更新时间：2023-12-24 16:39
耐电晕聚酰亚胺 （PI） 薄膜是以酰亚胺环为结构特征的杂环高分子材料， 在 200~400 ℃内具有优异的力学性能、 电气性能、 耐热性和耐辐射性能等， 是一类综合性能优良的绝缘材料。随着航空、 轨道交通以及电子信息等诸多技术领域日新月异的发展， 市场和产品的不断细分以及新兴研究领域的开拓， 传统的 PI膜已经不能满足市场的多元化需求。为此， 国内外研究人员一方面通过特殊单体来制备具有特殊功能的 PI膜， 另一方面通过添加功能型纳米填料来改性传统 PI膜， 以满足不同领域对 PI膜的性能要求， 这两种手段都取得了一定的进展。
聚酰亚胺（PI）薄膜具有高强度、 高韧性、 耐磨耗、 耐高温、 防腐蚀等特殊性能， 可符合轻、 薄、 短、小之设计要求， 是一种具有竞争优势的耐高温绝缘材料。经过 40多年的发展， 已经成为电子、 电机产品的重要原料之一， 电子领域广泛应用于软板、 半导体封装、 光伏(太阳能)能源、 液晶显示器等， 而电机领域主要应用于航天军工、 机械、 汽车等。
聚酰亚胺（PI）薄膜为高耐热高分子材料， 早年是美苏两国为发展太空航空器所研发的材料， 经过40多年的发展， 已经成为电子、 电机领域重要的原料之一， 应用于铁路机车牵引、 石油工业潜油、 矿用电铲、 轧钢和起重等使用条件与环境恶劣场合的电机绝缘， 还广泛应用于高温电缆、 消费电子产品、 核电站、 太阳能光伏和风能， 以及国防军工、 原子能工业、 宇宙空间技术等方面I。
随着科技日新月异的进步与工业技术的蓬勃发展， PI 薄膜除具有符合各类产品的物性要求外，还需具有高强度、 高韧性、 耐磨耗、 耐高温、 防腐蚀等特殊性能， 能符合轻、 薄、 短、 小的设计要求。近来 PI 薄膜在高阶 FPC、 LED、 电子通讯及光电显示等产业的新应用使得新型 PI材料的需求日益增多，聚酰亚胺薄膜在工业发展上扮演着越来越重要的角色。I
聚酰亚胺是一种含有酰亚胺基的高分子材料，其主要由双胺类及双酐类反应聚合成聚酰胺酸（PAA）高分子， 再涂布成薄膜经过高温亚胺化脱水形成。目前， 国外 PI薄膜主要制造厂商均利用化学催化剂的组合开发出聚酰胺酸的脱水反应即化学环化法加工制造， 不仅生产效率可达经济规模， 产品的物性也比传统的加热环化法好I。
由于 PI的优异物性与薄膜状优势， 其应用范围较广。FPC有通用型和特殊应用之分以及有不同的高低等级， 因此 PI除了浅黄色， 还有黑、 白及透明等颜色， 例如 CCD模块要求高像素， 要求不反光的黑色， 也有厂家指定颜色做为产品的企业识别。根据应用在不同的终端电子产品， PI膜厚度可以分为 0.3 mil、 0.5 mil、 1 mil、 2 mil、 3 mil 及以上。其中手机、 相机等手持式电子产品使用 0.5 mil或以下更薄的 PI， 一般电子产品、 汽车和覆盖膜使用1 mil厚的PI， 补强板则使用较厚的PI。
在材料业， PI产业需要高技术、 高投资， 其产业市场具有独占性特点， 迄今为止全球仅少数厂商垄断此市场， 目前 PI 膜主要生产商包括 Dupont（杜邦）、 Kaneka （钟渊化学）、 韩国 SKC、 Ube （宇部兴产）等， 市场占有率分别为 38%、 30%、 12%及 12%。2010年 PI薄膜市场规模约为 7 000吨(以 1 mil产出能力换算)， 年产值 68 亿元。2011 年全球年产能约8 700吨， 年产值约 82亿元， 在过去 11年的发展历程中， 全球 PI 薄膜产值年增长率约 10%~15%。近来随着 IT产业的发展及各种器材的小型化及轻量化，PI胶片需求量急剧增长， 到 2015年市场规模有望达到 10 000吨， 年产值约 110亿元。业内人士表示 PI薄膜年均增长率预计将达到 10%以上， 从区域角度来说， 韩国及中国市场预计会增长15%以上I。
目前聚酰亚胺薄膜材料制造商开发了多种商品化的高性能 PI 膜， 杜邦和东丽-杜邦(Toray-Dupont)开发出新的 PI膜， 如 Kapton K， E， EN等， 具有较好的尺寸稳定性和低的吸湿性； Kaneka 开发了Apical NPI 和 HP， 具有高的尺寸稳定性和低吸湿性； Ube商品化了新的 PI膜 Upicel系列， 在 Upilex的基础上增强粘结性能； 市场的竞争推动材料的发展， 这些材料在今后 10年的 HDI挠性电路中会占据主导地位I。
PI薄膜的工业发展趋势是持续新品开发、 扩大产量以及提高产品质量。其中， 薄膜新产品开发方面主要体现为： 提高制程技术开发能力、 缩短新品开发周期、 多功能化产品、 强化研发能力并积极开展对外合作等； 扩大产能方面主要体现为： 改良设备良率与生产效率、 提升产线速度及增加设备幅宽等； 提高薄膜产品质量方面主要体现为： 改良产品良率、 提高制程技术能力、 改良合成技术及连续化制程能力等I。
目前聚酰亚胺薄膜生产商开发了多种商品化的高性能 PI膜， Dupont和 TDCT(Toray-Dupont)开发出新的 PI膜， 如 Kapton K、 E、 EN等， 具有高的尺寸稳定性和低的吸湿性； Kaneka 开发了 Apical NPI和 HP， 具有高的尺寸稳定性和低的吸湿性； Ube商品化新的 PI膜 Upicel系列， 在 Upilex的基础上增加了粘结性能。
产品分布
由于研发层次及难度很高， 目前 PI薄膜产业以杜邦（Dupont）、 日本宇部兴产（Ube）、 钟渊化学（Kaneka）、日 本 三 菱 瓦 斯 MGC 和 韩 国 SKCKOLONPI为主要生产商， 全球主要 PI制造厂商产品概况。如表 1所示。PI薄膜产业市场具有寡占性， 迄今全球仅少数厂商垄断此市场。
市场概况
根据在不同的终端电子产品的应用， 聚酰亚胺薄膜厚度规格可分为 0.3 mil、 0.5 mil、 1 mil、 2 mil、 3mil和厚膜， 其中手机、 相机等手持式电子产品使用0.5 mil或更薄的 PI薄膜， 一般电子产品、 汽车、 笔记本电脑和覆盖膜使用 1 mil 厚度的 PI 薄膜， 补强板则使用较厚的PI薄膜。
2010年 PI薄膜市场规模约为 7 000吨(以 1 mil产出能力换算)， 年产值 68 亿元。2011 年全球年产能约 8 700吨， 年产值约 82亿元。在过去 11年的产业发展历程中， 全球 PI薄膜产值年增长率约为 10%~15%。随着IT产业的发展及各种器材的小型化、轻量化的趋势， PI胶片需求量急剧增长， 到 2015年市场规模有望达到 10 000吨、 110亿元， 显示器及半导体用胶片年均增长率预计将达到 10%以上。从全球区域角度来说， 韩国的市场将会增长 15%以上。
随着移动电子装置需求的日新月异， 驱使 PI产品发展具有更高的物性要求， 如吸湿性、 尺寸稳定性以及表面性质等方面的改善， 各制造商针对客户需求研发出白色 PI、 彩色 PI、 超薄 PI及透明 PI等高性能产品。
PI 膜不仅可应用于软性电路板， 还可用在航天、 IC 钝化膜与 LCD 配向膜等各种领域， 如 PI 是FPC 上游材料 FCCL 的关键原料， 成本比重占四成以上。近年来软板被大量使用在手机上， 1台传统手机需求量大约 2 至 3 片， 高阶手机 5 至 6 片， 智能手机则是 6至 8片， 至于 Apple iphone手机则依设计不同需求量而有所不同， 大概在 8片以上， 未来随手机功能的不断增加， 其需用量将会持续上升。
据报道杜邦的重心逐渐转移， 电子用 PI的产能已难再扩大； 钟渊以市场占有率约三成紧追杜邦之后， 但 “311” 地震后也失去往日的活力。另外， 日本企业未来可能会将技术移转至中国台湾厂商或直接在中国台湾地区或大陆设厂， 因此对当地薄膜制造商具有市场先占优势。同时， 随着美、 日的原料成本上升和运输时间拉长， 中国台湾和韩国 PI薄膜供货商有机会取代美日， 取得更大的商机。
近年来 PI 在高阶 FPC 应用、 LED、 电子通讯与光电显示等相关产业的新应用如雨后春笋般浮现，新型聚酰亚胺材料的需求日益增多， 如应用于手机的黑色聚酰亚胺膜产品、 LED光条背光需求的白色聚酰亚胺膜产品及高导热、 超薄及可电镀聚酰亚胺膜产品等。研发使用 PI膜生产挠性太阳能电池和用于柔性显示器的透明基板， 如 Ube后续研发重点是光相关材料 （LED/EL） 与新一代基板材料。
白色聚酰亚胺薄膜可以提高 LED 的光反射及色源稳定性， 耐高温， 长时间使用不变色， 组装弯折不脆裂， 亦不会产生粉屑， 可以增加背光源的质量及稳定性。
黑色聚酰亚胺(PI)膜具有黑色消光特性(光)， 对线路的遮蔽性高， 除了可用在 LED 背光源上， 亦可用在智能型手机及光学相关产品中。高尺寸稳定性聚酰亚胺薄膜： 由于 LED背光源的应用逐渐向电脑及电视等中大尺寸发展， 背光模块的长度也随之增加， 制造加工的难度也会增加，因此需要尺寸稳定性好的材料。超薄型聚酰亚胺薄膜的厚度可薄至 0.3 mil， 软板薄型化除了对应用产品的轻薄化具有贡献外， 更因基板的薄型化使软板的挠曲性获得改善， 依据钟渊化学提供的测试数据， 当 PI 基材厚度由 12.5 μm减薄到10 μm时， 其软板整体挠曲性将提升40%。透明的聚酰亚胺柔性薄膜既可作为轻巧高效的太阳能电池柔性衬底， 又能替代玻璃作为新一代OLED 照明/显示的柔性衬底。目前杜邦公司所开发的 Kapton PV系列产品主要应用在 CIGS太阳光电， 并规划至2012年做到Tg大于550 ℃。
此外， 三星移动显示公司将把 TFT薄膜晶体管置于塑料基板上， 使用聚酰亚胺薄膜取代基板上所存有的乙烯基塑料保护层， 以避免透光率受到影响。
目前我国功能型聚酰亚胺薄膜的研究已经取得了一定的成果， 与国外先进产品的差距正在逐步缩小， 但是仍然存在一些问题需要解决：
（1）杜邦公司的功能型聚酰亚胺薄膜是目前种类最全、 性能最好的， 因此也牢牢占据着绝大部分的市场份额。而国内开发的同类产品一方面由于配方和工艺的问题， 大部分还处于研究阶段， 离实际应用还有很长的距离； 另一方面由于缺乏前瞻性， 仅仅停留在模仿杜邦公司的产品阶段， 在开拓新应用领域、 新产品方面有待加强；
（2） 透明型的聚酰亚胺薄膜目前主要是依靠减少 CTC的产生， 从而提高薄膜的透光性， 其发展方向主要分为两个， 第一是引入含氟基团， 第二是通过将聚酰亚胺大分子链中的部分芳香族结构替换成脂环族结构， 从而减少 CTC产生； 耐电晕聚酰亚胺薄膜等其他功能型薄膜主要是依靠功能型的纳米粒子来提高某方面的性能， 其发展方向具有两个共同点， 第一是寻找多种具有同样特殊功能的纳米材料， 或者使用几种纳米材料进行复配， 调节薄膜的各项性能； 第二是优化纳米粒子的掺杂方式， 尽量使得无机填料均匀稳定的分散在树脂基体中， 从而提高材料性能的均一性。
（1）扩增 PI 薄膜产能， 主要是提高现有设备生产能力与生产效率， 如改善配方、 增加薄膜幅宽、 提高生产线速率等。 （2）研制价格相对低廉的 PI 薄膜， 如开发一种兼具两种或者更多功能的薄膜， 从而降低成本。
（3）由于中国台湾、 大陆和韩国等为全球电子产业生产制造中心所在地， 美、 日系厂商在交货、 服务和成本方面难以与亚洲厂商竞争， 因此产地转移成为趋势。 （4）缩短新品研发周期， 主要利用现有技术或引进先进技术合作等， 如杜邦新品覆盖膜利用现有技术扩展在 3 个月内量产 Kapton MB 型新品， 3 个月后又量产出第二代产品 Kapton MBC。另外可通过与最终客户探讨以对商品进行改进。