生物表面活性剂的标准和检测方法

生物表面活性剂的标准和检测方法

目录

欧洲前言 (3)

引言 (4)

1 范围 (6)

2 参考规范 (6)

3 专业术语和定义 (6)

4 表面活性剂概述 (7)

5 性能 (7)

5.1 一般性能 (7)

5.2 技术性能指标 (8)

5.2.1 化学组成 (8)

5.2.2 溶解度 (8)

5.2.3 表/界面张力 (8)

5.2.4 发泡性能 (8)

5.2.5 湿润性 (8)

5.2.6 乳化性能 (9)

6 健康、安全和环境要求 (9)

7 与化学品或表活相关的其他欧盟法规 (9)

7.1概论 (9)

7.2表面活性剂的分类 (10)

7.3分析方法 (11)

8可持续性 (11)

9 降解性 (11)

10 声明和产品标签 (12)

欧洲前言

这份文档由法国标准协会组织的技术委员会CEN/TC 276“表面活性剂”秘书处编制。

本文档目前已经递交投票。

本文档已被欧洲委员会和欧洲自由贸易协会授权给欧洲标准化委员会（CEN）。

本文档已被授权给欧盟委员会寄至欧洲标准化委员会以用于生物基产品溶剂和表面活性剂的欧洲标准发展。

引言

生物基材料已经在表面活性剂生产上应用了数千年。例如，人类所使用的第一种表面活性剂，就是完全基于生物性的肥皂。随着二十世纪初现代表面活性剂的出现，以石油化工为主的原材料也成为人们关注的热点。他们提供了更广泛的意义上调整表面活性剂各种应用性能的机会。

在过去的几十年中，出现了新的生物基表面活性剂原料。对生物基产品潜在利益兴趣增加的原因与化石资源的消耗和气候变化相关。

由于对生物基产品在能源应用方面不同于食品、饲料以及生物生物质的关注，意识到对生物基产品通用标准的需求，欧洲委员会发布了M/492命令，从而由CEN/TC 411开发了一系列的标准。

CEN/TC 411“生物基产品”的标准在以下方面提供一个共同的基础：

—常用术语

—生物基含量测定

—生命周期评价（LCA）

—可持续性方面的问题

—申报工具。

重要的是要了解是“生物基产品”涵盖了什么以及如何使用。“生物基”是指“全部或部分来自生物质”。重要的是要表征产品中所包含的生物质的量，例如，其（总）生物基或生物基碳含量。

产品的生物基内容自身不会提供对环境的影响或产生持续性的环境影响，这可以通过生命周期清单（LCI）、生命周期评价LCA以及可持续性标准来进行评估。此外，认证与申报的一个协调框架促进形成了基于生物价值链的透明和明确的沟通。

为了打破生物基产品如生物表面活性剂的水平标准，欧洲委员会发布命令M/491，从而促使CEN/TC 276开发标准。发展本技术规范的目的在于履行命令M/491的部分任务，即描述生物表面活性剂的技术要求。本技术规范中由CEN/TC 411公布的“生物表面活性剂”的标准与水平标准是互补的。

表面活性剂产品具有降低界/表面张力、润湿表面、悬浮固体、乳化油脂的能力。在

欧洲，成千上万的生产商、制造商以及几乎每一个欧洲居民每天都在消费或工业应用领域使用表面活性剂。表面活性剂生产行业主要由跨国公司组成。中小企业是跨国公司的下游用户。

表面活性剂可以由化石燃料和可再生碳原料生产。总而言之，用于表面活性剂生产的原油用量低于世界原油消费总量的1%以下。

最后，这份技术报告/规格/标准的方法旨在于加强和协调“生物表面活性剂”的声誉以及客户对本产品的信心。

1 范围

这个技术规范对于生物基表面活性剂的性能，规范，应用类别和测试方法等方面提出了要求。此规范制定了生物基表面活性剂的特性和详细要求，它们是否满足以下条件：——在相关性能方面符合要求

——一般表面活性剂在健康，安全和环境方面的要求同样适用于生物表面活性剂;

——来自特定百分比的生物量

——至少遵守类似的可持续表面活性剂标准

化学品注册，评估，授权和限制的监管标准也适用于生物基表面活性剂。

2 参考规范

3 专业术语和定义

就本文档而言，EN 16575中给出的术语和定义均适用。

3.1 表面活性剂

具有表面活性的有机物质溶解在液体中，特别是水中，通过优选在液体/蒸汽表面或其它界面处吸附而降低表面或界面张力的一类物质。

3.2 生物基表面活性剂

完全或部分来源于生物质的表面活性剂。

3.3 生物表面活性剂

基于全部的生物质，通过化学或生物技术过程生产表面活性剂。

3.4 降解

由于物理化学环境的原因，将一个混合物转化成更小的组成部分，这可能是一个非生物过程，如氧化和紫外吸收。

3.5 生物降解

通过生物过程将一个混合物转化成更小的组成部分。

3.6 最终生物降解

微生物在氧气存在下将有机物质分解为二氧化碳、水和无机盐，或在缺氧条件下将

有机物质分解为二氧化碳，甲烷和矿物盐，并且在这两种情况下产生新的生物质。

4 表面活性剂概述

表面活性剂是一类具有降低界/表面张力，润湿表面，悬浮材料或乳化油脂能力的产品。这些特性使得表面活性剂可以处理、应用、清洁和分离材料。在消费者和专业产品和工业生产中广泛应用。表面活性剂单独使用或与其他表面活性剂和其他试剂相结合，以满足各自应用的要求。表面活性剂的应用领域包括：

——清洗剂

——发泡剂/消泡剂

——润湿剂

——乳化剂

——粘度调节剂

——表面张力降低器

——加工助剂，

——织物柔软剂

5 性能

5.1 一般性能

任何分子（包括表面活性剂）的性能和性质都是由其化学结构而不是由其原料的来源决定。因此，本节给出了表征包括生物基表面活性剂的表面活性剂的性能的一组共同的技术特性。在没有国际表面活性剂规范标准的情况下，有必要向潜在用户提供鉴定生物基表面活性剂产品的手段，特别是其技术性能。还有许多其他因素决定了表面活性剂产品的接受性，如对健康，安全和环境的影响。

表面活性剂用途多样，对于每种用途来评价它们的性能是不可行的。因此，实用的方法是定义一组可测量的表面活性剂性质，使得技术专家能够选择合适的表面活性剂并指导它们的评价。

以下是表面活性剂基本性能的六个内在特性表征。

5.2 技术性能指标

5.2.1 化学组成

化学组成决定了表面活性剂在生产工艺和应用中的适用性。化学成分是根据欧盟CLP法规描述的。

5.2.2 溶解度

表面活性剂在水中的溶解度很大程度上取决于它们的疏水性（HLB值）、离子性质和水的硬度。离子型表面活性剂显示较低的临界溶解温度，可以通过EN 13955评估，而非离子表面活性剂显示较高临界溶解温度。另外，表面活性剂，特别是离子型表面活性剂的溶解度受水硬度的影响。EN 12458给出了合适的检测方法。

5.2.3 表/界面张力

表面活性剂的化学性质及其在溶剂（主要是水）中的浓度决定了其在液 /气界面（表面张力）和液 /液界面（界面张力）的表现方式，举例来说，水和十六烷。添加表面活性剂后表/界面张力的降低程度不同，通过这种特性可应用于不同的领域。EN 14370给出了一种测量表面张力的方法，EN14210给出了一种测量界面张力的方法。

5.2.4 发泡性能

发泡能力是表面活性剂的主要性能之一。发泡本身不仅取决于表面活性剂的种类，还取决于其应用的条件。在许多应用领域其发泡性能是不可取的。

下面是一些标准化的测试方法：

—— EN 12728，确定在高剪切条件下表面活性剂的发泡性能；

—— EN 13996，确定在旋转条件下表面活性剂的发泡性能；

—— EN 14371，确定在循环条件下的发泡性能，及消泡性能；

—— DIN 53902-2，确定在自由流动条件下的发泡性能。

5.2.5 湿润性

使用表面活性剂的第一步就是基质的湿润，这可能像金属铺展或者像基质渗透在纺

织品上一样。EN 1772给出了一种合适的测量软质物质的润湿能力的方法。表面活性剂溶液的扩散可以通过接触角测量确定。

5.2.6 乳化性能

使用表面活性剂稳定乳状液是必不可少的。由于有许多不同的乳液类型，没有单一标准可用于测定表面活性剂或表面活性剂混合物的乳化性能，给出的测试方法是特定应用于某一领域。

—— ASTM 03709适用于水包油型乳状液的温度稳定性的测定；

—— ASTM D4317适用于某些乳液粘合剂；

—— ASTM 07000适用于沥青乳液。

6 健康、安全和环境要求

如所有化学品一样，构成生物表面活性剂的物质应符合REACH法规和GHS/CLP法规的要求。此外，生物表面活性剂应符合化学品或表活相关的任何其他欧盟法规。

7 与化学品或表活相关的其他欧盟法规

7.1概论

用于生物基含量的标准化测定是基于碳原子的测定。关于表面活性剂包含的元素组分，其主要源自化石（例如油或气）的碳原子或者来自于生物材料（例如植物的碳原子）。来自主链的大部分碳原子和分子中碳原子的数量会改变表面活性剂的性质，例如水溶性。大多数表面活性剂的分子量取决于其碳含量。具有7个乙氧基化物单元的12碳醇乙氧基化物的分子量为494g/mol，其中63%来源于碳原子。另外，对原料进行加工时，存在氢氧原子和其他原子互换的可能，并改变其原特性。化合物中碳原子的来源可以通过同位素分析来确定，有99%的碳原子是12C，约1%的是其稳定同位素13C，这种同位素核内有一个额外的中子，其较稳定不随时间而衰退，比12C重8%。在有些反应中较轻的12C优于较重的13C，在此基础上区分原料来源。

在分子中占有很小比例的，能自然产生放射性的14C，也叫做放射性碳。14C的形成是由于上层大气中宇宙射线和氮原子的相互作用。化合物中的14C的天然丰度为每万

亿分之一，这种放射性碳同位素以5730年的半衰期衰变。6个半衰期后，其在样品中几乎检测不到。源自诸如石油或天燃气的化石源的碳化合物不含有放射性碳，因为在其形成的数百万年中，放射性碳已被衰变掉，与最近形成的材料形成对比，最近形成的材料其中含有可检测的14C。

可以使用气体比例计数法、液体闪烁计数法、加速质谱法来测量放射性碳。其中加速质谱法是三个方法中最灵敏的。

以下为若干影响14C检测的干扰因素：

1）在最有利的条件下化合物中14C的量仍旧很小，因此需要合适的材料

2）所有分析需要用能减少潜在污染的，含14C的碳化合物样品进行

3）这种分析的成本相对较高，因为其市场很小并且分析设备昂贵

4）在未来的某个阶段，来自燃料燃烧的二氧化碳将被浮游植物捕获，即初级生产藻类的原料，这些单细胞生物能够利用太阳能转化二氧化碳，将其转化为更复杂的成分，如糖、碳水化合物和脂肪。在这种情况下，尽管从藻类收获的化合物在分类中被称为生物基，但却具有化石燃料的同位素信号。

7.2表面活性剂的分类

基于生物基碳含量的表面活性剂分类体系已用于工业系统的命名。表面活性剂分类见表1

表1--生物基表活分类

此外，生物基碳含量可以用百分比来呈现

7.3分析方法

如果生物基碳含量不能用其他方法测定，可以用prEN 16640这种放射性碳检测方法来测定。

8可持续性

为了确保生物基对环境，经济，社会不具有负面影响，作为与非生物表活类似用途的生物基，应通过类似或更好的可持续性标准。可持续性标准可基于EN17751制定。

如果生命周期评估是测定的一部分，应符合EN16760或ISO 14040和EN ISO 14044. 生物基表面活性剂应使用可持续性的生物质原料，运营商应证明其规范性。这种规范性可以通过认证方案来证明或表明其可追溯性。

9 降解性

表面活性剂通常通过处理和未处理的废水排放到环境中，因此，这些物质最终需要生物降解。有很多种方法可用于测定生物降解性。以下是用于确定生物基表面活性剂可降解性的推荐方法。如果根据以下的五个实验之一测量发现该表面活性剂28天内至少可降解60%，则认为该表面活性剂是可生物降解的。

——ENISO 14593：不适用于预适应，也不适用于十天窗口原则。

——67 /548/EEC Annex V.C.4-C 方法附件[二氧化碳（CO2）进化改良斯特姆法]：不适用于预适应，也不适用于十天窗口原则。

——67 /548/EEC Annex V.C.4-E方法附件[密封瓶试验]：不适用于预适应，也不适用于十天窗口原则。

——67 /548/EEC Annex V.C.4-D 方法附件[测压法]：不适用于预适应，也不适用于十天窗口原则。

——67/548/EEC Annex V.C.4-F 方法附件[MITI：日本国际贸易和工业部]：不适用于预适应，也不适用于十天窗口原则。

根据表面活性剂的物理特性，可使用下列方法之一去证明。需要注意的是，这些方法中至少70%的通过标准被认为等同于上述方法中提及的至少60%的通过标准。下列方

法的选择要根据具体情况来决定。

——67 /548/EEC Annex V.C.4-A方法附件[去除溶解性有机碳（DOC）]:该试验方法的通过的条件为28天内降解度至少到70%。

——67 /548/EEC J\nnex V.C.4-B 方法附件[改进的OECD筛选实验]: 该试验方法的通过的条件为28天内降解度至少到70%。

10 声明和产品标签

生物表面活性剂应试用其第7条所定义的分类和选择用生物基碳含量的百分比。企业和企业之间交流使用的文件报告中可使用5.2中定义的性能特性。

说明关于企业对企业，企业对消费者的附加声明中，用户要提及是按照prEN16848和16935的要求来执行的。