预氧化过程是碳纤维制备的重要阶段,在这一过程中的结构变化对最终碳纤维的结构与性能有重大影响。同时,由于预氧化是碳纤维制备中耗时最长的工艺过程,预氧化过程的高效化对生产效率的提高具有决定性的意义。辐照处理是原丝改性,改善预氧化过程的重要手段,目的是缩短原丝的预氧化时间,缓和放热。目前,有关辐照前后原丝具体的结构转变,预氧化进程的差异及所形成的预氧丝结构的不同,还有待进一步的研究,而这些方面对于预氧化工艺的设计是很重要的参考。本论文从结构的角度出发,首先探究了辐照PAN原丝的结构,比较其和未经辐照的原丝,寻找结构差异,及这些结构差异在预氧化过程中的变化；再探究产生的新结构对预氧化机理及过程的影响；之后,探究不同阶段的温度对辐照丝预氧化的影响并指导设计预氧温谱。研究得出如下主要结论：1.辐照之后,聚丙烯腈分子链中产生了共轭结构,推测包含环状共轭结构与线性共轭交联结构。2.辐照后的原丝和未辐照原丝相比,由预氧化过程动力学计算表明,活化能升高,指前因子增大,反应级数基本不变,均为一级反应。3.恒温预氧化条件下,辐照PAN原丝在预氧化过程中各种结构的产生均比未辐照PAN原丝要滞后,但随温度的升高各结构增长速度较快,最终与未辐照PAN原丝趋于相同。梯度升温条件下,辐照过的PAN原丝预氧化放热得到极大缓和。4.PAN原丝经过辐照之后,在相同的温度条件下其环化率都会有所升高,并且环化率对末期温度的变化最为敏感。PAN原丝经过辐照之后,在相同条件下所制得的碳纤维性能有所下降,但是采用升高初期温度和中期温度,降低末期温度的措施可以在一定程度上减小下降的幅度。