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PI薄膜的發(fā)展歷程及制備技術介紹
思瀚產業(yè)研究院 瑞華泰    2024-04-17

1、PI薄膜的制備技術介紹

PI薄膜的制備有熱法和化學亞胺化法之分。熱法是將PAA樹脂加熱到一定溫度，使其脫水環(huán)化，形成PI；化學法是指在PAA樹脂中（如-5℃以下）加入一定量的低溫型催化劑，與物理加熱相結合，加快脫水環(huán)化，形成PI?；瘜W法相較于熱法的主要區(qū)別在于催化劑的添加，使得生產效率提高，但其配方涉及多種催化劑選配需要調整工藝，設備復雜性、新產品開發(fā)難度相對更高。

高性能PI薄膜的亞胺化過程通常伴隨定向拉伸，使得分子鏈沿拉伸方向獲得部分取向排列，產品性能得以提升。定向拉伸工藝有單向拉伸和雙向拉伸之分。相較于單向拉伸，經雙向拉伸后的PI薄膜在橫向、縱向均可獲得更有序的結晶取向，薄膜特性更為優(yōu)異。雙向拉伸工藝要求更高水平的配方技術和裝備技術。

2、PI薄膜行業(yè)發(fā)展歷程

PI 薄膜的商業(yè)化進程始于 20 世紀 50 年代，最早應用于電工絕緣領域，隨著 PI 領域研究深入和技術升級，PI 薄膜的應用領域不斷拓展。

（1）全球 PI 薄膜行業(yè)發(fā)展歷程

① 20 世紀五六十年代，電工 PI 薄膜開啟 PI 薄膜的商業(yè)化應用

1955 年 ， 美國杜邦獲授權全球第一件有商業(yè)價值的 PI 產品專利（US2710853A）；1965 年，杜邦首次實現了 PI 薄膜（商品名 Kapton）的商業(yè)化生產，一般將美國杜邦的 Kapton HN 型 PI 薄膜作為行業(yè)“標準型 PI 薄膜”。

在商業(yè)化初期，PI薄膜主要應用于耐高溫電工絕緣；經過50余年的商業(yè)化發(fā)展，該產品已成為商業(yè)化PI薄膜的“標桿產品”。

② 20 世紀七八十年代，PI 薄膜的商業(yè)化應用拓展至電子領域

20世紀七八年代起，隨著半導體產業(yè)的發(fā)展，PI薄膜在電子產業(yè)鏈的應用被開發(fā)出來，電子PI薄膜的產業(yè)化獲得突破性進展。

1983年，日本宇部興產的聯苯型PI薄膜（商品名Upilex）投入工業(yè)化生產，Upilex薄膜接近單晶硅的熱膨脹系數，成為微電子領域的最佳選擇之一被廣泛應用，是PI薄膜應用的里程碑式進步。

1984年，鐘淵化學建立了PI薄膜（商品名Apical）生產線，其NPI薄膜的熱膨脹系數接近金屬銅（17ppm/℃），成為FPC基材的最佳選擇之一被廣泛應用。

③ 21世紀起，PI薄膜的更多應用領域衍生

隨著技術發(fā)展及下游需求推動，21世紀起，PI薄膜的更多應用被開發(fā)出來，如用作高導熱石墨的前驅體材料、柔性顯示蓋板材料等；同時，電子產業(yè)鏈的代工生產需求逐漸釋放，韓國和中國等國家抓住產業(yè)轉移的機遇，高端制造業(yè)迅速發(fā)展，PI薄膜行業(yè)隨之興起。

2001年，達邁科技試運行其第一條PI薄膜生產線，并逐步擴大產能；2005年，韓國SKC建立了批量生產線；2008 年，韓國SKC 和韓國KOLON合資成立SKPI 生產PI薄膜。

2010年，瑞華泰完成國家發(fā)改委“1000mm幅寬連續(xù)雙向拉伸聚酰亞胺薄膜生產線”高技術產業(yè)化示范工程的驗收，形成了從專用樹脂制備到連續(xù)雙向拉伸薄膜生產的完整制備技術，同類產品達到國際先進水平，成為中國大陸率先掌握自主核心技術的高性能PI薄膜專業(yè)制造商。

（2）國內PI薄膜行業(yè)發(fā)展情況

① 高端PI薄膜的發(fā)展水平整體較低

我國PI薄膜的產業(yè)化進程發(fā)展較緩慢，依靠自主研發(fā)，在傳統(tǒng)電工絕緣領域形成了較強的產業(yè)能力，但在高端電工絕緣、電子等其他應用領域的產業(yè)化能力較弱，存在新產品種類不足、產品性能不穩(wěn)定等情形，自主掌握高性能PI薄膜完整制備技術的企業(yè)很少。根據美國航空航天局（NASA）高性能聚合物材料專家Hergenrother P M對“高性能高分子聚合物”的定義，其首要性能為耐熱性。

我國生產的PI薄膜多數滿足H級（180℃）的電工絕緣需求，工藝和設備均較簡單，技術難度較低?；谕ㄓ玫腜AA樹脂配方，通過簡單控制流涎、熱風干燥過程，獲得PAA凝膠膜，再通過亞胺化制備出低端PI薄膜，是耐溫等級180℃及以下等級的絕緣材料。對于滿足H級以上高端應用的更高等級電工絕緣系統(tǒng)，以及其他高性能PI薄膜，我國的技術水平及產業(yè)化能力整體較弱。

高性能PI薄膜的制備技術復雜，需對PAA樹脂配方進行設計，通過精確控制流涎熱風干燥過程，獲得厚度均勻的PAA凝膠膜，再以定向拉伸伴隨亞胺化過程制得，集成全自動控制系統(tǒng)提高生產控制水平。高端應用的高性能PI薄膜除應用于高端電氣絕緣，還滿足柔性線路板、消費電子、高速軌道交通、風力發(fā)電、5G通信、柔性顯示、航天航空等多個領域的應用要求。

② 國內PI薄膜的發(fā)展前景良好

隨著FPC等電子制造業(yè)由韓國、中國臺灣向中國大陸轉移，大陸地區(qū)在PI薄膜下游市場中所占的比重不斷增加，5G通信、柔性顯示、高速軌道交通等領域快速發(fā)展。高性能PI薄膜作為影響我國高新技術產業(yè)快速發(fā)展的―卡脖子‖材料，市場需求不斷增加，且國產化需求較迫切。公司作為國內規(guī)模最大的多品類高性能PI薄膜專業(yè)制造商，掌握自主核心技術，順應產業(yè)發(fā)展需求，發(fā)展前景良好。

思瀚發(fā)布《2024-2029年中國聚酰亞胺薄膜（PI薄膜）行業(yè)發(fā)展現狀及趨勢報告》