老化試驗光源校準方法

聚合物人工氣（qì）候箱老化試驗中（zhōng）大多數光源（如氙燈、熒光（guāng）紫外燈、碳弧燈）都會由於生產廠家、批號、型號等的（de）不同，或由於使用過程中光源（yuán）本身的（de）老化而造成光源的輻射強度不同或不穩（wěn）定（dìng）。為（wéi）了（le）校準光（guāng）源，或者（zhě）作為不同光（guāng）源輻（fú）射強度的（de）比較，美國早在1963年就（jiù）製定了ASTM D749，當時是（shì）作為橡膠老化試驗的光源的（de）光源的校準方法，但很快（kuài）就被推廣應用於包括太陽光在（zài）內的所有光源的（de）能量的（de）測定（dìng）比較。

光源校（xiào）準（zhǔn）方法通常稱為“草酸（suān）雙氧鈾露（lù）光法”，或簡稱“化學露光（guāng）法”。它主要是測定光源（yuán）的紫外線輻射強度。其原（yuán）理是：以（yǐ）硫酸雙氧鈾存在下水溶液各（gè）的草酸受（shòu）光作用而發生分解的現象為依據，而其分解速度本質（zhì）上與光源強度及（jí）總（zǒng）輻射量成正比。試驗裝置及方法如下。

1．  感（gǎn）光器及外盒

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

2．  試劑

①.試劑純度：均（jun1）用試劑級化學品。其他等級的試劑應首先（xiān）確定有足夠高的純（chún）度且不降低測定的度方可（kě）。

②.水的純度：可比ASTM D1193規定（dìng），用試劑的水。

③.感（gǎn）光液（yè）：在水中溶入6.3g結晶（jīng）草酸（H ₂ C ₂ O ₄ .2H ₂ O）和4.2g硫酸雙氧（yǎng）鈾（UO ₂ SO ₄ .3H ₂ O），稀（xī）釋至1L（此溶液中草酸濃度應為0.1N）避光貯存。標定方法為：準確取50ml溶液（yè），用20～25ml水稀（xī）釋，並用5mlH ₂ SO ₄ （1：3）加以酸化（huà）。蓋緊避光（guāng）加熱（水浴）至95℃，以高錳酸鉀（jiǎ）（KMnO ₄ ）溶液（3.16g/L）滴定之（zhī）。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1周，然後（hòu）以玻（bō）璃纖維（wéi）濾布進行過濾，存於防光（guāng）的玻璃塞（sāi）瓶中，並以草酸鈉溶液進行標定。

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

3．  露光測定程序

①.取適當量的（de）感光液注（zhù）入感光（guāng）器內，其用（yòng）量應不過於漲滿容器的管頸，但當容器傾斜成45°角時正好能防止氣泡的形成。然後將它裝入外盒，放置於（yú）暴露架上，方位及與（yǔ）光源（yuán）距離和聚合物暴露試樣的（de）放置狀態相同。開啟石英窗蓋計時進（jìn）行暴光，但應（yīng）注意掌握暴光時間長短，即（jí）不應超過草酸分解量達到30%所需的時（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水洗並入（rù）三角瓶，按原感光源的10%計量加入稀（xī）硫酸（1：3）進行酸化。蓋住加（jiā）熱至95℃，用KMnO ₄ 滴（dī）定液進行確定（dìng）。

③.空白試驗：除（chú）了感光液不暴（bào）露於光源（yuán）之外，在同（tóng）樣（yàng）條件下取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光（guāng）源輻射強度或者暴光劑（jì）量。

4．  計算輻射強度

輻射強度（或長（zhǎng）時間暴露累（lèi）積的輻照量）I是以每（měi）分鍾（如以小時、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（měi）平（píng）方分米所分解草酸（suān）毫克數來表示的，即根據下式：

       I＝ A-B×C

  D×E

式中：A—滴定未（wèi）暴露感光（guāng）液所要的滴定液（yè）體積，;

B—滴定已暴露感光液所要的滴定液體積，ml;

C—和（hé）1ml滴定液相當的草酸（suān）重量，ml;

D—暴露（lù）時間，min

E—感光液暴露麵積（jī）（即石英（yīng）窗蓋開（kāi）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

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

C：與1ml滴定液（yè）（0.1N）相當的（de）草酸（H ₂ C ₂ O ₄ ）量為4.5kg。則草酸分（fèn）解量為（wéi）（A-B）×C=15×4.5=67.5mg。於是（shì）可計算輻（fú）射強度

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

100×0.16