干喷湿纺工艺不仅可提升纺丝速度降低生产成本,还能制备高品质原丝从而提高碳纤维性能。因此,干喷湿法逐渐成为一种主要的聚丙烯腈(PAN)原丝生产方式。PAN原丝的结构和性能优劣制约着碳纤维的品质,但原丝的制备工艺流程长、过程参数多,其中影响原丝结构和性能的最重要工艺环节依次为凝固成型、干燥致密化和蒸汽牵伸。因此,本文采用电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)和浮沉法体密度测定等手段,对干喷湿纺的凝固成型、干燥致密化条件对PAN初生纤维结构及力学性能的影响进行了系统的研究;同时对制备的不同结构的初生纤维的可牵伸性进行了验证。当凝固浴浓度、温度分别大于55%和25℃时,随着凝固浴浓度、温度的递增,纤维截面形貌从腰形变成椭圆形再变成圆形。凝固浴浓度、温度的增加使初生纤维的结晶度、致密性呈现先增加后降低的趋势。研究结果表明,浓度74%、温度35℃的凝固成形条件可以制备截面为圆形的纤维,而且初生纤维的结晶度、致密性等性能较优。空气层高度对纤维截面形状影响微弱,凝固浴牵伸比的加大促使纤维截面由椭圆形向圆形转变。空气层高度、牵伸比的增加可以提升纤维的结晶度和体密度,但是较高的空气层高度纤维会粘并,牵伸比过大也会导致断丝。干燥致密化温度的提升可增加初生纤维的结晶度和致密性,然而对纤维截面形状影响甚微。过高的致密化温度导致纤维性能降低,120℃～140℃下可以制备性能良好的初生纤维。致密性好、结晶度高的初生纤维在蒸汽牵伸的最大拉伸倍率相对较低,但相同拉伸倍率下,致密性好、结晶度高的初生纤维可制备出力学性能较高的原丝。通过分析得出比较适合干喷湿法纺丝的主要工艺如下,空气层高度:5mm;凝固浴温度:35℃,浓度:74%,牵伸比:3.1;致密化温度:120℃～140℃。