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实现原丝及碳纤维的细旦化是提高碳纤维强度的重要途径之一。实现原丝的细旦化有三种途径：一是采用较小的固含量,二是采用孔径较小的喷丝板,三是对纤维实施较大程度的拉伸。在PAN基碳纤维制备过程中,丝条的凝固过程是聚丙烯腈湿法纺丝过程中最基本、最关键的环节,原丝的预氧化也是决定最终碳纤维性能的关键步骤之一。这两个过程都涉及因传质而发生的扩散,而扩散都必须考虑纤维的尺寸问题。本论文通过改变喷丝板孔径和凝固牵伸的方法制得不同纤度的PAN原丝,并对三种不同纤度的原丝进行了预氧化实验。用FTIR、 DSC、XRD等测试手段进行定量表征,扫描电镜、光学显微镜等测试手段进行定性表征,初步建立了孔径效应对PAN初生纤维凝固过程中结构和性能的影响规律和纤度对PAN纤维预氧化过程中的结构和性能的影响规律,为实现PAN原丝和碳纤维的细旦化提供理论参考。此外还对凝固牵伸对初生纤维的影响做了研究,以及对PAN纤维的预氧化过程中的某些问题进行了研究,并得出某些重要结论。实验结果表明：喷丝板孔径降低时,初生纤维的结晶度增大,晶粒尺寸减小,密度增大,表面沟槽减少、变浅,表面相对光滑,芯部结构较致密,有利于实现原丝的细旦化；凝固牵伸增大时,初生纤维的结晶度先减小后增大,密度的变化趋势与结晶度的相同,晶粒尺寸的变化趋势与结晶度相反,表面沟槽加深、增多,沿纤维轴向取向度增加,纤维芯部结构较致密：预氧化中后期出现的皮芯结构中的外皮对氧气的阻碍作用既有“物理”上的阻碍,又有“化学”上的阻碍；表征PAN纤维预氧化程度的FTIR法的相对环化率适用于预氧化反应的前期,DSC法的环化度适用于预氧化反应的后期,XRD法的芳构化指数适用于预氧化反应的中前期；在预氧化后期,在同样的预氧化温度下纤度较小的PAN纤维发生了更多的氧化反应,具有较高的相对环化率和略高的密度,纤度较小的预氧化纤维具有较小的芯,相对容易获得均质结构,有利于实现碳纤维的细旦化和均质化。