? 一、超導炭黑在 PTFE 中的典型應用領域

PTFE 與 SCB 的組合主要用于 高端導電、抗靜電、屏蔽、耐高溫摩擦材料：

1. 防靜電 PTFE（Anti-Static PTFE）

電阻可從 PTFE 本身的 101?–101? Ω?cm 降低到 10?–10? Ω?cm

用于：化工管道、閥座、耐腐蝕密封件、防靜電襯里

2. 高導電 PTFE（Conductive PTFE / EMI Shielding）

使用超導炭黑或碳納米管，可達到 101–103 Ω?cm

用于：屏蔽墊圈、航空電子密封、探測儀器絕緣件

3. 自潤滑 / 摩擦耐磨 PTFE 復合材料

超導炭黑可改善摩擦系數并增強表面潤滑

用于：軸承、密封圈、滑動組件

4. 高溫腐蝕環境中替代金屬的導電部件

PTFE 的耐腐蝕 + 超導炭黑的導電性

用于：酸堿電化學環境、高溫傳感器構件

? 二、超導炭黑在 PTFE 中的作用機理

（和普通導電炭黑不同）

1. 結構性網絡（High-Structure Network）

超導炭黑具有：

超高結構（DBP 吸油值 300–400+ mL/100g）

小粒徑（15–30 nm）
能在 PTFE 中形成三維導電網絡 → 使電阻迅速下降。

2. 低添加量形成導電通路

普通導電炭黑需 15–25 % 才能形成導電通路
超導炭黑通常 5–12 % 即可形成穩定導電路徑。

3. 提升摩擦與耐磨性

炭黑在 PTFE 中起到填料作用，能減少 PTFE 的“冷流性”，提高耐磨性與耐壓縮性。

? 三、典型添加量與性能趨勢

超導炭黑添加量（wt%）

體積電阻（Ω·cm）

用途

3–5%    10?–101?    防靜電等級    

5–10%    10?–10?    導電等級（管道/密封）    

10–20%    102–103    高導電、部分屏蔽應用    

20–40%    < 102    屏蔽/電極級復合材料    

※ 若要更高導電性，可復配 CNT（碳納米管）。

? 四、PTFE + 超導炭黑的加工工藝要點

PTFE = 不熔融加工 → 只能“冷壓 → 燒結”
因此炭黑的狀態影響極大。

1. 分散方式（關鍵）

干混（High-Speed Mixer）

濕法混合（酒精、異丙醇分散更好）

冷壓前必須保證炭黑均勻包覆 PTFE 微粉，否則導電不均

2. 壓制

壓力一般 20–30 MPa

壓制速度越穩定 → 分散越均勻

3. 燒結（最容易出問題）

典型 PTFE 燒結曲線：

升溫 → 327°C（熔點） → 360–380°C 保溫 → 緩慢冷卻
超導炭黑可影響 PTFE 的熱導率，使溫差更大，容易導致：

燒結不均

裂紋

電阻波動

→ 需要更慢的升降溫速率。

? 五、常見問題與解決方案

問題 1：導電性能不均勻 / 電阻波動

原因：炭黑團聚、冷壓分布不均、燒結不均
解決：

改用濕法分散 → IPA/乙醇

使用超導炭黑母粒（PTFE/CB 混合粉）

壓制時增加振動輔助

燒結時降低升溫速率（< 2°C/min）

問題 2：強度下降 / 變脆

炭黑加得越多，PTFE 的結晶度下降，機械性能減弱。

解決：

盡量控制在 5–10% 區間

加入 5–15% 玻纖 / PPS 提升強度

改用高結構值炭黑以降低添加量

問題 3：表面粗糙 / 出黑粉

原因：炭黑未完全融合到 PTFE 基體（沒有真正熔融工藝）
解決：

減少粗粒炭黑

改用粒徑更小、結構更高的超導炭黑（如 N9000 系）

延長燒結保溫時間

問題 4：摩擦系數不理想

可采用復配方式：

SCB + PTFE 微粉 + 石墨

SCB + PTFE + 二硫化鉬（MoS?）
可以明顯改善耐磨性。

? 六、典型配方（可直接試驗）

配方 A — 防靜電 PTFE（目標ρ = 10?–10? Ω·cm）

PTFE 95%

超導炭黑 5%

配方 B — 導電 PTFE（目標ρ = 10?–10? Ω·cm）

PTFE 90%

超導炭黑 8%

助分散劑 0.5%（可選）

配方 C — 高導電屏蔽 PTFE（目標ρ = 102–103 Ω·cm）

PTFE 75%

超導炭黑 20%

石墨 5%（提升機械性能）