中间相沥青基炭纤维具有良好的沿纤维轴向的取向结构,因此相对其它炭纤维而言,具有模量高、导热性好、导电性好等优异特性。预氧化是炭纤维制备过程的关键环节,控制合适的氧化程度、优化氧化工艺对炭纤维的性能、生产效率都至关重要。且沥青是多种稠环芳烃构成的复杂混合物。关于沥青的复杂多样性对沥青纤维氧化的影响,目前未见系统详细的报道。本论文的主要内容是研究不同原料中间相沥青纤维的氧化特性,以便为生产实践中制定氧化工艺提供参考。本文以不同沥青原料融熔纺丝制得的中间相沥青纤维为研究对象,主要采用了热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针显微分析(EPMA)、热机械分析、纳米压痕等方法,从不同角度系统地研究了中间相沥青纤维的氧化特性,并重点分析了原料、氧化工艺对稳定化的影响。采用热重分析,对恒温氧化(230℃,250℃,270℃)、升温氧化(3℃/min,0.5℃/min)下5种中间相沥青纤维的氧化发现,中间相沥青纤维的氧化特性主要由沥青原料决定。在恒温和升温两种模式下,软化点低的沥青纤维氧化起始增重温度较低、增重速率较快、氧化活性高;降低升温速率或使用纯氧气氛有利于提高纤维的氧化程度,且对氧化活性高的沥青纤维影响更显著。通过扫描电子显微镜对不同原料的中间相沥青纤维在不同氧化条件中氧化制得的炭纤维进行观察,表明炭纤维的形貌特征与中间相沥青纤维的原料关系很大,一般来说,沥青纤维氧化活性越好,越容易稳定化,炭化后纤维不易粘连或熔并,但更容易因为氧化过度而出现缺陷。使用电子探针显微分析技术对氧化纤维氧元素的径向分布测试表明,径向氧分布主要由沥青原料决定,且受到氧化工艺参数的影响。一般来说,软化点低的中间相沥青制备的纤维,氧化活性较高,氧的径向分布梯度较大,导致皮芯结构。降低升温速率,或使用氧气氧化均可提高纤维的氧含量,降低氧的径向梯度,减小氧元素分布的皮芯差异。且氧气氧化的纤维氧分布更加均匀。采用纳米压痕可测试纤维的微区硬度及模量,使测试纤维的径向力学性能分布、研究微晶结构成为可能。研究发现氧化纤维压痕比较明显,呈现一定的塑性,而炭纤维压痕最终几乎完全消失,呈现一定的弹性。