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纖維素的溶解方法大致可分為兩類(lèi)。

(1) 直接溶解法

通過(guò)減壓蒸餾的方法將溶劑的含水率降至 15%以下，然后在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下將該溶劑與纖維素混合溶解，形成適當(dāng)濃度(一般在10%~14%)的溶液。

(2) 間接溶解法

未經(jīng)蒸濃的溶劑首先與纖維素混合，使纖維素在溶劑中發(fā)生充分溶脹但不溶解。然后在升高溫度的同時(shí)，將溶脹均勻的漿液經(jīng)減壓蒸餾脫水后制得適于紡絲的溶液。

圍繞上述兩類(lèi)方法，其目的都是為了減少溶解過(guò)程的能耗和縮短溶解時(shí)間，并且希望能與連續(xù)生產(chǎn)工藝配套。代表性的溶解方法根據(jù)溶解設(shè)備的不同可歸納為以下幾種。

（一）薄膜蒸發(fā)器法

薄膜蒸發(fā)器法屬于間接溶解法。在該方法中，先將纖維素和含水量較高的 NMMO 混合均勻，形成一個(gè)溶脹混合體，用設(shè)備加熱至水的沸點(diǎn)以上后通過(guò)分布環(huán)進(jìn)入薄膜蒸發(fā)器(一般為圓柱形構(gòu)件)，混合物在蒸發(fā)器的表面形成薄層，在真空條件下，薄層中的水迅速閃蒸出來(lái)。當(dāng)薄層混合物中水的含量降到一定程度時(shí)，纖維素開(kāi)始溶解。有的薄膜蒸發(fā)器內(nèi)，還有一個(gè)裝有許多側(cè)向伸出的槳葉的中心葉輪，可用于混合和運(yùn)送料液。這種工藝適用于連續(xù)生產(chǎn)，易于擴(kuò)大規(guī)模，且纖維素的溶解質(zhì)量較好。但該法要求設(shè)備避免出現(xiàn)死角，并盡可能減少所有物料的停留時(shí)間。另外，對(duì)物料出口和刮壁器也有特殊的設(shè)計(jì)要求。

（二）雙螺桿擠出機(jī)法

雙螺桿擠出機(jī)法屬于直接溶解法。在該方法中，先將纖維素漿粕用粉碎機(jī)粉碎成一定細(xì)度的顆粒，然后在雙螺桿擠出機(jī)的不同區(qū)域分別注入漿粕顆粒和NMMO單水合物(NMMO·H2O)溶劑或?qū)烧叱浞只旌虾笸瑫r(shí)注入雙螺桿擠出機(jī)，以溶解纖維素。該方法所用的雙螺桿擠出機(jī)長(zhǎng)徑比一般較大，工藝和設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單；由于溶解時(shí)間極短(僅需3~15min)，減少了物料在雙螺桿中的停留時(shí)間，使纖維素和溶劑幾乎沒(méi)有分解，對(duì)改善纖維性能和溶劑回收都十分有利；并且，該法生產(chǎn)靈活性較大，每臺(tái)雙螺桿生產(chǎn)線可各自根據(jù)需要制造具有不同特色的纖維素纖維。

但該方法對(duì)漿粕粉碎程度和原料顆粒有特殊的要求。由于溶劑在漿粕周?chē)仔纬筛邼舛热芤旱哪z層，若漿粕顆粒超過(guò)一定的臨界尺寸，漿粕則不能全部溶解，易產(chǎn)生不利于紡絲的凝膠。另外，由于雙螺桿擠出機(jī)的生產(chǎn)能力有限，該法不利于實(shí)施大規(guī)模的生產(chǎn)。

在溶解纖維素的過(guò)程中，除應(yīng)控制好溶劑的水分外，對(duì)混合時(shí)間與溫度、溶解時(shí)的溫度、真空度和溶解時(shí)間等工藝參數(shù)也必須加以控制，尤其應(yīng)嚴(yán)格控制溫度。由于NMMO在125℃時(shí)易發(fā)生變色反應(yīng)，在175℃時(shí)會(huì)發(fā)生過(guò)熱反應(yīng)并易汽化分解成N-甲基嗎啉和嗎啉等物質(zhì)，其分解過(guò)程中產(chǎn)生的氧自由基還會(huì)使纖維素降解，若溶液中含有金屬離子，如鐵離子和銅離子等，會(huì)促使NMMO和纖維素的分解。因此，當(dāng)纖維素在劑 NMMO/水中的解溫度達(dá)到甚至超過(guò)125℃時(shí)，不僅溶劑易發(fā)生上述不良反應(yīng)，纖維素也易降解或發(fā)生鏈反應(yīng)，溶液易變質(zhì)，有氨氣味，并極有可能引起爆炸，所以溶解溫度不宜超過(guò)120℃。實(shí)際生產(chǎn)中，為了抑制 NMMO的熱分解，往往還采取在溶解體系中加入適量的沒(méi)食子酸丙酯等熱穩(wěn)定劑之類(lèi)的措施。

如前所述，溶解是 Lyocell 纖維生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的工序之一，紡絲原液的好壞對(duì)隨后的紡絲過(guò)程以及成品絲的質(zhì)量影響非常大。為了得到均勻透明、含機(jī)械雜質(zhì)及凝膠粒子少的漿液，不僅要從完善工藝及設(shè)備方面著手，還必須配置一些檢測(cè)儀器，如熱臺(tái)顯微鏡、激光衍射儀以及流變儀等來(lái)加強(qiáng)漿液的檢測(cè)手段，準(zhǔn)確地鑒定漿液質(zhì)量的優(yōu)劣，從而相應(yīng)調(diào)整溶解工藝參數(shù)，以便獲得優(yōu)質(zhì)的紡絲液，為后段紡絲工序創(chuàng)造有利條件。

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