碳纤维原丝的结构与性能直接影响其碳纤维的力学性能,对原丝的性能进行研究为提高碳纤维各方面性能提供理论基础。本论文以最近的研究热点木材苯酚液化物碳纤维原丝为对象,较系统的研究了原丝固化工艺及结构性能。探讨了木材苯酚液化物碳纤维原丝固化过程中微结构变化,包括初始纤维及原丝的微晶状态,固化处理因素对原丝结晶度的影响,初始纤维及原丝的孔隙结构；分析了原丝分子结构转变历程以及固化因素对分子化学基团的影响；利用热重分析仪等对原丝的动力学参数及热稳定性进行了分析。主要结论如下：(1)X射线衍射(XRD)显示：木粉中具有典型的纤维素Ⅰ,木材液化使得木材中典型的纤维素特征峰消失,液化物中碳原子为非晶态结构,初始纤维及固化处理后的原丝,18.80出现新的衍射峰,初始纤维及原丝建立了新的结构,由非晶态物质转变为晶态物质,并且原丝的结晶度大于初始纤维。固化处理因素影响原丝结晶度。随着盐酸浓度的提高,原丝的结晶度逐渐提高,盐酸浓度为15%时,结晶度达到最大值28.79%；不同的固化温度下,原丝固化过程中结晶度都在逐渐提高,固化温度85℃时结晶度增长速度最快,随后提高固化温度,结晶度增长速度逐渐降低；提高固化升温速率,固化过程中原丝结晶度逐渐提高,然而升温速率大于15℃/t,固化过程中结晶度骤然上升然后迅速的下降。(2)初始纤维及原丝的等温吸附曲线属于Ⅱ型吸附等温线,初始纤维与原丝BET表面积分别为0.517m2·g-1、0.142 m2·g-1,低于1 m2·g-1,平均孔隙半径低于2nm,属于无孔结构材料。(3)随着固化时间的增加3440 cm-1羟基吸收峰强度比增加,且低波方向移动,1172cm-1处次甲基醚键吸收峰3 h显著增强,随后固化时间达到4 h时吸收峰变宽,且在2930 cm-1处出现亚甲基吸收峰,推断固化时间越长+CH2OH与纤维反应充分,形成较多羟甲基酚,且羟甲基酚之间或者羟甲基酚与游离苯酚之间缩合反应充分,交联度提高。85℃为3426 cm-1羟基,1172 cm-1次甲基醚键转折点,说明固化温度为85℃+CH2OH与纤维反应充分反应,交联程度高。原丝3426 cm-1羟基、1172 cm-1处次甲基醚键吸收峰随盐酸浓度先增强,当浓度达到15%后吸收峰减弱,说明盐酸浓度15%为较合适盐酸浓度。。升温速率从10℃/min到15℃/min,羟基宽谱带特征吸收波长3426cm-1,苯环骨架特征吸收波长1475cm-1、1610 cm-1.几乎不变,醚键1172 cm-1特征吸收峰变宽且强度比减小,2930 cm-1处亚甲基键吸收峰强度显著增加；当升温速率大于15℃/min,羟基、次甲基醚键、苯环骨架特征吸收峰显著降低,2930 cm-1亚甲基键吸收峰消失,升温速率15℃/min为基团变化的转折点,高于15℃/min,升温速度太快在表层形成致密层,影响+CH2OH与纤维结合程度。(4)初始纤维及原丝表面主要元素组成为C、O,但是初始纤维到原丝O与C的原子比例增加。初始纤维、原丝都能拟合3个峰,石墨碳(?)、羟基相连的炭如酚、醇醚类物质中的-C-O、羰基。初始纤维经过固化后,类石墨炭变化甚微,与羟基相连的炭从16.3%上升至40.26%。(5)初始纤维对应的表观活化能为31.31 KJ/mol,原丝的表观活化能为39.18 KJ/mol,原丝热稳定性提高。固化液中盐酸浓度在15%时,失重率最小为38.72%,盐酸浓度低于15%,失重率逐渐增大,盐酸浓度高于15%,失重率反而增加；随着盐酸浓度的增加,放热锋顶温度右移,盐酸浓度达到15%时,峰顶温度为512℃,随后提高盐酸浓度,峰顶温度降低。延长固化时间,原丝的失重率逐渐减小,当固化时间4 h时,失重率达到最小值59.96%；4 h原丝放热峰顶温度为556℃,缩短固化时间,峰顶温度左移。固化温度85℃为失重率转折点,固化温度低于85℃,原丝的失重率逐渐增大,85℃失重率最小为46.39%,提高固化温度到95℃,失重率急剧增到59.96%,固化温度85℃,放热峰顶温度达到502℃,固化温度影响原丝高温下的热稳定性,提高固化温度,原丝的热稳定性随之提高。