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聚丙烯腈(PAN)碳纤维因一系列优异性能在各个领域获得了广泛应用。当前,工业生产碳纤维的最高拉伸强度为7.02GPa,仅为理论值的4%左右,提高碳纤维的质量尚有巨大的空间。聚合是PAN基碳纤维制备的基础,其微观结构与碳纤维的质量密切相关。但是,目前仍缺乏一种有效的方法评价PAN结构对原丝和碳纤维性能的影响。用于溶液纺丝的聚丙烯腈共聚是聚丙烯腈基碳纤维生产过程中非常关键的环节,直接影响到后续的工艺,最初共聚物的结构和性能决定了最终碳纤维的结构和性能。本文主要研究与碳纤维用聚丙烯腈溶液聚合相关的问题。文献上用于制备聚丙烯腈原丝的共聚单体和聚合方法多种多样,但对于溶液共聚合所能达到最高分子量聚丙烯腈尚未定论,本文以二甲亚砜(DMSO)为溶剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂对丙烯腈和丙烯酰胺体系进行自由基溶液共聚合,系统研究总单体浓度、单体配比、AIBN含量、反应温度、反应温度和搅拌速率对聚丙烯腈分子量、转化率的影响规律。(1)通过工艺优化,共聚物的转化率可达87%以上,粘均分子质量约21万。(2)由于单体活性的差异,原料组成与共聚组成并不一致。随着AM的加入量的增多,AN/AM聚合反应速度(转化率)先增加后降低,共聚物分子量先降低后增加。(3)研究了AN与AM在二甲亚砜(DMSO)溶剂中,以AIBN为引发剂,聚合温度为58～62℃时的共聚机理。采用阶段升温的方法将AM与AN共聚,以期提高聚合物的转化率和平均分子量。结果表明:58℃反应0.5h,升至60℃反应0.5h,最后升至62℃恒温31h,此条件合成所得的聚合物与恒温相比,转化率可达87%以上,分子量可提高近10万,达到了21万。