聚丙烯腈(PAN)纤维是性能优良的合成纤维之一,广泛应用于纺织服装行业、产业用等领域,离子液体因其稳定性好、蒸汽压低、溶解性好等特点可作为聚丙烯腈纤维加工的良好溶剂,但其纺丝工艺对纤维结构性能影响没有系统的研究。本文主要研究了纺丝工艺对以1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([BMIM]Cl)为溶剂所制备的聚丙烯腈纤维结构与性能的影响。首先通过静置溶解、搅拌溶解和捏合溶解的方法在相同的温度条件下制备了相同聚丙烯腈含量的PAN/[BMIM]Cl溶液,利用旋转流变仪研究了三种溶液的流变特性,结果发现捏合溶解得到的溶液零切粘度、松弛时间最小,非牛顿指数更大,溶液性质稳定均一。对于浓度为13wt%的PAN/[BMIM]Cl溶液,静态溶解法制备的溶液无法通过喷丝孔挤出,通过搅拌溶解、捏合溶解得到纺丝液可以进行干喷湿纺,发现捏合溶解制备的纺丝液可实现较高倍数的喷头拉伸和水浴拉伸,结合同步辐射WAXD和双折射、力学性能测试、动态热力学分析(DMA)等测试方法对比分析了两种方法制备的聚丙烯腈纤维超分子结构和性能,发现捏合溶解、纺丝得到的纤维结构更为规整,力学性能更优。两种溶解方式纺丝制备的纤维均只出现了一个玻璃化转变温度,且捏合溶解纺丝的纤维较高,这是由于其非晶区大分子链的运动能力较小。其次研究了捏合纺丝时沿纺程聚丙烯腈纤维结构性能。结果发现沿纺程结晶取向增大,(100)晶面晶粒尺寸先减小后增大,这是导致纤维断裂强度提高,但初始模量先减小后增大的原因。沿纺程纤维玻璃化转变温度先减小后不变,这是由于无定形区域大分子链缠结程度减小,运动能力增大。随后研究了捏合溶解纺丝中沸水拉伸倍数对聚丙烯腈纤维结构及性能的影响。WAXD研究表明纤维中随沸水拉伸倍数增大,纤维结晶结构完善,这也是导致其力学性能提高的原因；沸水拉伸前后的纤维都出现了一个单独的但峰形很宽的玻璃化转变温度,经过沸水拉伸后,玻璃化转变温度向高温移动,但沸水拉伸倍数对其影响不大。最后研究了捏合纺丝中后拉伸速率及倍数对聚丙烯腈纤维结构和性能的影响。纤维在制备过程中经过凝固、预拉伸、沸水拉伸之后,仍然残留4.38wt%的溶剂,这为再次以沸水为介质后拉伸提供了一定的塑化作用。通过对后拉伸过程中丝条上张力分析表明随着拉伸速率的增大丝条上所受的张力增大,这导致纤维纤度相同但随拉伸速率增大结构更为完善,经后拉伸分子链沿纤维轴向形了一定的有序排列且随拉伸速率增大有序程度提高,力学性能提高,玻璃化转变温度呈增大趋势；随后拉伸倍数增大,纤维的结晶更加完善,力学性能提高,其断裂强度最高达到4.95cN/dtex,但当后拉伸倍数超过一定数值时则会出现断头毛丝等现象。后拉伸倍数为2.0时纤维中出现高低温两个玻璃化转变温度,低温转变是由于晶区的大分子链某种不确定运动造成的。