我国科技部制定的《“十三五”材料领域科技创新专项规划》报告中明确指出，特种工程塑料是重点发展的先进结构材料技术之一，且制定了将特种工程塑料等高端产品的自给率5年内从30%提高到50%的目标。


其中高性能聚醚酮、聚酰亚胺、耐辐照型聚酰亚胺纤维等被列为重点发展材料，聚酰亚胺（PI）是一类分子链中含有环状酰亚胺基团的高分子聚合物，处于材料金字塔的顶端。



聚酰亚胺的发展


1908 年，Boger 和Rebshaw 通过氨基苯甲酸酐的熔融自缩聚反应首次制备了聚酰亚胺(PI) 。但直到20世纪50年代，PI 才作为一种具有优良综合性能的聚合物材料而逐步得到广泛的应用。


1955 年，美国Du Pont 公司申请了世界上首项有关PI 在材料方面应用的专利。


随后Du Pont 公司开发了一系列PI材料，如1961年开发出聚均苯四甲酰亚胺薄膜，1964 年开发生产聚均苯四甲酰亚胺模塑料等，从此开始了PI 蓬勃发展的时代。


聚酰亚胺材料具有优异的耐高温、耐低温、高强高模、高抗蠕变、高尺寸稳定、低热膨胀系数、高电绝缘、低介电常数与低损耗、耐辐射、耐腐蚀等优点。


同时，其具有真空挥发份低、挥发可凝物少等空间材料的特点，可加工成聚酰亚胺薄膜、耐高温工程塑料、复合材料用基体树脂、耐高温粘结剂、纤维和泡沫等多种材料形式。


近年来，各国都在研究、开发及利用聚酰亚胺，并将PI 列为“21 世纪最有希望的工程塑料”之一。


鉴于其优异的性能，又被称为是“解决问题的能手”，人们普遍认为“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术”。


聚酰亚胺材料重点应用


在聚酰亚胺的产业链中，聚酰亚胺单体是由二元酐和二元胺合成，在极性溶剂中先进行低温缩聚，获得可溶的聚酰胺酸，成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺。


聚酰亚胺产品以薄膜、涂料、纤维、工程塑料、复合材料、胶粘剂、泡沫塑料、分离膜、液晶取向剂、光刻胶等为主，可应用到航空航天、电气绝缘、液晶显示、汽车医疗、原子能、卫星、核潜艇、微电子、精密机械包装等。



聚酰亚胺产业链


PI薄膜


PI薄膜为PI系列产品中应用最早，最为成熟的产品。电子级以下PI 薄膜已实现国产自给自足，电子级及以上PI 薄膜市场仍主要由海外公司瓜分。


随着国内化学亚胺法生产线的逐渐落地，国内厂商将参与分享高端市场近百亿市场。


未来，随着FCCL 市场保持高增速，以及OLED 快速普及对柔性衬底需求的提升，高端电子级PI 薄膜市场将处于快速扩张期。


PI 纤维


PI 纤维耐热性能、机械性能优异，是航空航天和军用飞机等重要领域的核心配件材料，其在军用市场的应用具备不可替代性。


在商用领域，PI 纤维在环保滤材、防火材料等应用目前正处于孕育期，未来有望为PI 纤维增添新活力。


PI/PMI 泡沫


PI 泡沫目前最为重要的应用为舰艇用隔热降噪材料，目前我国海军正处于第三次建船高潮，PI 泡沫作为新型战舰中的首选隔热降噪材料，未来需求有望快速提升。


此外PMI 泡沫作为最为优异的结构泡沫芯材，广泛用于风机叶片，直升机叶片，航空航天等领域中，其对于PET泡沫的替代趋势明确，市场空间广阔。


PI 基复合材料


纤维增强复合材料是镁铝合金之后的新一代轻量化材料，以聚酰亚胺作为树脂基的复合材料耐高温和拉伸性能出色，应用十分广泛。


随着碳纤维产业的逐渐成熟，碳纤维增强复合材料需求增长明显，聚酰亚胺+碳纤维的组合作为最为优异的复合材料组合之一，在抢占高端市场方面优势明显。


PSPI（光敏聚酰亚胺）


光敏聚酰亚胺主要有光刻胶和电子封装两大应用。PSPI 光刻胶相比于传统光刻胶，无需涂覆光阻隔剂，能大幅缩减加工工序。


同时PSPI 也是重要的电子封装胶，光敏聚酰亚胺作为封装材料可用于：缓冲涂层、钝化层、α射线屏蔽材料、层间绝缘材料、晶片封装材料等，同时还广泛应用于微电子工业中，包括集成电路以及多芯片封装件等的封装中。


全球市场及格局


PI 技术在世界范围内呈寡头垄断局面，技术封锁严密。PI 薄膜发展较好，拥有技术的巨头企业较多，但PI 薄膜仍属于高技术壁垒行业。


目前全球产能仍然主要由国外少数企业所垄断，包括美国杜邦、日本钟化、韩国SKPI 以及日本宇部兴产株式会社等。


据美国调查咨询公司 Markets and Markets 数据显示，2017 年全球PI 薄膜的市场规模为15.2 亿美元，预计2022年将达到24.5 亿美元。


而PI 纤维、PI 涂料、PI 工程塑料技术只集中在极少数公司手中，几乎垄断市场。


如PI 纤维的供应主要集中在德国赢创的P84 纤维和我国长春高琦的轶纶纤维，其应用领域广、需求市场正在扩大。


国外企业及进展


目前，国外聚酰亚胺产业集中在少数国家的少数企业。如PI 纤维产品，其生产与销售主要集中在德国赢创；PI 薄膜技术掌握在杜邦、钟化及宇部兴产手中。


沙特基础工业公司和韩国SKPI 公司的PI 产品也在世界市场上占有一席之地，各有优势。


另外，聚酰亚胺技术壁垒高，各公司对知识产权保护严密。


2017年5月24日，“韩国SKPI 美国分公司侵权日本钟化聚酰亚胺薄膜知识产权”一案终于尘埃落定。此案历时两年，美国当地法院判定韩国SKPI 赔偿日本钟化约1349万美元。


国外部分企业及产品相关信息： 



目前，全球聚酰亚胺市场发展平稳。


据杜邦2017年第三季度财务报告称，Vespel. 工程塑料在航空航天和电子市场势头迅猛。


宇部兴产2017年上半年度财务报表指出，聚酰亚胺业务由于以电路板为主的薄膜销售增加，销售额看涨。


宇部兴产中期经营计划，决定对聚酰亚胺业务重新审视经营模式，进行业务重建，在涂料方面集中力量研发柔性显示材料，在薄膜方面提高电路板（FPC）市场占有率并扩大销售双面COF 薄膜。


钟渊化学2017年上半年度财务报告也指出，由于智能手机厂商新机型的需求增大将提高产能，同时推动其聚酰亚胺薄膜的销售增长，但今后会根据数字化设备的发展及时调整聚酰亚胺薄膜的供需体制。


国内企业及进展


由于聚酰亚胺生产成本高、技术工艺复杂、产品稳定性较差等问题，我国产业化进程缓慢。但是，我国聚酰亚胺的应用已经拓展到航空、航天、微电子、环保、交通等多个领域。


PI 产业遍布全国各地，较强的企业集中在台湾、珠三角和东北地区。


台湾的达迈科技在世界市场也占有一定的份额，营收也是节节攀升。


长春高琦的轶纶纤维和独创的特种纸都在技术上处于世界领先水平。


而其他公司多以科研院所为依托，研发投入与生产投入并举。但与国外先进国家相比，国内企业总体实力上还存在一定差距。


纵观各企业，装置规模小，多数生产装置仅为百吨级；产品较为单一，主要以PI 薄膜为主，其它种类产量很少；产品精细化程度不够，应用领域也主要是薄膜和模塑料。


中国部分企业及产品相关信息：