碳纤维属于脆性材料,其抗拉强度遵循格拉菲斯(Griffith)缺陷理论和韦伯尔(Weibull)最弱连接理论,限制其力学性能提高的主要因素是纤维自身的各种缺陷。碳纤维90%的缺陷来自原丝的遗传,因此提高原丝质量是制备优异性能碳纤维的重要途径。依据体积效应,纤维纤度和直径越小,则单位长度内包含的缺陷越少,相应碳纤维的力学性能越好,因此实现原丝和碳纤维的细旦化是减少缺陷、提高力学性能的有效办法。通过研制新型纺丝方法,改变纺丝参数来制备超细旦的聚丙烯腈原丝,对碳纤维性能的提高具有十分重要的意义。本论文采用溶液共聚的方法合成PAN纺丝液,实验室自制一套纺丝装置,在无凝固浴的条件下,直接对纺丝细流进行牵伸的方法,完成溶剂的脱除和纤维的成形固化。用此方法获得的初生纤维直径在8μm以下,改变不同纺丝条件,空气层高度、纺丝拉伸速度,通过SEM、XRD和强度测试仪等方法研究纺丝条件对初生纤维直径、结晶度、强度等性能的影响,发现纺丝高度的增加对初生纤维直径、结晶性能和强度的影响甚微,而纺丝速度的增加能使纤维直径大幅减小,结晶度和强度提高,通过纺丝速度的增加来使纤维细旦化是最佳方法。同时对不同纺丝拉伸速度所得初生纤维经过沸水和160℃硅油热拉伸后,研究对原丝直径变化和结晶度的影响,发现热拉伸后原丝的直径越小,纤维结晶越高。所得超细旦PAN原丝的最小直径达到1.4μm。