薄膜热电材料缺点（这款性能全球第一的薄膜绝缘材料）

聚酰亚胺是一种特种工程材料，目前已广泛应用在航空、航天、电气/电子、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光、机车、汽车、精密机械和自动办公机械等领域。近来，各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。

我国其实是世界上开发PI薄膜最早的国家之一，虽然经过几十年的发展，但全球高性能PI薄膜的研发和制造技术仍然完全被美日韩等国垄断。为何会如此，还得从PI膜的基本属性说起......

一、PI膜简介

PI超薄膜是近10年才发展起来的一类高性能高分子薄膜材料，优异的综合性能很快确立了其在有机薄膜材料家族中的顶端地位。

PI合成反应机理

下图所示主要是由均笨四甲酸二酐（PMDA）和二氨基二苯醚（ODA）为原料的PI树脂的化学合成反应式及其分析结构。

PI膜分类

PI膜特性

上述性能在很宽的温度范围和频率范围内都是稳定的。除此之外，聚酰亚胺还具有耐低温、膨胀系数低、阻燃以及良好的生物相容性等特性。聚酰亚胺优异的综合性能和合成化学上的多样性，可广泛应用于多种领域。

二、PI膜制备流程

Pl膜的制造过程则是在PI高分子的两个步骤中间加入流涎、干燥、拉伸等步骤，使PAA溶液变成PPA膜后再进行亚胺化处理，从而生产出Pl膜。

三、PI膜应用与产业链

PI膜应用

PI膜产业链分析

四、PI膜相关国内外企业

目前电子级PI膜全球大部分产能都掌握在美国杜邦、韩国SKC、日本宇部兴产、钟洲化学、台湾达迈手里，下游需求以FPC、 COF为主，年需求量在14000吨左右。

杜邦电路及包装材料公司于2010年10月底宣布，杜邦KaptonPV系列聚PI薄膜已工程化应用于无定形硅(a-Si) 模块和铜铟镓硒(CIGS)太阳能光伏应用两个关键产品。

上世纪80年代，日本宇部兴产(ube)开发了一种高性能的PI膜U-pilexS，与Kapton相比，它具有高的耐热性、较好的尺寸稳定性和低的吸湿性。但对于大尺寸的FPC，该材料刚性较大而不适合。U-pilex有较佳的耐化学性，在TAB中有较多应用，因为TAB需要较好的尺寸稳定性和耐热性能，且其尺寸较小，不需要高的弯曲性能。2011年Ube宣布与韩国Samsung Mobile Display(SMD)签署契约计划，在韩国忠清南道牙山市设立一家生产面板上游材料PI的合资企业，该合资企业所生产的PI将供应给SMD计划正式进行量产的次世代面板的基板使用。

1980年日本钟渊开始实验室研究PI薄膜，1984年在日本志贺建立量产Apical商标的PI薄膜生产线，产品主要应用于FPCs。1988年开发出具有优越尺寸稳定性的Apical NPI型号，1995年Apical AH型号产出175μm、200μm、225μm厚度规格的产品。

韩国SKCKOLONPl(SKC)于2001年启动PI薄膜的研发，2005年完成IN、IF型号的开发( 12.5~25.0μm)，并建立了1#批量生产线，2006年完成LS型号的开发并于2007年6月应用于三星/LG手机，2009年10月开始供应给世界一号FPCB公司使用。

三菱瓦斯(MGC)是目前全球唯一有能力真正工业化生产透明PI薄膜的厂商，满足高耐热、高透明所需电子产品的需求，产品主要应用于软性显示器相关产品及光学原件。

三井化学( Mitsui Chemicals)根据自身特有的高分子设计技术、反应技术开发出高耐热和高透明的PI薄膜，其玻璃化转变温度高达260℃以上，光线透过率大于88.0%。

目前国内大约有50家规模大小不等的PI薄膜制造厂商，其中约80%采用流涎工艺制造，仅少数厂商采用双轴定向工艺制造。

五、PI膜市场分析

2012年全球电子级PI膜的产销量为8000吨，2014年全球电子级PI膜的产销量达到了14000吨，2012-2014的年复合增长量达到了32%。随着可穿戴式设备，智能手机、平板、超极本等终端设备对软板的需求量持续不停的增加，未来电子级PI膜的需求量还会保持高速增长，预计在2017年时将达到1.8万-2万吨左右的需求量。

FCCL是广泛应用于电子工业、汽车工业、信息产业和各种国防工业用挠性印制电路板（FPC）的主要材料，4G通讯、智能家电及汽车电子等方面的高速增长，推动FCCL市场的发展。在FCCL领域，PI薄膜主要用于绝缘基膜或高温胶带，对PI薄膜的要求较高，80%以上依赖进口。

六、PI膜发展态势分析

整体态势

中国是全球最大电子零组件生产基地，在技术与产品布局部分，国内PI膜制造厂商与全球主要领导厂商仍有一段距离。

优势：国内制造企业在珠三角、长三角及大西部均有布局;与下游合作，间接提升国内制造企业的制造技术能力; 产品价格低廉，以高性价比取得客户认同等。

弱势：国内现状使得国内制造企业无法培养深层次的技术人才;生产良率仍低于国际水准;工资持续上涨，減弱当地生产的优势等。

机会：中国自主品牌智慧型手机崛起;积极往高阶产品通进，如内理式原件产品;未来国内4G基站构建;无线通讯处于初步阶段的国家所需等等。

挑战:日商、韩商、台商持续提升生产技术水平;日商、韩商、台商抢食中国大陆庞大的消费市场;中、低阶产品存在价格下降的压力;成本持续上升、经营环境不确定性增加;受国际经济环境波动巨大等等。

七、PI膜发展难题及建议

难题

①国内现状使得国内制造企业无法培养高层次的技术人才；生产良率仍低于国际水平；工资持续上涨，削弱了当地生产的优势；融资渠道较局限；产业规模持续扩大，在缺乏新兴产品驱动下造成PI薄膜制造厂商同质化竞争态势愈来愈明显等。

②日商、韩商、台商持续提升生产技术水平;抢占国内庞大的消费市场;中、低阶产品存在价格下降的压力;成本持续上升、经营环境不确定性增加;受国际经济环境波动巨大等等。

③国内生产的PI薄膜与国外同类产品在质量方面仍存在一定差距，如力学性能稍低，外观质量稍差，热收缩率稍高等问题。

发展建议

①扩大聚酰亚胺薄膜产业化规模

②完善聚酰亚胺薄膜关键性工艺技术

③推动聚酰亚胺薄膜高端应用市场发展

八、PI膜发展趋势

对于前者而言，Kapton薄膜本身优良的热学与力学性能保证了其在超薄化过程中性能的稳定，其主要技术瓶颈更多地在于制备设备与制膜工艺参数的优化与调整。

而对于功能性PI超薄膜而言，其性能不仅与设备和工艺有着密切的关系，而且树脂结构的分子设计以及新合成方法的研究也起着至关重要的作用。如何在保证特种功能的前提下，尽可能地保持PI薄膜固有的力学性能、热性能等是一项极具挑战性的研究课题，也是未来一项主要研究课题。

特约作者：材智汇

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