ISO 19984-22025 橡胶和橡胶制品 - 生物基含量的测定 - 第2部分生物基碳含量标准立项发展报告

橡胶和橡胶制品生物基含量的测定第2部分：生物基碳含量标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Rubberandrubberproducts—Determinationofbiobasedcontent—Part2:Biobasedcarboncontent摘要随着全球对可持续发展和绿色经济的日益重视，生物基材料在橡胶工业中的应用受到广泛关注。准确测定橡胶及其制品的生物基含量，对于验证产品环保属性、推动碳减排以及应对国际贸易绿色壁垒具有重要意义。国际标准化组织（ISO）于2025年6月6日正式发布了ISO19984-2:2025《橡胶和橡胶制品生物基含量的测定第2部分：生物基碳含量》标准，为全球橡胶行业提供了统一规范的生物基碳含量测试方法。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、适用范围及行业影响，重点分析了其基于¹⁴C同位素分析（AMS法和LSC法）的技术路线，阐述了该标准在推动橡胶产业绿色转型、支持生物基材料认证和碳足迹核算方面的关键作用。报告指出，ISO19984-2:2025的发布填补了橡胶领域生物基碳含量测定国际标准的空白，为全球橡胶行业提供了统一的技术依据，对促进橡胶产业向低碳化、可持续方向转型具有重要的里程碑意义。未来，随着生物基橡胶材料市场的持续扩大和碳达峰、碳中和目标的深入推进，该标准有望在更广泛的领域发挥引领作用。关键词：橡胶；生物基含量；生物基碳含量；¹⁴C同位素分析；加速器质谱法；液体闪烁计数法；国际标准Keywords:Rubber;Biobasedcontent;Biobasedcarboncontent;¹⁴Cisotopeanalysis;AcceleratorMassSpectrometry(AMS);LiquidScintillationCounting(LSC);InternationalStandard1引言1.1立项背景在全球气候变化和资源环境约束日益加剧的背景下，减少对化石资源的依赖、发展生物基材料已成为全球橡胶工业转型升级的重要方向。生物基橡胶是指利用可再生生物质资源（如天然橡胶、生物基合成橡胶等）制备的橡胶材料，其推广应用有助于减少温室气体排放、降低对石油资源的依赖。然而，如何科学、准确地测定橡胶产品中的生物基含量，长期以来缺乏统一的国际标准，导致市场上“生物基”标识的可信度参差不齐，制约了行业的健康发展。ISO/TC45（橡胶与橡胶制品技术委员会）在充分调研行业需求的基础上，于2020年前后启动了生物基含量测定系列标准的编制工作。经过多轮国际协商和技术论证，ISO19984-2:2025于2025年6月6日正式发布，为橡胶及橡胶制品中生物基碳含量的测定提供了国际公认的技术方案。1.2标准定位ISO19984-2:2025是ISO19984系列标准的第2部分，聚焦于生物基碳含量的测定。该标准确立了基于放射性碳（¹⁴C）分析的测试方法，能够有效区分生物基碳与化石基碳——这一方法基于自然界中生物基材料含有特定比例放射性碳同位素（¹⁴C），而化石基材料经漫长地质年代后¹⁴C已完全衰变的基本原理。本标准的发布填补了橡胶领域生物基含量测定国际标准的空白，为橡胶产业链各环节（包括原料供应商、制造商、检测机构、认证机构和终端用户）提供了统一的技术标尺。2标准适用范围ISO19984-2:2025适用于天然橡胶、合成橡胶及其制品中生物基碳含量的测定，涵盖包含以下类型的材料：-天然橡胶：包括天然胶乳、烟片胶、标准胶等各类天然橡胶产品；-生物基合成橡胶：利用生物基单体（如生物基丁二烯、生物基异戊二烯等）合成的橡胶；-橡胶助剂：含生物基成分的填料、增塑剂、硫化剂等；-橡胶制品：轮胎、胶管、胶带、密封件、胶鞋等各类成品。该标准在设计时既考虑了对原料的测试，也兼顾了对终端产品的分析检测，适用范围广。值得注意的是，在进行产品测试时，需结合ISO19984-1（总则和术语部分）来确定合理的取样方案和结果计算方式。3标准主要技术内容3.1规范性引用文件本标准的实施需结合以下关键标准文件进行：-ISO19984-1：橡胶和橡胶制品生物基含量的测定第1部分：总则和术语-ISO14064-1：温室气体排放核算与报告-ISO16620-2：塑料生物基含量第2部分：生物基碳含量的测定-ASTMD6866：用放射性碳分析法测定天然材料中生物基含量的标准试验方法其中，ISO19984-1规定了生物基含量的定义、术语体系、测试的总原则和报告要求，是本标准的基础性文件；ASTMD6866为¹⁴C分析方法提供了成熟的程序参考，是技术方法的重要借鉴来源。3.2术语和定义标准中明确给出了以下核心术语的定义：-生物基含量：材料或产品中来源于生物质的碳占材料或产品总碳的质量百分比；-生物基碳含量：材料中来自生物质资源的碳元素质量占材料中总碳元素质量的比例；-生物质：来源于活的或近期死亡的生物体的物质，包括植物、动物及其衍生物；-¹⁴C同位素：碳的放射性同位素，半衰期约5730年，在自然界中微量存在。3.3测试原理本标准的核心测试原理是基于生物基材料与化石基材料中¹⁴C含量的本质差异。具体而言：-生物基材料中的碳来自大气二氧化碳（通过光合作用固定），而大气中¹⁴C与¹²C的比例在自然界中保持相对恒定（现代碳标准值为100%现代碳）；-化石基材料（石油、煤炭等）经数百万年地质演化，其原始¹⁴C已完全衰变殆尽，¹⁴C含量趋近于零。因此，通过精确测量样品中¹⁴C的浓度，可以准确计算出样品中生物基碳所占的比例。公式表达为：生物基碳含量（%）=样品中¹⁴C/¹²C比值÷现代碳标准中的¹⁴C/¹²C比值×100%3.4仪器与设备标准规定了以下主要测试设备的技术要求：1)加速器质谱仪（AMS）：具有高灵敏度和精度，检测限可达10⁻¹⁵级别，适用于微量样品的精确测量；2)液体闪烁计数器（LSC）：适用于常规批量测试，成本相对较低，精度满足一般检测需求。此外，标准还规定了样品制备所需的设备（如燃烧装置、石墨化装置等）和辅助器材的技术参数要求。3.5样品制备-取样：需确保样品具有代表性，对于不均匀材料需增加取样点；-预处理：去除样品中的无机碳和挥发性有机杂质，通常在真空或惰性气氛下进行；-燃烧氧化：在纯氧气氛中使样品完全燃烧，将有机碳转化为CO₂；-纯化：去除燃烧产物中的杂质气体（如SO₂、NOₓ等）；-石墨化/混合：对于AMS法，需将CO₂转化为石墨靶；对于LSC法，需将CO₂吸收到闪烁液中。3.6测试方法与步骤3.6.1加速器质谱法（AMS法）AMS法具有灵敏度高、所需样品量小的特点，是本标准推荐的首选方法。主要步骤包括：-样品在封闭系统中高温燃烧（约800-1000°C），将有机碳转化为CO₂；-纯化后的CO₂在氢气和铁催化剂作用下还原为石墨（约600°C）；-石墨靶在加速器质谱仪中进行¹⁴C/¹²C比值测量；-测量结果经同位素分馏校正后，计算生物基碳含量。3.6.2液体闪烁计数法（LSC法）LSC法设备成本较低，适合实验室常规检测。主要步骤包括：-样品燃烧产生的CO₂被碱性吸收液（如Carbosorb）吸收；-加入闪烁液混合后，在液体闪烁计数器中测量放射性活度；-通过标准曲线或比对照法计算生物基碳含量。两种方法各有优势，标准建议实验室根据设备条件、样品特征和精度要求选择合适的方法。3.7结果计算与表示测试结果以百分数表示，需同时报告以下信息：-生物基碳含量（%）；-测试方法的类别（AMS法或LSC法）；-样品的不确定度范围；-标准物质的校准信息。3.8精密度与准确度标准附录中给出了多种典型橡胶材料的实验室间比对数据：-对于天然橡胶含量较高的样品（生物基碳含量>80%），重复性标准偏差≤2%；-对于低生物基含量样品（<10%），检测限可达1%以下；-两种方法的实验室间再现性差异一般在±3%以内。4主要参与单位介绍ISO19984-2:2025的制定汇聚了全球多个国家的技术力量，其中中国石油化工股份有限公司北京化工研究院（以下简称“北化院”）作为ISO/TC45国内对口单位的核心成员，全程参与了本标准的制定工作，并在技术方案论证和试验验证等方面做出了重要贡献。北化院成立于1956年，是中国石化直属的最高水平化工科研机构，长期从事橡胶弹性体新材料、高分子材料改性与测试技术等领域的研究开发。北化院拥有国家橡胶助剂工程技术研究中心、国家合成橡胶质量监督检验中心等国家级科研平台，在橡胶材料的结构表征与性能测试方面积累了丰富的研究经验。近年来，北化院率先在国内开展了生物基橡胶材料的合成与应用研究，建立了基于¹⁴C分析的生物基含量检测能力，为该标准的制定提供了大量的试验数据和实践经验。在ISO19984-2的制定过程中，北化院积极参与了标准草案的讨论修订、实验室间比对试验和测试方法验证等工作。特别是在AMS法测试条件优化、天然橡胶基体效应消除等关键技术环节提出了建设性的技术方案。北化院的参与不仅提升了中国在橡胶领域国际标准化工作中的话语权，也为推动国内生物基橡胶产业的技术进步和标准应用提供了重要支撑。5标准实施的意义与影响5.1推动橡胶行业绿色低碳转型在碳达峰、碳中和目标的全球共识下，橡胶工业作为传统高耗能产业，面临着巨大的减排压力。生物基橡胶以其可再生、低碳排放的特性，被视为橡胶工业绿色转型的重要路径。本标准的发布为生物基橡胶产品的碳含量提供了可量化、可验证的检测手段，有助于企业科学评估产品的环保属性，推动绿色橡胶产品的研发和市场推广。5.2规范生物基橡胶市场秩序当前全球生物基橡胶市场快速增长，但“生物基”标识的使用缺乏统一规范，市场上存在概念混淆、标识滥用等现象。本标准通过确立统一的测试方法和评价基准，为市场监管提供了技术依据。获认证产品可在包装和宣传中使用“生物基含量XX%”的规范化表述，消费者和采购商也可据此做出更为理性的选择。5.3支持碳足迹核算与碳标签制度建设生物基碳含量是核算橡胶产品碳足迹的关键参数之一。本标准提供的高精度测试数据可直接应用于生命周期评价（LCA）模型中，为碳足迹核算提供数据基础。同时，欧盟碳边境调节机制（CBAM）等贸易政策的实施，使碳数据的国际互认需求日益迫切，本标准的发布有助于在这一领域建立国际互认的技术基础。5.4为企业绿色采购和供应链管理提供依据下游企业（如轮胎制造商、汽车厂商等）在选择原材料时，可通过依据本标准出具的检测报告，筛选符合绿色采购要求的生物基橡胶供应商。同时，品牌企业也可通过供应链上下游的检测数据传递，建立全链条的生物基含量追溯体系，满足终端消费者对可持续产品的信息披露需求。6结论与展望ISO19984-2:2025的发布是橡胶领域生物基含量测定标准化进程中的重要里程碑。该标准提供了科学、准确、可操作的生物基碳含量测定方法，为橡胶产业链各方提供了统一的技术语言和评价工具。展望未来，随着生物基橡胶材料种类的不断增加和应用领域的持续拓展，生物基含量测定标准体系仍需进一步完善。标准化工作应向以下方向持续深化：-多组分体系：针对含有多种碳源（天然橡胶+生物基合成橡胶+化石基填料）的复杂橡胶体系，开发更精密的解析方法；-在线检测：发展快速、便携的在线检测技术，满足生产过程实时监控的需求；-方法联用：将¹⁴C方法与红外光谱、热分析等手段联用，提升检测效率和信息量；-国际互认：推动与欧盟、美国等主要经济体在生物基含量检测领域的标准互认。可以预见，ISO19984-2:2025将在全球橡胶产业的绿色转型进程中发挥关键的支撑作用，为构建可持续的橡胶工业体系提供坚实的技术保障。参考文献[1]ISO19984-2:2025,Rubberandrubberproducts—Determinationofbiobasedcontent—Part2:Biobasedcarboncontent[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2025.[2]ISO19984-1,Rubberandrubberproducts—Determinationofbiobasedcontent—Part1:Generalprinciplesandterminology[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization.[3]ISO16620-2,Plastics—Biobasedcontent—Part2:Determinationofbiobasedcarboncont