为了制备高性能聚丙烯腈(PAN)基炭纤维,本文对聚丙烯腈共聚纤维进行了化学改性,通过缓和PAN纤维在预氧化过程中的放热反应,改善纤维结构,达到提高最终炭纤维拉伸强度的目的。本工作采用间歇实验与连续实验的方法,借助差示扫描量热分析(DSC)、定量傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、平衡含水率、密度、力学性能等分析方法,对比研究了改性纤维、预氧化纤维、炭纤维与未改性纤维的结构性能的变化。之后探讨A-3化学改性连续制备高性能炭纤维的工艺条件。研究表明：A-1、A-2和A-3化学改性可促使聚丙烯腈共聚纤维环化反应温度较未改性纤维低5℃～11℃,终止温度较高,放热区间加宽12.3℃～30.9℃,从而有效缓解纤维在预氧化过程中的集中放热,有利于纤维结构和质量的控制；在预氧化反应过程中改性纤维极性含氧基团、密度的均匀增加,有利于纤维截面均匀性的提高。在间歇实验中经A-3改性后的纤维较未改性纤维制得的炭纤维拉伸强度提高16.3%。通过改进连续化实验工艺参数,A-3改性后制备的炭纤维拉伸强度达到4.05Gpa,较未改性炭纤维提高17.7%,同时炭纤维的表面形貌得到改善,沟槽有所减小；改性炭纤维晶面间距较未改性炭纤维小；微晶的堆砌厚度和基面宽度均比未改性的大；体密度比未改性纤维较高,孔隙率也较低。因此缺陷的减少以及致密化赋予了改性炭纤维较高的拉伸强度。