■ 中国化工信息中心咨询事业部 郭灵燕

什么是PI薄膜

聚酰亚胺（Polyimide，PI）是一种主链上含有酰亚胺环（-CO-NH-CO-）的高分子聚合物，其耐热性能好、机械强度高、介电性能优异，同时化学稳定性好、挥发性低、热膨胀系数小。广泛应用于航空航天、微电子、液晶、分离膜等领域，被称为“21世纪最有希望的工程塑料之一”。

PI主要应用形式包括薄膜、纤维、复合材料、工程塑料、泡沫等，其中PI薄膜最早实现商业化。PI薄膜是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料之一，也是除碳纤维和芳纶纤维外，我国被“卡脖子”的高分子材料之一。根据用途，PI薄膜可分为绝缘、耐热的电工级PI薄膜和具有高挠性、低膨胀系数等性能的电子级PI薄膜。其中电子级PI薄膜作为特种工程材料，价格昂贵，技术壁垒高，也被称为“黄金薄膜”。

 PI薄膜的主要生产方式

最早的PI合成方法为“一步法”，即二酐和二胺在高沸点溶剂中直接聚合生成PI，但非质子极性溶剂价格高昂，副产物难以处理。

目前主流的PI合成方法为“两步法”，即先由二酐和二胺获得前驱体聚酰胺酸，再通过热亚胺法或化学亚胺法，分子内脱水闭环生成PI。热亚胺法工艺流程及设备简单，国内主流厂家主要采取该工艺路线。化学亚胺法单套产能高，且薄膜产品物化性能优良，能够满足微电子、航空航天等领域的使用，但其生产工艺及主要设备还未实现国产化，目前国内仅有深圳丹邦科技、株洲时代新材、江苏中天科技等企业拥有化学亚胺法PI膜生产线。

PI薄膜的涂膜方式主要分为浸渍法、流延法和双向拉伸法。浸渍法是最早的薄膜制备方法，即铝箔上胶法，制备工艺极为简单，但生产效率低，成本高，且产品平整度差。流延法是国内PI薄膜的主流制造方法，产品均匀性好，可以实现连续化生产，薄膜的电气性能及机械性能都优于浸渍法。双向拉伸法是目前高性能PI薄膜的制备工艺，工艺难度大，需要双轴定向，即纵向定位和横向定位，具有很高的技术壁垒，但生产的薄膜产品性能最佳。

电子级PI薄膜市场由美日韩垄断，我国起步晚发展快

电子级PI薄膜行业进入难度大，目前仍属于高技术壁垒行业，全球70%的生产集中在美国、日本、韩国等国家。产能集中度较高，主要由美国杜邦、日本东丽、日本钟渊化学、韩国SKC、日本宇部兴产等美日韩企业垄断，这些企业产能规模都在2000-3000吨/年。

我国PI薄膜行业起步较晚，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，国内企业加大研发力度，向高性能PI薄膜市场进军。

目前国内已形成规模以上电子级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。

2019年中国PI膜总产能达到1.6万吨/年，开工率约为60%，而高端电子级PI薄膜产量不足千吨。

PI薄膜在电子显示、柔性印刷电路和导热石墨膜领域增长空间最大

PI薄膜性能卓越，广泛应用于空间技术、F、H级电机、电器的绝缘、柔性印刷电路 (FPC)、导热石墨膜、TAB(压敏胶带基材)、航天、航空、计算机、电磁线、变压器、音响、手机、电脑、冶炼、采矿电子元器件工业、汽车、交通运输、原子能工业等。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快速增长，其消费量规模进一步增大，预计2023年电子级PI薄膜消费量将超过电工级PI薄膜。

在电子显示领域，柔性AMOLED技术的发展驱动电子级PI薄膜需求增长。2019年，折叠屏成为电子显示行业的风口。随着三星折叠款手机Galaxy Fold及华为MateX上市，多家手机生产企业宣称将推出折叠手机。与已量产的柔性AMOLED屏幕相比，折叠屏对PI材料的需求更为丰富，包括作为基材的PI浆料、作为触控板的CPI（透明PI）基膜及作为盖板的CPI硬化透明膜。随着折叠AMOLED的普及，电子显示领域对电子级PI材料的需求将成倍增加。

在柔性电路印刷领域，电子级PI薄膜主要用于挠性覆铜板（FCCL）上的绝缘基膜和覆盖膜。FCCL即在绝缘基膜上覆以铜箔支撑的可弯曲薄片状复合材料，也是FPC的主要材料。FCCL不仅具备传统覆铜板的电气连接、绝缘、机械支撑三大功能，还可实现静态与动态反复弯曲。因此由FCCL制成的FPC适合三维空间安装，节省安装空间，实现电子设备轻薄小的要求，目前被广泛应用于手机、数码相机、数码摄像机、笔记本电脑等便捷式电子设备中。近年来，随着小型化电子设备的快速发展，带动FCCL行业需求增长，将进一步拉动电子级PI薄膜需求的增长。

导热石墨膜是一种优秀的散热材料，具有超高导热性、重量轻、薄型化及耐弯折等优点。导热石墨膜的主要材料是人工石墨片，由PI薄膜经过碳化和石墨化两道高温制程产生。随着5G时代的到来，数据传输量大增，各类电子器件为实现高性能、即时通讯等功能而高度集成化，内部材料表面产生的热量急剧增加，过热风险概率加大，散热问题更加突出，而导热石墨膜则是现阶段最佳电子产品散热材料。未来，随着5G手机、5G平板电脑、5G个人电脑等电子产品的普及，预计导热石墨膜及相应电子级PI薄膜的需求会进一步增加。

未来中国将大力增加高性能PI膜布局

目前，我国PI薄膜生产企业技术成熟度与国外龙头企业差距较大。国内PI薄膜企业生产集中在普通电工级薄膜、电子产品覆盖膜、补强膜及少量高性能PI薄膜，国产产品在断裂强度、抗撕力、介电强度和体积电阻方面仍有较大发展空间。目前国内多家生产企业布局柔性AMOLED用PI膜，但何时实现大规模产业化应用仍未知。

2017年起，时代新材、丹邦科技、中天科技等国内多家企业开始引进先进生产设备，布局化学亚胺法高性能PI薄膜。据已披露的项目信息，预计2025年我国将增加约3万吨PI薄膜产能，其中中科玖源、骏友电子、瑞华泰、时代华昇等企业将增加千吨级PI薄膜产能。

结语

高端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。随着我国相关研发及技术人才的积累，叠加OLED、柔性电路板及导热石墨膜等下游重点市场转移至大陆市场以及政策的利好，我国PI薄膜发展将不断提速，目前或许是实现高端产品国产化替代的最佳机遇期。

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