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(huì)由于生產(chǎn)廠家、批號(hào)、型號(hào)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(guó)早在1963年就制定了ASTM D749,當(dāng)時(shí)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(yáng)光在內(nèi)的所有光源的能量的測(cè)定比較。
光源校準(zhǔn)方法通常稱為“草酸雙氧鈾露光法”,或簡(jiǎn)稱“化學(xué)露光法”。它主要是測(cè)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(zhǎng)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(shí)石英窗的一面可開啟。
2. 試劑
①.試劑純度:均用試劑級(jí)化學(xué)品。其他等級(jí)的試劑應(yīng)首先確定有足夠高的純度且不降低測(cè)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?。┲?span lang="EN-US">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(duì)密度為1.84)緩緩加入3容積的水。
3. 露光測(cè)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(shí)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(shí)進(jìn)行暴光,但應(yīng)注意掌握暴光時(shí)間長(zhǎng)短,即不應(yīng)超過草酸分解量達(dá)到30%所需的時(shí)間,以保證測(cè)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(duì)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(zhǎng)時(shí)間暴露累積的輻照量)I是以每分鐘(如以小時(shí)、天數(shù)、月數(shù)、年為時(shí)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(shí)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(shí)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