服务介绍｜国际绿色供应链加速生物基属性验证，高分子材料生物基碳含量检测方案

一、从生物基材料到绿色产品，如何科学证明生物基含量？

随着全球绿色低碳转型加速，生物基高分子材料正逐步进入汽车、电子电气、包装、纺织及日用消费品等领域。以生物质资源部分替代石油基原料，已成为高分子材料产业推动原料绿色化的重要方向。

然而，使用了生物基原料，并不等于最终产品中的生物基含量能够直接确认。共混改性及复合材料生产中，生物基与化石基组分可能共存；部分产品甚至具有相同的聚合物分子结构，仅凭常规成分分析难以判断碳元素来源。与此同时，国际市场对生物基产品属性声明及其可验证性提出了更明确的要求。

▼ 表1 国际生物基认证及标签体系要求（依据各认证机构公开 信息归纳；具体以其最新规则为准）

这些体系的侧重点并不相同：USDA BioPreferred关注产品的生物基含量；ISCC PLUS强调可持续原料的供应链追溯；OK biobased等标签则侧重产品生物基属性的评价。共同趋势是：生物基属性需要科学、可验证的数据支撑。

1.2 常规材料检测为何不能替代生物基碳检测？

生物基聚乙烯（Bio-PE）与传统石油基聚乙烯（PE）可以具有相同的聚合物分子结构。FTIR、热分析等测试能识别化学组成和材料性能，却难以直接辨别材料中的碳来自现代生物质还是化石原料。¹⁴C核素定量分析利用碳同位素组成的差异，为原料碳来源识别提供重要依据。

二、生物基碳含量如何测定？¹⁴C是关键

自然界中的碳主要包括稳定同位素¹²C、¹³C及具有放射性的¹⁴C。现代生物质参与自然碳循环，因此存在一定水平的¹⁴C；而石油、天然气等化石资源经过漫长地质演化，¹⁴C通常已衰变至极低水平。通过¹⁴C活度测量、背景校正及现代碳参考水平换算，可依据标准计算材料的生物基碳含量。

需要注意：生物基碳含量不等于整件材料的生物基质量含量，也不代表材料可生物降解，更不能单独推断产品生命周期碳排放。对于含碳酸钙、炭黑等组分的样品，应确认计算基准及前处理方法。

三、技术方案

3.1 适用标准

两项标准为塑料材料及相关产品的生物基碳含量测定提供依据；具体样品是否适用，应结合其化学组成、状态与实验室已验证的方法确认。

3.2 检测流程与原理

结合国高材分析测试中心现有Hidex 600 OX燃烧炉、14Culp苯合成仪和Hidex ULLA超低本底液体闪烁计数仪，已形成样品预处理、燃烧氧化、CO₂收集与净化、测量样品制备、¹⁴C活度测量及标准化计算的分析流程。

路线一（CO₂吸收）：样品经燃烧氧化，产生的CO₂经收集、净化后由吸收体系吸收并制备闪烁计数样品。

路线二（苯合成）：CO₂经进一步化学转化制成苯测量样品，再开展低本底液体闪烁计数。具体路线取决于样品类型、预计含量及方法适用性。部分符合条件的液体样品可另行评估直接LSC测量。

▲ 图1 技术路线

3.3 核心检测设备与参数

Hidex 600 OX燃烧炉：用于检漏、进样、燃烧氧化及气体收集。技术参数：最高温度1000℃、¹⁴C残留率0.1%、¹⁴C回收率99%。

14Culp苯合成仪：用于¹⁴C测量样品的苯合成前处理。技术参数：最大处理量5g碳、极限真空度0.33mbar、苯转化率60%—90%、¹⁴C本底小于4cpm。

Hidex ULLA超低本底液体闪烁计数仪：利用三光电倍增管探测结构及TDCR等计数技术，测量¹⁴C放射性活度并开展适用的淬灭校正。技术参数：未淬灭条件下¹⁴C计数效率可达97%；该指标不能作为所有样品的计数效率保证。

四、哪些高分子材料需要生物基碳含量检测？

例如汽车用增强尼龙可能同时含有生物基聚合物、玻璃纤维及其他添加剂，其生物基碳比例应按规定碳基准进行评价，不能直接等同于生物基聚合物在整件制品中的质量比例。

五、生物基碳含量检测能为企业解决哪些问题？

5.1 原料验证：确认生物质来源碳比例

对于采购的生物基树脂、单体和改性材料，¹⁴C检测可提供独立的碳来源比例数据，辅助原料验收、供应商评价和批次比较。

5.2 配方研发：量化不同配方的生物基碳含量

对生物基和化石基组分的不同共混配方开展检测，并结合力学、热学及流变性能测试，可支持企业综合评价生物基原料替代比例、加工表现与性能平衡。

5.3 产品评价：为绿色属性声明提供数据依据

依据GB/T 39715.2—2021及ISO 16620-2:2019方法A获取的数据，可为产品技术资料、采购沟通和生物基属性评价提供参考。涉及USDA、ISCC PLUS、OK biobased等体系时，需独立核实其认可的检测方法与机构要求；不得将一般检测报告直接表述为认证证明。

5.4 质量管理：跟踪不同批次的一致性

定期检测生物基碳比例，可辅助监测原料来源与配方组成变化，为批次管理和质量控制提供补充数据。

六、国高材分析测试中心：以¹⁴C分析技术赋能生物基材料创新

围绕生物基高分子材料从原料验证、配方研发到产品应用的技术需求，国高材分析测试中心开展生物基碳含量检测服务。依托燃烧氧化、CO₂吸收、苯合成和超低本底液体闪烁计数能力，为生物质来源碳的定量评价提供技术支持。

建议送检企业提供样品名称、状态、主要组成、预估生物基碳比例以及是否含无机填料、炭黑或特殊添加剂等信息。实验室将结合样品特征确认前处理路径、送样量、检测周期及结果表达方式。

以科学检测量化生物基属性，以可靠数据支持绿色材料创新。国高材分析测试中心持续为高分子材料企业提供专业的材料检测与评价服务，助力绿色原料应用和产品技术升级。