将聚丙烯腈(PAN)原丝置于空气中在180℃~265℃温度范围内逐步预氧化，同时控制适当的牵伸比。利用广角X射线衍射（XRD）、定量傅里叶红外光谱（FR-IR）、差示扫描量热分析（DSC）和热失重分析（TG）手段考察了连续预氧化过程中纤维微晶结构、化学反应和热性能的变化。结果表明：

   （1）PAN纤维在空气中外力场作用下进行氧化稳定化，200℃之前环化反应缓慢进行；在200℃~230℃温度范围内，环化度呈线性迅速提高，反应加剧；230℃之后，环化反应减慢；

   （2）预氧化反应按序态进行，首先发生在无序的非晶区，逐步向有序区演变；一旦有序区发生反应，则反应剧烈；

   （3）在210℃之前，微晶尺寸增大，符合应力场结晶理论；210℃之后，晶粒尺寸迅速减小。

    聚丙烯腈纤维是20世纪 50 年代末期发展起来的一种新型结构和功能材料，具有高比强度、高比模量、耐高温和耐腐蚀等一系列优异性能，广泛应用于航空航天、国防军工以及民用工业领域中。

    在聚丙烯腈基炭纤维的制造过程中，预氧化处理是关键步骤之一，其结构转变在极大程度上决定着最终炭纤维的结构和性能。在此过程，氰基产生热环化作用，其间的强有力的静电偶合作用被消弱，形成耐热稳定的梯型结构，梯型分子间通过氧原子相互交联，韧性和力学性能降低，为炭化过程中大石墨层片结构的形成创造了有利的条件。由于预氧化过程是剧烈的结构转变时期，极易产生缺陷，会导致炭纤维力学性能的下降。因而，预氧化过程中的结构转变和控制对控制炭纤维的结构和性能极其重要。各国学者对PAN 纤维在预氧化过程中的结构变化进行了大量的研究，但是由于预氧化过程本身的复杂性以及预氧化纤维表征的困难，常常导致得出不同甚至相反的结论。