisualexaminationormeasurementofchangesinmassorphysicalproperties*-ASTMG21-15*StandardPracticeforDeterminingResistanceofSyntheticPolymericMaterialstoFungi*-GB/T19275-2003《材料在特定微生物作用下潜在生物分解和崩解能力的评价》-GB/T20671（所有部分）非金属垫片材料分类体系及试验方法-GB/T1040（所有部分）塑料拉伸性能的测定-GB/T2411《塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度（邵氏硬度）》2.2编制原则本标准的编制遵循以下四项核心原则：（1）协调一致性原则。作为GB/T20671系列标准的组成部分，本标准在结构编排、术语定义、试验条件表达和结果处理方式等方面与已发布各部分保持严格一致，避免在系列标准内部出现术语混乱和技术要求冲突的情况，方便标准使用者的查阅和应用。（2）科学先进性原则。标准技术内容的确定以充分的科学试验为基础，广泛吸收国内外先进研究成果，合理借鉴ISO、ASTM等成熟国际标准的方法框架和关键技术参数。起草工作组在编制过程中多次组织了实验室间的比对试验和验证试验，确保制定出的试验方法具有良好的重复性和再现性，以保障标准技术指标的先进性和方法的可靠性。（3）适用可操作性原则。在保证方法科学性的前提下，本标准充分考虑我国非金属垫片材料生产企业和第三方检测机构的实际试验能力与装备条件，合理设定试验周期、营养培养基配制方案、培养条件等技术参数，确保试验方法具有良好的可操作性和经济适用性，便于标准在行业内推广应用。（4）开放协调性原则。制定过程公开透明，充分吸收了科研院所、高等院校、生产企业、用户单位及检测认证机构等各方意见，在关键技术上达成行业共识，为标准发布后的有效实施奠定基础。3标准主要内容3.1标准适用范围本标准规定了非金属垫片材料中合成聚合材料抗霉性测定的试验方法，适用于以合成橡胶、塑料及其复合材料为基体，经压延、模压、挤出等工艺成型的非金属垫片材料的抗霉性能评价。对其他含有合成聚合组分的复合垫片材料，也可参照本标准执行。需特别说明的是，本标准适用的对象聚焦于材料中合成聚合组分本身的抗霉能力评价，与天然橡胶等天然高分子材料的生物降解性能评价在试验方法和评价目标上存在本质区别。前者着重于评价材料在霉菌作用下的耐受性保持能力，后者则关注材料的生物分解程度。3.2方法原理本标准采用直接接种培养法测定材料的抗霉性能，其方法原理基于以下科学逻辑：将规定尺寸的试样置于含有无机盐营养基质的培养基表面，通过将定量的标准试验霉菌孢子悬液均匀喷洒或涂布于试样表面及周围培养基上，在恒温恒湿条件下进行规定周期的培养。培养期满后，通过以下维度综合评定试样的抗霉等级：一是观察试样表面霉菌覆盖面积的比例，按照标准规定的分级图谱进行等级评定；二是根据试验前后试样外观变化（如变色、粉化、开裂等）、质量变化率或力学性能（如拉伸强度、断裂伸长率、硬度）保持率等指标进行综合评价。在试验周期设计上，本标准规定培养周期为28天，并根据材料应用需求设置了可选的延长周期（如56天），以模拟更长时间尺度下的霉菌侵蚀效应。3.3试验用菌种试验菌种的选择是本标准关键技术内容之一。综合国内外标准经验和我国的气候环境特征，确定以下标准试验菌种组合（见表1）：表1标准试验菌种列表|序号|菌种名称|学名|标准编号|在环境中的分布特征与侵蚀作用||:---:|:---|:---|:---|:---||1|黑曲霉|*Aspergillusniger*|AS3.3928|分布极为广泛，几乎存在于所有湿热环境中；代谢产生的有机酸和多种胞外酶（纤维素酶、蛋白酶等）对高分子材料具有显著的降解作用，是材料霉变的首要指示菌种||2|黄曲霉|*Aspergillusflavus*|AS3.3950|常见于土壤和空气，产酶能力较强，对含碳氢化合物的合成聚合材料具有明显侵蚀能力||3|绿色木霉|*Trichodermaviride*|AS3.2942|产纤维素酶能力突出，能分解多种天然和合成纤维材料，对含有纤维素组分的复合垫片侵蚀作用明显||4|球毛壳霉|*Chaetomiumglobosum*|AS3.4254|纤维素分解能力强，是评估纤维素含量较多材料抗霉性的必要菌种||5|出芽短梗霉|*Aureobasidiumpullulans*|AS3.3984|对涂料、塑料等高分子材料表面具有较强侵蚀能力，可导致材料表面变色和劣化||6|绳状青霉|*Penicilliumfuniculosum*|AS3.3872|分布广泛，对多种有机材料具有降解作用，在潮湿环境中尤为活跃|各菌种均应使用标准菌株，并在使用前通过纯化培养确认其活性和纯度。孢子悬液的制备应使用含有适当润湿剂（如0.1%吐温80溶液）的无菌水或无菌生理盐水配制，孢子浓度应调整为建议采用血球计数板或分光光度法进行标定确保可重复性。3.4试验设备与培养基本标准对试验设备提出了明确规定。培养箱应具备恒温恒湿控制功能，温度控制精度为±1°C，相对湿度控制在85%～95%，以确保霉菌的正常生长条件。试验所用营养盐培养基为查氏培养基（Czapek-Doxagar）改良配方。同时，为保证试验营养基质的有效性和菌种活力，标准要求在每次试验中同步设置阳性对照组（使用已知易霉材料作为对照），以验证试验条件和菌种活性满足要求；当阳性对照组表面霉菌覆盖面积比例低于90%时，该次试验判为无效，需重新进行试验。3.5试样制备标准对试样制备方法进行了具体规定。在试样尺寸方面，推荐采用方形试样，推荐尺寸为50mm×50mm，厚度为原产品实际厚度。每个试验条件至少需5个平行试样。当样品为板材但厚度超过5mm时，应单面加工至（2.0±0.2）mm的厚度后再裁切试样。对于表面具有异形结构或覆合层的垫片材料，建议保持原表面状态进行试验。试样在进行试验前，需用适宜溶剂（如体积分数不低于70%的乙醇溶液）对试样表面进行清洁消毒处理，以去除脱模剂、油脂、灰尘等可能影响菌种附着的表面污染物，然后置于无菌条件下自然干燥不少于24小时。3.6试验步骤试验步骤规定了从接种到结果评定的完整操作流程：（1）培养基准备：将灭菌后的营养盐培养基在无菌条件下倾倒于培养皿中，每个培养皿约20mL～25mL，待凝固后备有。培养基表面应平整，无气泡和明显水膜。（2）接种：将处理好的试样水平放置于培养基表面中央，使其与培养基表面紧密接触。用移液器吸取配制好的混合孢子悬液，均匀滴加于试样表面及试样周围的培养基表面区域，每个培养皿的总接种量一般为1.0mL±0.1mL。接种后将培养皿盖好，在超净工作台内放置一定时间使接种液表面稍干。（3）培养：将接种后的培养皿置于恒温恒湿培养箱中，在温度（28±2）°C、相对湿度不小于85%的条件下培养28天。培养期间应定期检查培养皿内的湿度状况，防止培养基干裂。阳性对照组和空白对照组应在完全相同的条件下同步培养。（4）观察与评定：培养期满后，将培养皿从培养箱中取出，立即在放大镜或体视显微镜下观察并记录试样表面和周围培养基上霉菌的生长状况，按照标准规定的评级标准进行评定。3.7结果评定与等级划分本标准将材料抗霉性按0～4级进行分级评价，各等级的定义如下：-0级：试样表面及周边培养基上未见霉菌生长。表示材料具有优异的抗霉性能。菌丝生长完全被抑制或孢子未萌发，试验区域表面显微镜下观察（放大50倍）仍未见菌丝或孢子。-1级：霉菌仅在试样周边培养基上有微弱生长，试样表面无霉菌覆盖痕迹，霉菌生长面积占试样周边培养基面积的比例小于10%。表明材料不会促进霉菌蔓延。-2级：试样表面霉菌覆盖面积比例小于25%，霉菌菌落呈散落斑点状分布，未形成连续菌苔。显示材料具有一定程度的抗霉性或仅轻微促进霉菌生长。-3级：试样表面霉菌覆盖面积比例约为25%～50%，霉菌在试样表面呈岛状或连续片状生长。说明材料抗霉性较差，较易受到霉菌侵蚀。-4级：试样表面霉菌覆盖面积比例大于50%，或在试样表面形成连续致密的菌苔覆盖层。表示材料不具备抗霉性，极易被霉菌侵蚀。3.8试验报告试验报告应包含完整的信息要素，以满足结果可追溯和复现的要求。报告至少需包括以下内容：样品名称、规格型号、生产单位及批号等基本信息；试样制备方法（包括表面处理方式及厚度调整情况）；试验采用的菌种组合及孢子浓度；培养条件和培养周期；各平行试样及对照组的观测结果；最终抗霉等级评定结果；偏离本标准规定的任何细节以及可能影响试验结果的各种异常现象。4标准实施的意义与预期效果4.1完善了非金属垫片材料性能评价标准体系本标准的制定填补了GB/T20671系列标准在抗微生物侵蚀性能评价领域的空白，使该系列标准从传统的物理力学性能试验领域向环境耐久性试验领域实现了重要拓展。标准发布实施后，非金属垫片材料的质量评价将由单一的物理机械性能维度扩展到涵盖化学耐受性、热老化性和抗微生物性在内的多维综合性能评价体系，为材料的全生命周期质量管控提供更加全面的技术支撑。4.2为产品选材和工程设计提供科学依据通过在标准层面建立起统一、科学的抗霉性评价方法，工程设计人员可根据具体应用环境的微生物威胁等级，参考标准中的抗霉性等级划分，进行科学的材料选型和密封系统设计。例如，在湿热气候地区的户外管道法兰连接中，宜选用抗霉等级不低于1级的垫片材料；在食品加工和制药行业等有严格卫生要求的场景中，应选用0级材料。4.3促进产业