碳纤维是在20世纪60年代迅速发展起来的高科技的新型纤维材料。聚丙烯腈(PAN)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。PAN原丝的结构和性能直接影响到最终的碳纤维的质量。本论文通过凹凸棒土(AT)改性PAN原丝,以提高PAN原丝的力学性能。主要开展了以下几个方面的研究工作:1.溶液共混法制备了PAN/AT复合材料。扫描电镜(SEM)观察表明,AT能较好地分散在PAN基体中;动态力学分析(DMA)结果表明,AT粒子的加入使PAN的储能模量和损耗模量均有不同程度的提高;力学性能的测试表明,AT的添加,提高了PAN/AT复合材料的拉伸强度。2.采用溶液共混法制备了PAN/AT的纺丝溶液,通过湿法纺丝制备了PAN原丝,研究了AT的加入对纺丝溶液的流变性的影响,讨论了温度、AT含量对纺丝溶液流变行为的影响。结果表明,随着AT含量的提高,纺丝溶液的表观粘度和结构粘度指数降低、非牛顿指数和粘流活化能提高;动态流变实验同样表明一定含量AT的加入使得纺丝液的粘度降低。热失重分析(TGA)测试表明AT的加入对PAN原丝的热分解性能没有影响;声速取向测试表明,AT的加入一定程度上提高了PAN原丝的取向度;X-衍射分析(XRD)测试显示随着AT含量的提高,PAN原丝结晶度有了很大的提高,而晶粒尺寸减小;力学性能测试表明,与未改性的PAN原丝相比,经过AT改性的PAN原丝的拉伸强度有明显的提高,并且在AT含量为1%时拉伸强度达到极大值。3.通过对原丝的预氧化和碳化,AT的添加并不影响预氧化、碳化的工艺条件,并提高了预氧丝、碳丝的拉伸强度。