老化試驗光源校(xiào)準方法(fǎ)
聚合物人工氣(qì)候箱老化試驗中大多數光源(如氙燈、熒光紫外燈(dēng)、碳弧燈(dēng))都會由於生(shēng)產廠家、批號、型號等的不(bú)同,或由於使(shǐ)用過程中光源本身的(de)老化而造成光源的(de)輻射強度不同或不(bú)穩(wěn)定。為了校準光源,或者作為不同光源輻射強度的比較,美(měi)國早在1963年就製定了(le)ASTMD749,當時是作為橡膠老(lǎo)化試驗(yàn)的光源的光源(yuán)的校準方法,但很快就被推廣應用於包括太陽光在內的所有光源的能量的測定比(bǐ)較。
光源校準方法通(tōng)常稱為“草酸雙氧鈾露光法”,或簡稱“化學露光法”。它主要是測定光源的紫外線(xiàn)輻射強度。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生分解的現(xiàn)象為依據(jù),而其分解(jiě)速(sù)度本質上與光源(yuán)強度及總輻射量成正比。試驗裝置及方法如(rú)下。
1. 感光器及外盒(hé)
感光器(qì)可用石英玻(bō)璃圓窗與派(pài)勒克斯或柯勒克斯(CorexD)玻(bō)璃燒(shāo)製成內(nèi)徑5cm、內高1cm的圓筒體(tǐ),石英窗厚度1.5cm,並以(yǐ)一根Ф 6cm、長1cm的玻(bō)璃管熔接於圓筒壁上,以作感光(guāng)液的出入口(kǒu)。外盒由內塗黑漆的不透光的金屬片等製成大小(xiǎo)相符的盒子(zǐ),暴光時石英窗的一麵可開(kāi)啟。
2. 試劑
①.試劑純(chún)度:均用(yòng)試(shì)劑級(jí)化學品。其他等級的試劑應首先確定有(yǒu)足(zú)夠高的純度且不降低測定的**度方可。
②.水的純度:可比ASTMD1193規定,用試劑的水。
③.感光液:在水中溶入6.3g結晶(jīng)草酸(H 2C2O4.2H2O)和4.2g硫酸雙氧(yǎng)鈾(UO2SO4.3H2O),稀釋至1L(此(cǐ)溶液中(zhōng)草酸濃度應為0.1N)避光(guāng)貯存。標定方法為(wéi):準確取50ml溶液,用(yòng)20~25ml水稀釋,並用5mlH 2SO4(1:3)加以酸化。蓋(gài)緊避光加熱(水浴)至95℃,以高(gāo)錳酸鉀(KMnO 4)溶液(3.16g/L)滴定之。以轉變為(wéi)橙色且在在攪拌下維持30秒為終點(貯存60天(tiān)以上的感光液也(yě)應重新標定)。
④. 滴(dī)定液:溶解3.16gKMnO 4於水中,稀釋至1L。放置於暗處至少1周,然後以玻璃纖維濾布進行過濾,存於(yú)防光的玻璃塞瓶中,並以草酸鈉溶液進行標定(dìng)。
⑤.硫酸(1:3):在充分攪拌下把1容積H 2SO4(相對密(mì)度為1.84)緩緩加入(rù)3容積的水。
3. 露光測定程序
①.取適當量的感光液注入感(gǎn)光器內,其用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(néng)防止氣泡的形成。然後(hòu)將它裝入外盒,放置於暴露架(jià)上,方(fāng)位及與光源距離和聚合(hé)物暴露試樣的放置狀(zhuàng)態相同。開啟石英(yīng)窗蓋計時進行(háng)暴光,但應注意掌握(wò)暴光時間長短(duǎn),即不應超過草酸分解量達到30%所需的時間,以(yǐ)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水洗並入三角瓶(píng),按原感光源的(de)10%計量加入稀硫酸(suān)(1:3)進(jìn)行(háng)酸化。蓋住(zhù)加熱至95℃,用KMnO4滴定液進行**確定。
③.空白試驗:除了(le)感光液不暴露於光源之外,在同樣(yàng)條件下取樣進行空(kōng)白對比試驗,其滴定數據可用來確定(dìng)分解液及計算光源輻射強度或者暴光劑量。
4. 計算(suàn)輻(fú)射(shè)強(qiáng)度
輻射強度(或長時間暴露累(lèi)積的輻照量)I是以每分鍾(如以小時、天數、月(yuè)數、年為時間單位則可(kě)得出暴露階段的累(lèi)積輻照量)每平方分米所分解草(cǎo)酸毫克數來表示的,即根據下式:
I= A-B×C
D×E
式中(zhōng):A—滴定未(wèi)暴露感光液所要的滴定液體積,;
B—滴定已(yǐ)暴露(lù)感(gǎn)光液所要的滴定液體積,ml;
C—和1ml滴定液相當的草酸重量,ml;
D—暴露時間,min
E—感光(guāng)液暴露麵積(即石英窗蓋開啟麵積),dm 2
計算例子
D:暴露時間(jiān)100min。E:暴(bào)露麵積隻開啟0.16dm 2
試驗中取用感光液50ml,A:滴定50ml未暴露感光液需(xū)用50ml滴定液,B:滴定已暴露感光液需用35ml滴定液,則以滴(dī)定(dìng)液用量表示分(fèn)解(jiě)值為A-B=15ml。
C:與1ml滴(dī)定液(0.1N)相當的草酸(H 2C2O4)量(liàng)為4.5kg。則草酸分解量為(A-B)×C=15×4.5=67.5mg。於是可計算輻射強度
I= 67.5 =4.218mg/min.dm 2.
100×0.16