在湿法纺丝凝固浴工序中，纺丝液从喷丝孔中流出，凝固成纤，形成初生纤维。初生纤维的结构是后续工序中纤维结构形成和演变的基础，在一定程度上决定了聚丙烯腈原丝的质量。凝固成纤是一个相分离过程。因此，研究凝固成纤相分离机理对于提高原丝质量具有重要的理论意义和实用价值。本文利用扫描电镜、光学显微镜、压汞仪、X射线衍射仪和材料试验机等分析仪器，采用实验、物理模拟和数值模拟等方法研究了聚丙烯腈纤维凝固成纤过程。主要包括以下内容：第一、通过纺丝实验，研究了凝固工艺对初生纤维结构的影响。第二、采用物理模拟方法，通过透光率实验和薄膜凝固试验研究了凝固工艺对凝固进程中双扩散的影响。第三、采用数学模拟方法，研究了湿法纺丝中凝固成纤过程的传质动力学。主要结论归纳如下：　　 (1)凝固工艺对初生纤维最终结构的影响存在显著的差异性。初生纤维中液相组分由凝固浴浓度决定，但固含量随凝固浴浓度或温度增加而逐步增加，随表观牵伸比增加而减小。凝固浴浓度决定了初生纤维的孔容和大孔比例，增加凝固浴浓度能显著地减少大孔出现的概率。随着凝固浴浓度的增加，中孔的数量一直增加，小孔的数量是先增加后减少，孔径分布趋于集中。而凝固浴温度对孔容的影响较小。随着表观牵伸比的增加，初生纤维的孔容增加；但大孔孔容所占比率是先减少后增大。凝固浴浓度和温度均对结晶尺寸有显著影响，但结晶度由凝固条件间交互作用决定。凝固条件间的交互作用对凝固成纤过程有明显的影响。　　 (2)随凝固浴浓度的增加，纺丝液细流的凝固时间增加。纺丝液凝固成纤可分为两个阶段：表层凝固和内部凝固。表层凝固的时间很短，当凝固进程进入内部凝固阶段时，凝固速率基本保持不变。当表层凝固速率和内部凝固速率相一致时，得到均匀的凝固层结构。已凝固层结构对后续的凝固进程有重要的影响。边界层的移动速率由凝固工艺和已凝固区结构共同决定。　　 (3)采用圆形喷丝孔湿法纺丝时，导致纤维非圆形截面的根本原因是表层和里层变形能力的差异。凝固浴温度和浓度之间的交互作用对初生纤维横截面形状有影响。仅仅调节凝固浴温度或浓度时，难以获得圆形截面。初生纤维的径向结构由凝固速率决定。　　 (4)在湿法纺丝过程中，初生纤维最终的结构不仅取决于纤维中组分平均浓度，而且取决于达到这个组成的途径。纺丝液体系相点的变化路径取决于溶剂扩散通量js和非溶剂扩散通量jN之比。体系相点变化的路径决定了相分离类型和形成的结构。对于丙烯腈共聚物-二甲基亚砜-水的三元体系，相图中均相区区域小，导致凝固进程对凝固工艺敏感。　　 (5)增加纺丝液中的固含量，延长初生纤维所需凝固时间；而升高凝固温度使所需时间缩短。纺丝液细流临界凝固时间随水含量的增加而线性减小。随着喷丝孔直径的增加，纺丝液细流临界凝固时间变长。随着凝固浴浓度的升高，纺丝液细流表面凝固所需时间增加，且增加的趋势越来越快，尤其是当浓度大于60wt％时。改变凝固浴浓度可以使纺丝液从瞬时分相到延时分相。临界凝固时间的增加有利于获得结构均匀、致密的纤维。