木质素是自然界中第二大天然高分子材料,目前主要作为工业制浆的副产物直接排放,不仅是一种资源的浪费也会造成严重的环境污染。近年来,由于木质素价格低廉、含碳量高、来源广泛被作为制备碳纤维的理想原材料,这不仅提高了木质素的利用价值,也降低了碳纤维的生产成本。但是,木质素在提取和分离过程中发生了降解,分子量降低,获得的木质素基碳纤维强度低。因此,提高木质素的分子量是提高木质素基碳纤维强度的方法之一。本文以1,6-二溴己烷作为扩链剂和木质素上的酚羟基在碱溶液中反应来提高木质素的分子量,制备得到木质素扩链产物,将扩链产物熔融改性制备得到纺丝物料,然后采用熔融纺丝的方法制备得到初生纤维,再经过预氧化、碳化制备得到木质素扩链产物碳纤维。具体研究内容如下:采用FTIR、XPS、GPC、TG和Folin-Ciocalteua法等表征手段对木质素扩链产物的结构、分子量、酚羟基的含量和性能进行了测试。结果表明,1,6-二溴己烷主要和木质素上的酚羟基反应,随着1,6-二溴己烷含量的增加,酚羟基的含量逐渐减少,木质素扩链产物的分子量逐渐增加,热稳定性逐渐提高。考察了木质素扩链产物的溶解性,结果表明当木质素和1,6-二溴己烷的质量比为1:0.1、1:0.2和1:0.3时制备的扩链产物能溶于大部分有机溶剂,当质量比为1:0.4时制备的扩链产物溶解性差。并且当木质素和1,6-二溴己烷的质量比为1:0.3时,制备的木质素扩链产物的分子量最高,为6500Da,选择其作为制备碳纤维的原材料进一步深入研究。采用苯酚液化再加入六次甲基四胺的方法对木质素扩链产物进行熔融改性,探讨了木质素扩链产物与苯酚的配比、六次甲基四胺的用量和反应温度对纺丝物料的影响。采用FTIR、XPS、熔点和流变等测试方法对不同条件下的纺丝物料进行了结构和性能的表征,结果表明,木质素扩链产物在不同反应条件下均发生反应,制备得到类酚醛化合物的纺丝物料,并且都具有熔融性能。当木质素扩链产物与苯酚的配比为1:6,六次甲基四胺的用量为13%,反应温度为130℃时制备的纺丝物料流变性能稳定,可纺性良好。采用熔融纺丝制备得到木质素扩链产物初生纤维,经过预氧化、碳化制备得到木质素扩链产物碳纤维。采用TG曲线模拟了预氧化、碳化过程,确定了预氧化、碳化的温度。采用FTIR、XRD、SEM和元素分析等方法对不同阶段的纤维进行了表征并测试了木质素扩链产物碳纤维的力学性能,结果表明成功制备了碳含量达92.85%、强度为79.86MPa的木质素扩链产物碳纤维。