聚丙烯腈（PAN）基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能,是复合材料的理想增强体。在PAN基碳纤维的制备过程中,预氧化过程是制备高性能碳纤维的重要步骤。在此过程中,氧气向PAN纤维内部扩散受到的阻力以及不可控的预氧化反应,极易产生皮芯结构并遗传给碳纤维,会降低最终碳纤维的力学性能。因此,深入研究PAN纤维在预氧化过程中的化学、物理结构演变规律,对减轻预氧化纤维的皮芯结构进而制备高性能碳纤维具有重要意义。本文通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、电子扫描显微镜（SEM）、广角X射线衍射仪（WAXD）、高分辨拉曼光谱（Raman）和纤维强度仪等测试技术,探究了KMnO₄溶液改性以及增加预氧化过程中气氛压力对PAN预氧化纤维结构均匀性的影响,具体研究内容如下:（1）通过调节KMnO₄水溶液改性条件和预氧化工艺条件获得改性PAN纤维以及预氧化纤维,深入研究了改性PAN纤维物理、化学结构的演变与力学性能之间的影响,以及PAN纤维改性对进一步获得均质预氧化纤维的影响。实验结果表明:PAN纤维在KMnO₄溶液改性过程中不仅发生了部分环化反应,也伴随部分水解反应。本论文PAN纤维在KMnO₄水溶液改性过程环化程度约为2.5%时,可有效的减弱预氧化纤维皮芯结构的形成。（2）详细地研究了气氛压力对PAN纤维在预氧化过程中物理、化学结构的演变规律以及皮芯结构的影响。研究结果表明,预氧化过程压力的增加,对环化反应有显著的阻碍作用,但是其对氧化反应（特别是摄氧反应）的发生有明显的促进作用。压力预氧化过程中,环化反应首先发生在非晶区。增加预氧化过程中的气氛压力可以有效提高预氧化纤维的径向均一性,从而减弱了皮芯结构的产生。