聚丙烯腈基(又稱PAN基)碳纖維，是繼粘膠基碳纖維后第二個開發成功的碳纖維。是目前各種碳纖維中產量最高、品種最多、發展最快、技術也最成熟的一種碳纖維。
 

(圖示：3K紅色碳纖維板)
 

　　聚丙烯腈纖維，在化纖中的商品名稱為腈綸。是由丙烯腈單體聚合而成的一種合成纖維。含CN基非常活潑，加熱時就形成梯形結構，比原來的結構穩定，所以不易熔化。若聚丙烯腈纖維加熱時，非碳原子全部以NH3形式排出，則碳纖維的收率可達57%比粘膠纖維高，因此是比較理想的制造碳纖維的前驅纖維。

 

　　制備PAN基碳纖維二個關鍵技術的突破，把聚丙烯腈纖維直接加熱，在過80℃的轉變階段后，纖維發生收縮，聚合物分子鏈開始彎曲扭轉。原來在紡絲時，由于拉伸而形成的聚丙烯睛分子鏈沿纖維軸高度定向的狀態消失，所以碳化后不能獲得有一定強度的碳纖維。

 

　　二十世紀六十年初，日本大阪工業技術研究所的進藤昭男，發現將PAN纖維先在空氣中緩慢加熱，然而再碳化，就能制得拉伸模量為165GPa，收率為50%左右的碳纖維。使從聚丙烯腈制造碳纖維在技術上有了突破。

 

　　當PAN纖維在空氣中加熱到220℃，并保持足夠時間，空氣中的氧，會在纖維之間形成氧鍵，將二個纖維分子鏈聯在一起。由于各纖維分子的CN鍵處于空間的不同角度，所以只是若干纖維分子鏈(不是全部)會產生氧橋反應。理論計算PAN預級化后最高含氧量≯15%，一般為8-10%。正是由于氧鏈的架橋作用，使預氧化后的聚丙烯腈纖維成為立體交聯結構，這種黑色的穩定結構，在碳化時制成碳纖維仍能保持原來的纖維形態。

 

　　雖然進藤利用氧鍵將分子鏈交聯，使纖維保護原來的纖維形狀，制得了碳纖維，但PAN纖維在紡絲時進行高倍拉伸形成的呈高度定向狀態的聚合物分子。在預氧化時，纖維分子的定向度還是下降，因此進藤當時制得的碳纖維強度雖然比那時的粘膠基碳纖維要高，但總的說來還不是很好。>>>延伸閱讀：聚丙烯腈基碳纖維的制造方法