聚酰亞胺產業全景圖（下）

一、導讀

國內聚酰亞胺（PI） 薄膜行業的整體水平與國外存在差距，高性能 PI 薄膜市場主要被美國杜邦、日本鐘淵化學、韓國 PIAM 等少數國外廠商所占，對進口的嚴重依賴將影響我國高技術產業鏈的安全，且需要支付高昂的成本。加快推進關鍵材料國產化是必由之路，此外，高性能 PI 薄膜進口替代的市場空間可觀，在加快推進關鍵材料國產化政策和市場環境支持下，國產化替代有著非常廣闊的市場機遇。高性能 PI 薄膜行業是目前聚酰亞胺發展最有前景的應用方向，該行業具有顯著的技術密集型特征，其制備涉及化學、電學、力學等交叉學科知識和工程技術知識，包含工藝配方設計、樹脂合成、 流涎鑄片、拉伸和亞胺化等復雜工序^{[1, 2]}。高性能的聚酰亞胺薄膜，作為一種絕緣類薄膜材料，根據不同的原材料合成或工藝過程，聚酰亞胺相關的產品介紹及分類，如下表1所示。

表1 聚酰亞胺產品分類及定義

二、聚酰亞胺薄膜產業化發展

??? 上世紀90年代以來，高性能PI薄膜材料成為微電子制造與封裝的關鍵性材料，廣泛應用于超大規模集成電路的制造、TAB載帶、柔性封裝基板、柔性連接帶線等方面。我國在PI薄膜產業化方面起步并不晚，早在上世紀70年代就由原一機部組織開展了聚酰亞胺薄膜制造技術的研究。但由于種種原因，我國高性能PI薄膜的制造技術一直處于低水平徘徊的狀態。上世紀90年代后期，伴隨著超大規模集成電路制造與封裝產業和特種電力電器行業等的高速發展，高性能聚酰亞胺薄膜材料的匱乏，成為嚴重制約我國高新技術產業發展的瓶頸（轉載出處鏈接：http://www.lifeng-emery.com/news/3323.html）。桂林電科院與機械部第七設計研究院共同協作，研制了雙軸定向PI薄膜的專用設備。1993年，深圳興邦電工器材有限公司完成國內第一條產能60噸/年、幅寬650~700mm的雙軸定向PI薄膜的工業化生產線^[3]。

面對我國聚酰亞胺薄膜急需解決的科學和技術難題，中國科學院化學研究所自2003年起在國家發改委“國家高技術產業化項目”的支持下，與深圳瑞華泰薄膜科技有限公司合作，開始致力于高性能PI薄膜制造技術的研究。通過近八年的努力，攻克了從關鍵樹脂制備到連續雙向拉伸PI薄膜生產的穩定工藝等技術關鍵，掌握了具有我國自主知識產權的高性能PI薄膜制造技術。

在此基礎上，于2010年建成中國規模大的高性能PI薄膜生產基地，據瑞華泰披露的企業年報內容，第一期項目建設共計投入118億元人民幣，完成3條1200mm幅寬雙向拉伸工藝技術的高性能聚酰亞胺薄膜連續化生產線的建設，滿負荷年生產能力達到350t。該生產基地的建成投產，打破了國外廠家在PI薄膜材料領域的壟斷，加快了我國航空航天、太陽能等高端材料應用的國產化進程，為電子、電氣等應用市場減低成本、提高競爭力具有巨大的推動作用，標志著我國在高性能聚酰亞胺薄膜材料的制造技術方面躋身于國際先進水平行列。

在此基礎上，針對國家高新技術產業的發展需求，中國科學院化學研究所開展了高性能聚酰亞胺薄膜的系列化與功能化研究，在柔性有機薄膜太陽能電池和新一代柔性LCD和OLED顯示器用高透明聚酰亞胺薄膜、微/光電子封裝用低熱膨脹性聚酰亞胺薄膜、節能變頻電機用耐電暈PI薄膜、以及空間用PI薄膜等實驗室制備技術方面都取得了重要進展。

圖1 ?PI薄膜產業化發展歷程（圖源：瑞華泰企業官網）

三、聚酰亞胺薄膜的性能

PI作為一種高分子材料，其應用范圍廣泛。根據不同的應用場景，所獲得的聚酰亞胺薄膜具有不同的結構和性能。第一個進入產業化的是PI絕緣膜，及后來作為電磁線絕緣涂層。目前，柔性印刷線路板用的各類聚酰亞胺覆銅箔發展為巨大的產業，增速飛快增長。PI薄膜作為一種介電材料，需要具備良好的熱穩定性、機械性能和熱膨脹系數（CTE）等，還需要與基底材料復合具備匹配的黏結性和介電常數。例如：作為微電子器件用的介電薄膜，需要低介電常數。

不同企業所生產的PI薄膜基于國家標準，根據客戶要求進行定制，滿足不同的應用場景和使用環境，能夠更好的配合客戶進行進一步的設計和生產。例如：江蘇亞寶絕緣材料股份有限公司所生產的F型PI薄膜，具有優良的電氣絕緣性，能在低至-269℃高至+400℃的溫度范圍內長期使用，作為復合薄膜還具有高溫自粘封的特點。根據公司官網關于產品的介紹，PI薄膜可作耐高溫柔性印刷電路基材、扁平電路、電線電纜、電磁線的絕緣層以及用作各種電機的絕緣等。目前已廣泛用于飛機、航天器、核工業、核潛艇、電力機車、音響器件、儀表通訊、石油化工等工業部門。

圖2 F型PI薄膜技術參數（圖片來源：江蘇亞寶絕緣材料股份有限公司產品介紹）

四、國內生產聚酰亞胺薄膜的代表性企業

國內目前生產PI高性能薄膜的代表性企業之一，瑞華泰(證券代碼：688323)主營產品包括：熱控PI薄膜、電子PI薄膜、電工PI薄膜，其中航天航空用MAM 產品為小批量銷售產品；柔性顯示用 CPI 薄膜為樣品銷售。其中多款產品填補了國內空白，獲得西門子、龐巴迪、中國中車、艾利丹尼森、德莎、寶力昂尼、生益科技、聯茂、碳元科技等國內外知名企業的認可，廣泛應用于柔性線路板、消費電子、高速軌道交通、風力發電、5G 通信、柔性顯示、航天航空等國家戰略新興產業領域。

其中CPI 薄膜是 PI 應用發展的一款新型功能性薄膜，主要體現在高透光率、耐彎折、較好的力學性能等方面，又需要滿足下游高溫加工制程中的耐色變，據公開報道，近年來，市場上推出 Huawei Mate X、Moto Razr、Huawei Mate Xs、Moto Razr 5G、Thinkpad X1 Fold、Huawei Mate X2、Xiaomi MiX Fold、Huawei P50、榮耀 Magic V 等多款智能手機和手提電腦采用 CPI 作為可折疊顯示屏蓋板薄膜，開啟可折疊、柔性功能的電子顯示產品的多場景應用，柔性顯示用 CPI 薄膜作為顯示器的蓋板具有耐彎折、低碎裂風險、可卷對卷加工、滿足大尺寸屏幕可折疊、繞曲和安全等優良特性，隨著 OLED 等顯示器產效逐漸提升、大尺寸顯示產品逐漸成熟，柔性顯示用的 CPI市場需求和滲透率空間將極大提高。

（http://static.sse.com.cn/disclosure/listedinfo/announcement/c/new/2022-08-30/688323_20220830_4_sV5hciBW.pdf）

圖3 深圳瑞華泰公司在研部分項目情況（圖片來源：企業2022年半年度報告）

五、高性能聚酰亞胺薄膜技術壁壘

??? 高性能聚酰亞胺薄膜包括耐電暈電工 PI 薄膜、超薄電子 PI 薄膜、高導熱石墨膜前驅體熱控 PI 薄膜等多項產品。根據瑞華泰公司2022年半年度報告關于技術門檻的介紹，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提高生產控制水平。完整的高性能 PI 薄膜制備技術主要包括配方、工藝及裝備三方面的核心技術，配方、工藝、裝備是一個有機整體，三者缺一不可。

圖4 聚酰亞胺薄膜典型制造工藝流程

六、聚酰亞胺薄膜的未來發展

聚酰亞胺薄膜作為耐高溫絕緣材料之一已在各個工業部門應用得比較成熟。近幾年來，隨著宇航事業及電子工業等尖端新技術的發展，對聚酰亞胺薄膜的需求量不斷擴大。隨著新型航天器如太陽帆、空間太陽能電站、充氣式衛星以及長壽命衛星等的應用增加，抗氧原子特性、耐環境、透光性、輕薄性、大幅寬等成為航天航空用 PI 薄膜的發展方向，隨著國家在航天航空領域的戰略發展，突破西方國家技術壟斷和封鎖，應用需求和迫切性將會不斷增加。

參考文獻

[1]?? Feng C P, Wei F, Sun K Y, et al. Emerging Flexible Thermally Conductive Films: Mechanism, Fabrication, Application [J]. NANO-MICRO LETTERS, 2022, 14(1).

[2]?? Sun X, Liu Y J, Luo N, et al. Controlling the triboelectric properties and tribological behavior of polyimide materials via plasma treatment [J]. NANO ENERGY, 2022, 102.

[3] 馮俊杰, 任小龍, 韓艷霞, Feng Junjie , RenXiaolong , Han Yanxi. 絕緣材料，2014.