概述聚酰亞胺(PI)是目前已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化的特殊高分子材料，由于具有優(yōu)越的物理機(jī)械綜合性能、優(yōu)良的電氣與化學(xué)穩(wěn)定性，可以制成薄膜、模塑粉、涂料、復(fù)合材料、泡沫塑料、纖維、分離膜、中空...

概述

聚酰亞胺(PI)是目前已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化的特殊高分子材料，由于具有優(yōu)越的物理機(jī)械綜合性能、優(yōu)良的電氣與化學(xué)穩(wěn)定性，可以制成薄膜、模塑粉、涂料、復(fù)合材料、泡沫塑料、纖維、分離膜、中空管等，在高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。聚酰亞胺薄膜(PIF)是其中最早的商品之一和用量最大的一種，這種新型耐高溫有機(jī)聚合物薄膜，是目前世界上性能最好的薄膜類絕緣材料和最貴的薄膜材料之一，被稱為“黃金薄膜”，廣泛應(yīng)用于航空航天、微電子、原子能、電氣絕緣、液晶顯示、膜分離技術(shù)等各個領(lǐng)域。聚酰亞胺薄膜與碳纖維、芳綸纖維一起，被認(rèn)為是目前制約我國發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的三大瓶頸性關(guān)鍵高分子材料。其材料特性如下：

表 聚酰亞胺(PI)性能指標(biāo)

制備方法

制取工藝基本上是二步法，第一步是縮聚合成預(yù)聚體聚酰胺酸 (PAA)，第二步是脫水閉環(huán)成膜亞胺化。通常芳香 族二酐用均苯四甲酸二酐(PMDA)、芳香族二胺用 4．4'-二氨基二苯醚(ODA)、極性溶劑用二甲基乙酰 胺(DMAC)為原料。

目前應(yīng)用較為廣泛的是流延拉伸法工藝，制取好的聚 酰胺酸溶液消泡后，從不銹鋼溶液儲罐經(jīng)管路壓入 流延機(jī)的流涎嘴儲槽中。流延機(jī)鋼帶以勻速運行， 將儲槽中的溶液經(jīng)流延嘴前刮板帶走，而形成厚度均勻的液膜，在鋼帶上隨其運行一周，形成含有一定 量殘余溶劑等的具有自支持性的聚酰胺酸凝膠狀 膜，從流延機(jī)鋼帶上剝離下來后依次先后進(jìn)入縱向 拉伸機(jī)和橫向拉伸機(jī)，經(jīng)拉伸機(jī)內(nèi)的預(yù)熱輥加熱后， 分別進(jìn)行縱向拉伸和橫向拉伸，大大增強(qiáng)了薄膜的 強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，拉伸比通?？刂圃?～1.5。當(dāng) 達(dá)到相應(yīng)的縱向和橫向拉伸比時，從拉伸機(jī)出來的 經(jīng)過雙向拉伸的薄膜，經(jīng)過干燥后，進(jìn)入多輥筒形式的亞胺化爐進(jìn)行熱定型處理，成為固態(tài)薄膜，再經(jīng)冷卻、裁邊、收卷得到聚酰亞胺薄膜成品。

圖 流延拉伸法生產(chǎn)聚酰亞胺薄膜工藝流程

技術(shù)前沿

3.1耐電暈型PI膜

2017年中車株洲電機(jī)有限公司將耐電暈型聚酰亞胺薄膜國產(chǎn)化，打破了國外的壟斷，經(jīng)對比國產(chǎn)耐電暈聚酰亞胺薄膜與同品類進(jìn)口薄膜進(jìn)行對比表明：國產(chǎn)薄膜具有更好的力學(xué)性能、耐電暈性能、耐熱性能、更高的壽命和局部放電起始電壓 （PDIV）值以及優(yōu)異的線圈成型工藝性，并且在價格 上具有更大的優(yōu)勢。

圖 耐電暈型PI膜

3.2低介電常數(shù)PI膜

隨著5G通訊時代的到來，低介電PI膜成為近年來的研究熱點。介電性能是衡量絕緣材料質(zhì)量的重要參數(shù)，PI膜因具有較低的介電常數(shù)及介電損耗在絕 緣系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，但是目前的PI膜仍然具有一些缺點，如分子鏈的剛性結(jié)構(gòu)導(dǎo)致材料各向異性、較高的吸水率提高材料的介電常數(shù)。因此PI膜具有很大的改進(jìn)空間，PI的結(jié)構(gòu)易于設(shè)計可以通過分子結(jié)構(gòu)設(shè) 計改性、共混改性、多孔填料改性、孔洞改性及多種方法相結(jié)合等來降低材料的剛性及各向異性。

圖 某種低介電常數(shù)PI膜顯微結(jié)構(gòu)

3.3透明PI膜

無色透明聚酰亞胺（CPI）廣泛應(yīng)用于微電子和光電子領(lǐng)域，可以通過引入脂環(huán)結(jié)構(gòu)、氟基團(tuán)、體積大的取代基制備、非平面結(jié)構(gòu)提升薄膜光學(xué)性能。引入脂環(huán)結(jié)構(gòu)可以降低分子的芳香性，顯著提升透光 率，同時會導(dǎo)致耐熱性降低。引入氟基團(tuán)可以有效減小電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)，降低薄膜顏色。杜邦于1976年首次申請CPI專利就是采用的這種方法，但是引入氟基團(tuán)就無法避免污染環(huán)境，也是目前難以克服的技術(shù)難點。

圖 6052CPI透明膜聚酰亞胺薄膜

3.4可溶性PI膜

可溶性PI不僅保留了傳統(tǒng)PI的性能且具有易于加工的性質(zhì)，廣泛用于電子電器、智能制造、航空航天、納米材料、環(huán)保領(lǐng)域等。可溶性PI的制備技術(shù)主 要有六種：在主鏈中引入柔性結(jié)構(gòu)、較大側(cè)基、氟原 子、非共平面結(jié)構(gòu)、共聚的方法引入、超支化可溶性結(jié)構(gòu)。

圖 杜邦公司可溶的聚酰亞胺(PI)，淡黃色粉末

產(chǎn)業(yè)市場

技術(shù)突破方面，我國于19世紀(jì)60年代初期開始針對聚酰亞胺進(jìn)行研究，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所、上海合成樹 脂研究所、中國科學(xué)院化學(xué)研究所、桂林電器科學(xué)研 究院有限公司等單位率先開始實驗室研究，經(jīng)過“十三五”時期的高速政策引導(dǎo)發(fā)展，PI膜高端產(chǎn)品已經(jīng)逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。

其中國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)如下表所示：

表國內(nèi)相關(guān)頭部企業(yè)一覽表

國外主要生產(chǎn)企業(yè)如下表所示：

表國外相關(guān)頭部企業(yè)一覽表

PI膜行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，上游是PMDA、ODA以及其他原材料，中游是PI薄膜制造商，下游是各類別PI薄膜應(yīng)用：熱控PI薄膜（高導(dǎo)熱石墨膜前驅(qū)體PI薄膜）、電子PI薄膜（電子基材用PI薄膜、電子印刷用PI薄膜）、電工PI薄膜（耐電暈PI薄膜、C級電工PI薄膜）、航空PI薄膜（聚酰亞胺復(fù)合鋁箔MAM）。

圖 PI膜產(chǎn)業(yè)鏈

據(jù)統(tǒng)計，2016年全球PI薄膜市場規(guī)模估計為14.92億美元，初步估算到2020年增長至20億美元，到2025年增長至31億美元。航空航天技術(shù)的發(fā)展和電子行業(yè)的增長推動了該行業(yè)的需求，移動電話和柔性顯示器等消費電子產(chǎn)品的消費增加，也對PI膜行業(yè)產(chǎn)生積極影響。

圖 PI膜市場規(guī)模與預(yù)測

總結(jié)與展望

技術(shù)總結(jié)與展望

聚酰亞胺（PI）技術(shù)，被譽(yù)為“黃金薄膜”，在高新技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出卓越的物理、機(jī)械、電氣和化學(xué)穩(wěn)定性。其制備工藝主要采用二步法，包括縮聚合成預(yù)聚體聚酰胺酸（PAA）和脫水閉環(huán)形成亞胺化膜。技術(shù)前沿方面，耐電暈型PI膜、低介電常數(shù)PI膜、透明PI膜和可溶性PI膜是當(dāng)前的研究熱點。耐電暈型PI膜已實現(xiàn)國產(chǎn)化，提升了力學(xué)性能和耐電暈性能。低介電PI膜適應(yīng)了5G通訊時代的需求，但其分子鏈剛性和吸水率等方面還需改進(jìn)。透明PI膜在微電子和光電子領(lǐng)域有重要應(yīng)用，但引入氟基團(tuán)帶來的環(huán)境污染問題尚待解決?？扇苄?a title="PI" href="http://www.rrghosting.com/index.php?s=news&c=search&keyword=PI" target="_blank">PI膜則因其易于加工性質(zhì)，被廣泛用于多個領(lǐng)域。

展望未來，PI技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將側(cè)重于提升材料的性能和降低生產(chǎn)成本。特別是在電子印刷、智能制造等領(lǐng)域，新型PI膜的研發(fā)將成為關(guān)鍵。此外，環(huán)保問題也將是未來研究的重點，尤其是在材料制備過程中減少污染物的排放。隨著新材料的不斷發(fā)展和應(yīng)用，我們的團(tuán)隊將積極探索更高效、環(huán)保的PI膜制備技術(shù)，以適應(yīng)不斷變化的市場需求。

市場總結(jié)與展望

從市場角度來看，聚酰亞胺薄膜在全球市場上表現(xiàn)出持續(xù)增長的趨勢。2016年全球市場規(guī)模估計為14.92億美元，預(yù)計到2025年將增長至31億美元。這一增長主要受到航空航天技術(shù)發(fā)展和電子行業(yè)增長的推動。移動電話和柔性顯示器等消費電子產(chǎn)品的需求增加，也為PI薄膜市場帶來積極影響。中國在PI膜的研發(fā)和生產(chǎn)方面已取得顯著進(jìn)步，逐步實現(xiàn)高端產(chǎn)品的國產(chǎn)化。

未來，市場對于高性能、高質(zhì)量的PI膜需求將不斷增長，特別是在5G通訊、航空航天、智能制造等領(lǐng)域。此外，隨著環(huán)保意識的提升，對于環(huán)境友好型PI膜的需求也將上升。我們的團(tuán)隊?wèi)?yīng)重點關(guān)注這些領(lǐng)域的市場動態(tài)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品，加強(qiáng)與下游應(yīng)用行業(yè)的合作，以把握市場機(jī)遇。同時，加大研發(fā)投入，探索更多創(chuàng)新應(yīng)用，以維持在競爭激烈的市場中的領(lǐng)先地位。