聚丙烯腈基炭纤维因一系列优异性能在诸多领域获得了广泛应用。本课题在广泛了解国内外有关聚丙烯腈基预氧化纤维炭化方面研究的基础上，借助傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪、热失重、质谱等现代分析技术展开了对预氧化纤维在低温炭化过程中炭化焦油控制的研究，同时揭示了炭化焦油形成的机理。　　 主要结论如下：　　 1.用盐酸羟胺水溶液处理预氧化纤维所需时间很短，羟胺很容易就能将残留在预氧化纤维中氰基(-CN)转化成偕胺肟基(NH2-C=N-OH)，偕胺肟基在较低的温度下就能很好得促进预氧化纤维分子内环化、分子间交联从而形成更加稳定的结构。处理后的预氧化纤维在炭化过程中产生极少量的焦油，而且所得纤维的拉伸强度提高了18.9％，模量提高了13.1％，碳收率提高了1.6％。　　 2.用有机碱四甲基氢氧化胺溶液处理预氧化纤维可以将残留在纤维中的氰基(-CN)转化成羧基(-COOH)。羧基的热稳定性远比氰基差，很容易发生羧基脱除反应而留下活性位以有利于预氧化纤维进一步发生环化、交联反应以形成更稳定的梯形双分子链结构。但是，碱对预氧化纤维的水解过于剧烈，且不易控制，导致经碱处理过的预氧化纤维在炭化过程中大量裂解、剧烈失重，最终所得纤维的强度仅为由未经处理的预氧化纤维所得纤维强度的64％。　　 3.用硫酸溶液处理预氧化纤维可以将残留在纤维中的氰基(-CN)转化成羧基(-COOH)，羧基很容易脱除而留下活性位以有利于预氧化纤维进一步发生环化、交联反应以形成更稳定的梯形双分子链结构。缺点是：硫酸腐蚀性大，而且需要的处理时间比较长。与用盐酸羟胺处理的结果很相似，硫酸处理能够减少预氧化纤维在炭化过程中焦油的产生，而且使所得纤维的强度提高了5.6％，模量提高了10.7％。　　 4.炭化焦油产生的机理是：由于各种原因，预氧化纤维的梯形双分子链结构不能达到理想要求，芳构化指数仅能达到50％左右，而且尚有部分单链单元存在，于是热稳定性不够佳。在高温下，高分子链的单链部分和单键部分自然就成为了薄弱环节，容易发生分子链的断裂而形成小分子碎片，这些小分子碎片大都是不饱和的物质，在炭化炉的高温环境下容易进一步缩聚而形成炭化焦油。