老化試驗光源校準方法

聚合物人工氣候（hòu）箱老化試驗中大多數光源（如氙（xiān）燈、熒光紫外（wài）燈、碳弧燈）都會由於生產（chǎn）廠（chǎng）家、批號、型號（hào）等的不同，或由於使用過程中光源本身的老化而（ér）造成（chéng）光源的輻射強（qiáng）度不同或不穩（wěn）定。為了（le）校準光源（yuán），或者作為不同光源輻射強度的比較，美國早在（zài）1963年就製定了ASTM D749，當時是作為橡（xiàng）膠老化（huà）試驗（yàn）的光源的光源的校準方法，但很快就被推廣應用於包（bāo）括太陽光在內的所有光源的能量的測定比較。

光源校準方法通常稱為“草酸雙（shuāng）氧鈾露光法”，或簡稱“化（huà）學露光法”。它主要是測定光源的紫外線輻射強度。其原理（lǐ）是：以硫酸雙氧鈾存在下水（shuǐ）溶液各的草酸受光作用（yòng）而發生分解的現象為依據，而其分解速度本質上與光源強度及總輻射量成正比（bǐ）。試驗裝置及方（fāng）法如下。

1．  感光（guāng）器及外盒

感光器可用石英玻（bō）璃圓（yuán）窗與派勒克斯或柯勒克斯（Corex D）玻璃燒製成內徑5cm、內高1cm的圓筒體，石英窗厚度1.5cm，並以一根 Ф 6cm、長1cm的（de）玻璃管（guǎn）熔接於圓筒壁上，以作感光液的出入口。外盒由內塗黑漆的不透光的金屬片等製成大小相符（fú）的盒子，暴光時（shí）石英窗的一麵可開啟。

2．  試劑

①.試劑純度：均（jun1）用試劑（jì）級化學品。其他等級的（de）試劑應首（shǒu）先確定有足（zú）夠高的純度（dù）且不降低測定的度方可。

②.水的純度：可比ASTM D1193規定，用試劑的水。

③.感光液：在水中溶入6.3g結晶草酸（H ₂ C ₂ O ₄ .2H ₂ O）和4.2g硫酸雙氧鈾（UO ₂ SO ₄ .3H ₂ O），稀釋至1L（此溶液中（zhōng）草（cǎo）酸濃度應為0.1N）避光貯存。標定方法為：準確取50ml溶液，用20～25ml水稀釋，並用5mlH ₂ SO ₄ （1：3）加以酸化。蓋緊避光加熱（水浴）至95℃，以高錳酸鉀（jiǎ）（KMnO ₄ ）溶液（3.16g/L）滴定之。以轉變為橙色且在在攪拌下維持30秒為終點（貯存60天以上的感光液也應重新標定）。

④. 滴定液：溶解3.16g KMnO ₄ 於水中，稀釋至1L。放置於暗處至少（shǎo）1周，然後以玻璃纖維濾（lǜ）布進行過濾（lǜ），存於防光的玻（bō）璃塞（sāi）瓶中，並以草酸鈉溶液進行標定。

⑤.硫酸（1：3）：在（zài）充分攪拌下把1容積H ₂ SO ₄ （相對密度為1.84）緩緩加入3容積的水。

3．  露光測定程序

①.取適當量的感光（guāng）液注入感光器內，其用量應不過（guò）於漲滿容器的管頸，但當容器傾斜成45°角時正好能防止氣泡的形（xíng）成。然後將它裝入外盒，放置於（yú）暴露（lù）架上，方位及與（yǔ）光源距離和聚合物暴露試樣的放置狀態相同。開啟石英窗蓋（gài）計時進行暴（bào）光，但應注意掌握暴光時間長（zhǎng）短，即不應超過草酸分解量達到30%所需的（de）時（shí）間，以保證測量有較高的度。

②.暴光後的感光液倒入三角瓶，感光器以25ml水洗（xǐ）並入（rù）三角瓶（píng），按原感光源的10%計量（liàng）加入稀硫酸（1：3）進行酸化。蓋住加熱至95℃，用KMnO ₄ 滴定液進行（háng）確定。

③.空白試驗：除了感光（guāng）液不暴露於光源之外，在同樣條件下取（qǔ）樣進行空白對比試驗，其滴定數據可用來確定分解液及計算（suàn）光（guāng）源輻射強度或者暴光劑量。

4．  計算輻射強度

輻射強度（或長時（shí）間暴露累積的輻照量）I是以每分鍾（如以小（xiǎo）時、天數、月數、年為時間單位則可得出暴露階段的累積輻照量）每平方（fāng）分米所分解草酸（suān）毫克數來表示的，即根（gēn）據下式：

       I＝ A-B×C

  D×E

式中：A—滴定未暴露感光液所要的（de）滴定液體積，;

B—滴定已暴露感光液所要（yào）的滴定液體積，ml;

C—和1ml滴定液相（xiàng）當的草酸重量，ml;

D—暴露時間（jiān），min

E—感光液暴露麵積（即石英窗蓋（gài）開啟麵積），dm ²

計算例子

D：暴露時間100min。E：暴露麵積隻開啟0.16 dm ²

試驗中（zhōng）取用感光液50ml，A：滴定50ml未暴露感光液需用50ml滴定液，B：滴定已暴露感光液（yè）需用35ml滴定液，則以滴定液用量表示分解值為A-B=15ml。

C：與1ml滴定液（yè）（0.1N）相當的草酸（H ₂ C ₂ O ₄ ）量為4.5kg。則草酸分解量為（A-B）×C=15×4.5=67.5mg。於（yú）是可計算輻射強度

I＝       67.5      =4.218mg/min. dm ² .

100×0.16