中间相沥青碳纤维因其高强高模等性能被广泛应用于高新技术领域,其性能取决于前驱体沥青的性质。本论文利用环烷基富芳烃油,通过调控热缩聚-溶剂萃取耦合分子蒸馏缩聚工艺制备了可纺中间相沥青,并经熔融纺丝、预氧化、碳化得到碳纤维。本课题评价了沥青的可纺性,并考察了纤维的预氧化性能和碳纤维的力学性能。首先利用UPC中试2020和HCTO-2-2两种原料油,采用相同的热缩聚-分子蒸馏缩聚条件,考察了原料油性质及热缩聚低压段时间对制备中间相沥青的影响,发现两种原料油皆在低压下反应3 h时所得产物软化点较低、中间相含量较高且纺丝性能佳,HCTO-2-2所制产物更好。然后利用UPC中试2020和UPC中试2020（处理）两种原料油,采用相同的热缩聚-分子蒸馏缩聚条件,考察了原料油性质及分子蒸馏真空度对制备中间相沥青的影响,发现两种原料油皆在5 mm Hg下蒸馏时所得产物软化点较低、中间相含量较高,UPC中试2020（处理）所制产物更好。原料油中含适量的烷基和环烷基结构,可在热反应过程中释放出小分子自由基,参与调控自由基反应,抑制大分子自由基之间的面外无序交联,有利于制备优质可纺中间相沥青。最后利用HCTO-2-2,采用热缩聚-溶剂萃取耦合分子蒸馏缩聚法,在剂油比为4:1时所制产物较好。接下来将所制纤维原丝在恒温和升温两种模式下进行预氧化,研究恒温温度、升温速率和氧化气氛对纤维结构与性能的影响,比较了不同纤维的预氧化性能。对于本实验室所制备的中间相沥青纤维,其最佳氧化增重量在5%～8%。拥有较低缩合度、芳香度及软化点的前驱体沥青制成的纤维氧化活性好。280℃氧化和经空气慢速模式氧化后的纤维微晶结构最好。氧化后纤维中含氢官能团逐渐消失,产生了C=O、O-C-O等含氧基团。280℃氧化时纤维内的沥青质分子通过含氧官能团连接形成相对致密的径向结构。最后对预氧化纤维进行碳化处理。280℃氧化后所得碳化纤维微晶结构最好,经空气慢速模式氧化后的碳化纤维微晶结构最好。经过碳化处理,纤维的红外谱图中杂峰减少,变得更平滑规整,基本只剩下1600 cm-1处的C=C吸收峰。三种纤维均是在预氧化温度为280℃时,拉伸性能最佳;较低的升温速率和使用纯氧氧化有利于获得拉伸性能较好的碳纤维。在280℃氧化后所得的碳化纤维截面整体呈辐射状,碳片层结构致密。最终得到了抗拉强度在650 MPa左右、杨氏模量在150 GPa左右的碳纤维。