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碳纤维(Carbon Fiber简称CF)是一种具有高强度,高模量,耐高温,耐腐蚀等一系列优异性能的新型材料。作为先进复合材料的增强纤维,其已被广泛地应用在各个领域。聚丙烯腈(PAN)纤维作为较早实现工业化的合成纤维之一,聚丙烯腈原丝能制得高性能的碳纤维,其生产工艺较其它方法简单,产品的力学性能良好,因而已成为生产碳纤维的主要原丝。聚丙烯腈原丝的结构和性能直接影响到最终的碳纤维的质量。本论文通过碳纳米管(MWNT)改性聚丙烯腈原丝,以提高聚丙烯腈原丝的力学性能。本文选用PAN为基体,二甲亚砜(DMSO)为溶剂,以多壁碳纳米管(MWNT)为填充组分,制备MWNT/PAN复合原丝,并进行预氧化和碳化,获得了MWNT/PAN原丝为基体的碳纤维初步研究结果,主要开展了以下几个方面的研究工作:1.采用混酸处理法对碳纳米管进行纯化,以改善碳纳米管在溶液和聚合物基体中的分散性。光学显微镜照片表明纯化后的碳管在原液中的分散性良好。2.采用溶液共混法制备了聚丙烯腈/碳纳米管复合溶液,并对复合溶液进行了流变和可纺性测试及分析。结果表明,MWNT/PAN复合原液呈现典型的切力变稀现象,然而在一定的浓度和剪切速率下,随着MWNT量的增加,体系的E_η减小。当剪切速率较大,纺丝溶液MWNT含量较大时,E_η值很小,溶液粘度对温度不敏感。因此,纺丝过程中温度的波动对纺丝的稳定性影响较小。这进一步说明溶液中加入适量的MWNT不影响纺丝的稳定性。3.采用干湿法纺丝制备了碳纳米管/聚丙烯腈原丝,对复合纤维的形貌、结构与性能进行了详细的研究,MWNT的添加改善了纤维的力学性能,断裂强度明显提高,断裂伸长率下降,碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维的结晶和取向度提高,PAN的晶体结构没有改变。总体来说,碳纳米管的添加量为1%时,纤维综合性能最好。4.对MWNT/PAN复合纤维进行了预氧化和碳化处理,通过正交实验法对预氧化和碳化工艺进行初步研究,得到了MWNT/PAN复合碳纤维的最佳预氧化碳化工艺条件,制备出MWNT改性的碳纤维,通过SEM观察其形貌结构,并对制备的碳纤维力学性能进行测试。结果显示,MWNT的添加提高了碳纤维的力学性能,对断裂伸长率没有影响。