碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等一系列的优异性能。作为先进复合材料的增强纤维,目前已被广泛的应用在各个领域。我国与国外的聚丙烯腈(PAN)碳纤维差距巨大,特别是高性能PAN原丝方面的工作还比较欠缺,原丝质量已经成为阻碍国内高性能碳纤维发展的瓶颈。目前国内丙烯腈纤维主要采用湿法纺丝,而在湿法纺丝中得到的丙烯腈纤维往往具有孔洞和皮芯层等缺陷,凝胶化纺丝可以很好的解决这一问题。本文主要采用通过在溶剂中加入非溶剂小分子凝胶添加剂的方法,使制得的PAN溶液在纺丝过程中凝胶化,并改进纺丝工艺,制得结构规整的PAN纤维。本实验主要通过流变测试等手段,对溶剂种类、非溶剂添加剂种类和含量、溶液的均一性及稳定性等进行研究,并通过SEM、XRD、DSC等手段研究了所得初生纤维的表观形貌、结晶情况。获得的结论如下:在PAN溶液中加入适量的不同小分子凝胶促进剂(1#、2#、3#)确实能够使溶液产生凝胶化转变现象。其中选择DMSO为溶剂、适量的1#添加剂为促凝剂得到的溶液进行凝胶化纺丝时的条件最容易在工业上实现。在动态流变测试中,溶液随着温度的降低或添加剂含量的提高,其粘、弹性模量都会不同程度升高,但G’的变化比G”的变化快,由G’和G”的交点我们能够确定溶液的凝胶点,即溶液开始凝胶的温度。PAN溶液在进行静态流变测试时,溶液中无论加不加添加剂,在较低的剪切速率下,随温度的升高,体系粘度均呈下降趋势,不同含量的非溶剂在高于凝胶温度的不同测试温度下都不影响溶液流变曲线的走势。同时研究证明,溶液体系在高于凝胶点的不同温度呈均一状态,这对研究原丝溶液的制备及温度控制有很好的指导意义。通过改进纺丝工艺条件,我们纺制得到了PAN纤维,通过SEM对其微观结构进行了相关分析,发现本实验选择配方凝胶化制得的PAN纤维不存在皮芯结构这种现象,并且纤维的横截面结构均匀致密,没有空洞结构。由DSC和XRD测试得知,所得的初生纤维确实是由凝胶相转变得到的,纤维呈无定形结构,不存在局部结晶。