优质PAN原丝是生产高性能碳纤维的前提。在PAN原丝生产过程中，水洗是一重要工序，其主要目的是降低纤维中残留DMSO含量。残留溶剂含量过高，在干燥致密化(100-150℃)和预氧化(200-300℃)过程中会发生热熔而导致单丝粘连或并丝。粘连纤维在后续工艺过程中，经过导辊牵引会发生脱粘，导致纤维表面损伤，形成表面缺陷，使碳纤维的拉伸强度下降。实验表明：能引起碳纤维损伤的缺陷中，90％左右是表面缺陷。因此，经过水洗，最好使残留溶剂降低到3％oo以下。　　 目前，国内对水洗工艺有所研究，但关于水洗过程残留DMSO的扩散行为研究较少，对水洗条件对丝条结构与性能有何影响少有探讨。相关文献探讨了溶剂的溶出规律，但缺乏实验值的验证。因此本文研究上述问题以期对生产提供科学依据。　　 本文通过Fick定律建立了溶剂的扩散数学模型，研究溶剂的扩散规律，同时探讨水洗条件对丝条结构和性能的影响。本论文的主要内容如下：　　 1研究了水洗条件对PAN水洗丝条结构和力学性能的影响　　 (1)用万能材料测试机测试纤维的力学性能，随着水洗温度升高，丝束的最大应力和最大载荷降低。　　 (2)XRD测得晶态结构表明：水洗温度从55℃增大到90℃，结晶度从64.8％降低到57.7％，晶粒大小从4.0nm变为5.0nm。　　 (3)水洗温度升高，丝表面出现更加明显的纵向沟槽，表面缺陷增多，丝的直径也变得不均匀，孔隙率和孔径变小，微孔逐渐增多：随着结晶度降低、晶粒尺寸变大、表面缺陷增多，丝的力学性能随之下降。　　 (4)相同温度，超声波使纤维的孔径和孔隙率变小，同时使表面缺陷增多，所以超声波对丝的力学性能影响不大。　　 2研究了残留DMSO的溶出规律　　 (1)由实验得到不同水洗条件下DMSO的溶出规律，与数值模拟结果比较，得到不同条件下的扩散系数值和扩散平衡时间。温度升高，扩散系数增大，平衡时间缩短；相同温度，超声波存在时，扩散系数增大，平衡时间缩短。　　 (2)压汞结果表明：丝中存在丰富的微孔，中孔比例少。温度升高，平均孔径减小、孔隙率先减小后增大。相同水洗温度下，超声波的存在可以降低纤维的平均孔径，增加比表面积和孔隙率，使丝条的平均孔径减小，结构均匀化。超声波存在时，丝表面溶剂更新速度快，扩散更快。　　 (3)随着温度升高，扩散系数增大，残留DMSO更加容易扩散，当扩散系数D为5.0×10-13m2/s时，丝条中残留DMSO浓度降低至1.6％oo，水洗效果符合设计要求。