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黄金薄膜:PI(聚酰亚胺)薄膜的发展现状以及前景

2022-12-13 来源:塑库网公众号 浏览数:1

一、PI薄膜简介


有一种材料,可以说有了它才有了微电子技术。它在高分子材料中属于顶端的存在,由于价格高昂(高达上百万每吨)、技术壁垒高、性能优异,它也被称为“黄金薄膜”,它就是聚酰亚胺薄膜(PI薄膜)。

PI薄膜包括均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜,是一种新型耐高温有机聚合物薄膜,是由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)在极强性溶剂二甲基乙酰胺(DMAC)中经过缩聚、流延成膜,然后通过亚胺化而成。

▲高分子材料天梯图 来源:石油化工和大数据

高性能PI薄膜是PI薄膜中的佼佼者,是严重影响我国高新技术产业快速发展的“卡脖子”材料,也是我国重点发展的高分子材料之一。


二、PI薄膜发展现状


1.PI薄膜应用广泛


聚酰亚胺材料用途广泛,分别以薄膜、纤维、光敏材料、泡沫和复合材料应用于柔性屏幕、轨道交通、航空航天、防火材料、光刻胶、电子封装、风机叶片、军舰、汽车等若干领域。


PI薄膜是最早实现商业化应用的PI产品,被称作我国发展高技术产业的三大瓶颈性关键高分子材料之一。


PI薄膜是目前性能极佳的薄膜类绝缘材料,它具有优异的力学性能、电学性能、化学稳定性、高辐射抗扰度、高低温抗扰度(-269℃至400℃),已广泛应用于航空、航海、宇宙飞船、火箭导弹、原子能、电子电器工业等多个领域。


2.电子级PI薄膜为国外垄断,国内企业发力中


根据用途,PI薄膜可分为以绝缘、耐热为目的的电工级PI薄膜和附有高挠性、低膨胀系数等性能要求的电子级PI薄膜。


电子级PI薄膜价格高昂,行业进入难度大,目前仍属于高技术壁垒行业。全球70%的生产能力集中在美国、日本、韩国等国家。目前,电子级PI薄膜主要由美国杜邦、日本东丽、日本钟渊化学、日本宇部兴产、韩国SKC等企业垄断,这些企业产能集中度较高,规模多在2000~3000吨/年,合计占据全球约85%的市场份额。


我国PI薄膜行业起步晚,目前国内约有70家PI薄膜生产企业,产能规模多在百吨上下,主要应用于低端市场。随着我国对高端电子级PI薄膜需求的不断增加,国内企业开始向高性能PI薄膜市场进军。目前国内已具有规模以上电子级PI薄膜生产能力的企业有时代新材、丹邦科技、瑞华泰以及中国台湾地区的达迈科技、达胜科技等。


瑞华泰2020年年产能约为720吨,在今年IPO上市时募集资金投资项目计划新增1,600吨高性能PI薄膜产能。国风塑业于2016年开始聚酰亚胺薄膜研发,切入新材料领域,现有2条生产线已经实现批量生产,另外2条桂林电科院中标的生产线处于设计和安装阶段,设计规划产能790吨。山东万达微电子材料有限公司是国内产能领先的电子级聚酰亚胺薄膜生产企业,拥有双向拉伸生产线5条。


3.需求与日增加,PI薄膜亟待国产化


从需求端来看,2016-2020年国内对PI薄膜的需求复合增速高达10%,2020年总需求量约为1.3万吨。目前我国电子级PI薄膜与电工级PI薄膜整体消费量相当。


未来随着电子显示、柔性印刷电路(FPC)和导热石墨膜等电子级应用领域的快速增长,电子级PI薄膜消费量规模进一步增大,预计2023年将超过电工级PI薄膜,但高端电子级PI薄膜在设备、工艺及人才方面存在较高技术壁垒,目前发展进入瓶颈期。


2020年我国PI薄膜进口依存度约25%,高端PI薄膜进口依存度更是达到了80%以上。随着我国相关研发及技术人才的积累,加之下游重点市场转移至内地及相关政策的利好,我国PI薄膜发展将不断提速,逐步实现高端产品国产化替代。


三、PI薄膜发展前景


1.国家的鼓励与支持,PI薄膜发展前景好


一直以来,我国对新材料产业的发展高度重视,2017年科技部制定的《“十三五”材料领域科技创新专项规划》报告中把聚酰亚胺、耐辐照型聚酰亚胺纤维等列为重点发展材料。


2018年,国家统计局发布《战略性新兴产业分类(2018)》,报告中将聚酰亚胺薄膜列入战略性新兴产业领域。


2019年工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》,其中在“关键战略材料”之“三、先进半导体材料和新型显示材料”明确列示“柔性显示盖板用透明聚酰亚胺”。政府的重视与支持,对我国PI薄膜的发展意义重大。


2.PI薄膜应用不断扩大,下游市场需求增加


随着航空航天、汽车、5G通讯的发展,PI应用将不断扩大。我国聚酰亚胺薄膜下游市场对高性能聚酰亚胺薄膜的需求也日益增加。可以预料的是,在我国产业结构升级、关键材料国产化的背景下,高性能PI薄膜进口替代的市场空间巨大,这是我国PI薄膜发展的机遇。


四、结语


聚酰亚胺薄膜行业的门槛较高,存在高技术壁垒。由于聚酰亚胺薄膜在航空航天、军事、高端电子等敏感领域有着难以替代的作用,国外的大多数聚酰亚胺原材料、技术和产品对我国实行严格封锁。


虽然国内企业已经在努力追赶中,但我们国产化并量产的高端产品与国外先进水平仍有不小差距。因此,大力发展聚酰亚胺薄膜产品十分迫切,任重道远!

 

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