聚丙烯腈（PAN）基碳纤维是全球关注的高性能纤维。由于具备高强度高模量,低密度等优点,碳纤维广泛应用于各个领域。原丝是生产高性能碳纤维的前提,制备高质量聚丙烯腈原丝需要高品质聚丙烯腈。聚合是制备高性能碳纤维的起始阶段,它的好坏直接影响着所纺原丝以至最终碳纤维的性能。研究发现适合于高性能碳纤维需要的PAN原丝有如下特点:1)在温和条件下制备所含杂质（尤其以金属离子为代表）较少的PAN;2)全同等规度较高,有利于在环化时降低反应活化能,减少分子链中的缺陷,更易由线性分子链转化为耐热的梯形结构;3)有少量支链有利于分子链间的脱氢环化。本论文采用溴化苄、α,α＇二溴代邻二甲苯分别与托烷（Tropane）季铵化反应,成功合成了带有不对称基团的单取代季铵盐（salt 1）以及双取代季铵盐（salt 2）。采用三环己基膦（PCy₃）作为引发剂,DMF作为溶剂,在温和条件下进行丙烯腈的溶液聚合。此聚合体系引入季铵盐后转化率与反应速率均有一定提高,聚合速率从大到小为单取代季铵盐＞双取代季铵盐＞四丁基溴化铵＞不加季铵盐,初始转化率均很高,反应中期Ln（[M]₀/[M]）与时间呈较好的线性关系。不同季铵盐体系均可在短时间内合成分子量Mn可达2×10⁵g/mol以上,分子量分布在2.0左右,含有一定支链数的无规PAN,加入季铵盐后PAN支链数略有下降。分子量均随转化率的增加而增大,其中双取代季铵盐体系呈现出较好的分子量与分子量分布的可控性。简单讨论了丙烯腈在三环己基膦（PCy₃）引发体系中的影响因素。实验结果表明,该体系聚合速率快,形成聚合物分子量高。引发剂形成活性中心过程以及单体溶剂混合过程均对聚合速率无明显影响,反应速率随引发剂浓度下降而降低。通过研究选择了合适的反应条件,在引发剂浓度较低时,活性仍然很高;与其相应,季铵盐用量很少时,对体系的影响仍然很明显。调节DMF与甲苯的比例关系从而改变混合溶剂的极性与溶剂化能力,考察对引入季铵盐体系的影响。实验结果表明,随着甲苯量的增多,溶剂极性以及溶剂化能力降低。聚合速率、分子量都随之发生明显的下降,双取代季铵盐体系相比单取代季铵盐体系受此影响更大。在有甲苯存在的溶剂中,反应一段时间后分子量逐渐增大的PAN会从溶液中析出,转变为非均相聚合,聚合速率很小,转化率随时间增长不大,所得产物分子量以及分子量分布比较稳定。溶剂的改变对聚合物微结构影响不大,仍然得到含有一定支链的无规结构聚丙烯腈。通过热失重对于不同体系合成的聚丙烯腈进行热稳定的初步分析,在不同气氛下聚丙烯腈的后处理有不同现象;不同体系之问的区别表明分子量、支链数等因素对聚丙烯腈的后处理过程以及碳纤维的性能有明显影响。在单取代季铵盐体系中,由于分子量较大,预氧化温度降低,热处理后热稳定性有所提高。