碳纖維是一種以聚丙烯腈(PAN)、瀝青、粘膠纖維等為原料，經預氧化、碳化、石墨化工藝而制得的含碳量大于90%的特種纖維。碳纖維具有高強度、高模量、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導電、導熱、膨脹系數小、減震等優異性能，是航空航天、國防軍事工業不可缺少的工程材料，同時在體育用品、交通運輸、醫療器械和土木建筑等民用領域也有著廣泛應用。PAN基碳纖維生產工藝簡單、產品綜合性能好，因而發展很快，產量占到90%以上，成為最主要的品種。

1.1聚丙烯腈基碳纖維的制備

聚丙烯基碳纖維是繼粘膠基碳纖維后第二個開發成功的碳纖維。它是目前各種碳纖維中產量最高品種最多發展最快技術最成熟的一種碳纖維。

聚丙烯腈（PAN）是由（AN）聚合而成的鏈狀高分子。

由于PAN在它的熔點317℃以前就開始熱分解，因此不能采用熔融紡絲而只能通過溶劑進行濕法或干法紡絲。

聚丙烯腈碳纖維的生產過程分三步：(1)預氧化；(2)高溫碳化處理；（3）高溫石墨化處理。

(1)  聚丙烯腈原絲的預氧化

預氧化的目的就是為了防止原絲在碳化時熔融，通過氧化反應使得纖維分子中含有羥基，羰基，這樣可在分子間和分子內形成氫鍵，從而提高纖維的熱穩定性。在聚丙烯腈纖維預氧化過程中可能發生的主要化學反應和氧化脫氫反應。

分析結果表明在大約200℃左右約有75％氰基發生了化學反應。未環化的雜化發生氧化脫氫反應，使纖維中結合一部分氧。一般認為，在制造聚丙烯腈碳纖維時，纖維僅需要部分氧化，含氧量在5％~10％較好。預氧化采用的方法有兩種：空氣氧化法和催化法。

原絲在200~300℃空氣中預氧化時，其顏色從白→黃→棕→黑，說明聚合物發生了一系列的化學變化，并開始形成石墨微晶結構。催化環化是將聚丙烯腈原絲在225℃的SnCl4二苯醚溶液中催化成環。催化法有可能使部分氰基未被氧化，造成結構缺陷。目前工業生產上普遍采用的是空氣預氧化法。

同時為了提高碳纖維的力學性能，在原絲預氧化時同時采用引力牽伸