老化試驗(yàn)光源校準(zhǔn)方法

聚合物人工氣候箱老化試驗(yàn)中大多數(shù)光源（如氙燈、熒光紫外燈、碳弧燈）都會由于生產(chǎn)廠家、批號、型號等的不同，或由于使用過程中光源本身的老化而造成光源的輻射強(qiáng)度不同或不穩(wěn)定。為了校準(zhǔn)光源，或者作為不同光源輻射強(qiáng)度的比較，美國早在1963年就制定了ASTM D749，當(dāng)時是作為橡膠老化試驗(yàn)的光源的光源的校準(zhǔn)方法，但很快就被推廣應(yīng)用于包括太陽光在內(nèi)的所有光源的能量的測定比較。

光源校準(zhǔn)方法通常稱為“草酸雙氧鈾露光法”，或簡稱“化學(xué)露光法”。它主要是測定光源的紫外線輻射強(qiáng)度。其原理是：以硫酸雙氧鈾存在下水溶液各的草酸受光作用而發(fā)生分解的現(xiàn)象為依據(jù)，而其分解速度本質(zhì)上與光源強(qiáng)度及總輻射量成正比。試驗(yàn)裝置及方法如下。

1．  感光器及外盒

感光器可用石英玻璃圓窗與派勒克斯或柯勒克斯（Corex D）玻璃燒制成內(nèi)徑5cm、內(nèi)高1cm的圓筒體，石英窗厚度1.5cm，并以一根 Ф 6cm、長1cm的玻璃管熔接于圓筒壁上，以作感光液的出入口。外盒由內(nèi)涂黑漆的不透光的金屬片等制成大小相符的盒子，暴光時石英窗的一面可開啟。

2．  試劑

①.試劑純度：均用試劑級化學(xué)品。其他等級的試劑應(yīng)首先確定有足夠高的純度且不降低測定的度方可。

②.水的純度：可比ASTM D1193規(guī)定，用試劑的水。

③.感光液：在水中溶入6.3g結(jié)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（此溶液中草酸濃度應(yīng)為0.1N）避光貯存。標(biāo)定方法為：準(zhǔn)確取50ml溶液，用20～25ml水稀釋，并用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（KMnO ₄ ）溶液（3.16g/L）滴定之。以轉(zhuǎn)變?yōu)槌壬以谠跀嚢柘戮S持30秒為終點(diǎn)（貯存60天以上的感光液也應(yīng)重新標(biāo)定）。

④. 滴定液：溶解3.16g KMnO ₄ 于水中，稀釋至1L。放置于暗處至少1周，然后以玻璃纖維濾布進(jìn)行過濾，存于防光的玻璃塞瓶中，并以草酸鈉溶液進(jìn)行標(biāo)定。

⑤.硫酸（1：3）：在充分?jǐn)嚢柘掳?span lang="EN-US">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(dāng)量的感光液注入感光器內(nèi)，其用量應(yīng)不過于漲滿容器的管頸，但當(dāng)容器傾斜成45°角時正好能防止氣泡的形成。然后將它裝入外盒，放置于暴露架上，方位及與光源距離和聚合物暴露試樣的放置狀態(tài)相同。開啟石英窗蓋計(jì)時進(jìn)行暴光，但應(yīng)注意掌握暴光時間長短，即不應(yīng)超過草酸分解量達(dá)到30%所需的時間，以保證測量有較高的度。

②.暴光后的感光液倒入三角瓶，感光器以25ml水洗并入三角瓶，按原感光源的10%計(jì)量加入稀硫酸（1：3）進(jìn)行酸化。蓋住加熱至95℃，用KMnO ₄ 滴定液進(jìn)行確定。

③.空白試驗(yàn)：除了感光液不暴露于光源之外，在同樣條件下取樣進(jìn)行空白對比試驗(yàn)，其滴定數(shù)據(jù)可用來確定分解液及計(jì)算光源輻射強(qiáng)度或者暴光劑量。

4．  計(jì)算輻射強(qiáng)度

輻射強(qiáng)度（或長時間暴露累積的輻照量）I是以每分鐘（如以小時、天數(shù)、月數(shù)、年為時間單位則可得出暴露階段的累積輻照量）每平方分米所分解草酸毫克數(shù)來表示的，即根據(jù)下式：

       I＝ A-B×C

  D×E

式中：A—滴定未暴露感光液所要的滴定液體積，;

B—滴定已暴露感光液所要的滴定液體積，ml;

C—和1ml滴定液相當(dāng)?shù)牟菟嶂亓浚?span lang="EN-US">ml;

D—暴露時間，min

E—感光液暴露面積（即石英窗蓋開啟面積），dm ²

計(jì)算例子

D：暴露時間100min。E：暴露面積只開啟0.16 dm ²

試驗(yàn)中取用感光液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（0.1N）相當(dāng)?shù)牟菟幔?span lang="EN-US">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。于是可計(jì)算輻射強(qiáng)度

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

100×0.16