拉伸模量是碳纤维的重要属性,以往通过改变碳化温度、牵伸以及预氧特征结构含量的方法调控碳纤维的拉伸模量,但调控范围有限。国产碳纤维拉伸强度与国外产品相当时,其拉伸模量不能完全吻合,某些厂家CCF-1和CCF-3级碳纤维拉伸模量偏高,而某些厂家CCF-4级碳纤维拉伸模量偏低。因此,开展原丝取向结构与碳纤维拉伸模量相关性研究,从而实现在纺丝阶段调控碳纤维的模量具有十分重要的意义。本文通过调整原丝制备阶段各级牵伸倍率及喷丝孔径大小,制备了不同取向结构的原丝,进行预氧化、碳化处理。借助于X射线衍射(XRD)、声速-取向测定仪、激光拉曼光谱(Raman)、差热分析(DSC)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)等手段,研究了聚丙烯腈原丝取向结构对碳纤维模量的影响规律。研究结果表明：1.在相同预氧化碳化条件下,碳纤维的拉伸模量随原丝晶区和非晶区取向程度的增大而增大,且原丝晶区取向对碳纤维拉伸模量影响程度大于非晶区取向。2.取向度高的PAN原丝制得的碳纤维拉伸模量大,是由于其制备的碳纤维石墨微晶的微晶取向度大,且石墨微晶堆砌厚度Lc以及石墨网平面尺寸La也大。3.取向度较高的原丝在预氧化阶段中形成的环状结构取向度较高,碳纤维乱层石墨结构的雏形-芳香结构尺寸较大,进而影响碳纤维的石墨微晶取向及微晶结构尺寸4.原丝取向影响预氧化反应进程,纤维预氧化程度随原丝取向程度的提高而降低；纤维预氧化程度越低,碳纤维拉伸模量越高。