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探索特種新材料——聚酰亞胺薄膜的國產(chǎn)化破繭之路
文章來源：賢集網(wǎng)     更新時間：2024-07-08 15:45:05
在材料科學(xué)的浩瀚星空中，聚酰亞胺薄膜宛如一顆璀璨的明星，以其獨(dú)特而卓越的性能，在現(xiàn)代工業(yè)與科研領(lǐng)域中綻放出耀眼光芒。



探秘聚酰亞胺薄膜



聚酰亞胺薄膜，這種看似普通的材料，卻擁有著令人驚嘆的特性。它的密度僅為鋼絲的六分之一，而強(qiáng)度卻是同直徑鋼絲的七倍，既能在高達(dá)260~360℃的高溫環(huán)境中穩(wěn)定使用，又能輕松適應(yīng)外太空-100℃以下的極寒溫度。這些獨(dú)特屬性使其成為了眾多高新技術(shù)領(lǐng)域的寵兒。



聚酰亞胺是一種由酰胺基團(tuán)（-CO-NH-）連接而成的聚合物，其分子結(jié)構(gòu)賦予了它一系列優(yōu)異的性能。首先，極高的耐熱性是聚酰亞胺的顯著特點(diǎn)之一，可在高溫下長時間保持性能穩(wěn)定，故能廣泛應(yīng)用于高溫環(huán)境下的各種部件和材料制作。其次，它具備出色的耐化學(xué)腐蝕性，能夠抵御多種酸、堿和有機(jī)溶劑的侵蝕，在復(fù)雜的化學(xué)環(huán)境中依舊能維持穩(wěn)定的性能。再者，聚酰亞胺還擁有卓越的機(jī)械性能，如高強(qiáng)度、高韌性以及良好的耐磨性等，這使其成為理想的工程材料之選。此外，其電氣性能也相當(dāng)出色，具有優(yōu)異的絕緣性和低介電常數(shù)，在電子電器領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。



聚酰亞胺薄膜的廣泛應(yīng)用



聚酰亞胺薄膜憑借其卓越的性能，在多個行業(yè)中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。



在航空航天領(lǐng)域，它被用于制造發(fā)動機(jī)部件、隔熱材料以及電纜等關(guān)鍵組件，以滿足高溫、高壓和強(qiáng)腐蝕等極端環(huán)境下的苛刻使用要求。例如，在航天器的結(jié)構(gòu)中，聚酰亞胺薄膜可作為輕質(zhì)且耐高溫的絕緣材料，保障電子設(shè)備的正常運(yùn)行；在飛機(jī)發(fā)動機(jī)內(nèi)部，其能夠承受高溫燃?xì)獾臎_擊，確保發(fā)動機(jī)的可靠性和安全性。



電子電器領(lǐng)域同樣離不開聚酰亞胺薄膜的身影。它被大量應(yīng)用于制造絕緣材料、電路板以及電容器等電子元件，有助于提高電子設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。例如，在智能手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品中，聚酰亞胺薄膜可用于制作柔性電路板，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的輕薄化和高性能化；在電腦芯片的封裝中，其優(yōu)異的絕緣性能能夠有效保護(hù)芯片免受外界干擾。



覆銅板領(lǐng)域也是聚酰亞胺薄膜的重要應(yīng)用方向之一。作為印制電路板的核心材料，聚酰亞胺覆銅板具有良好的耐熱性、介電性能和機(jī)械強(qiáng)度，能夠滿足高端電子產(chǎn)品對電路板的高要求。



此外，在柔性顯示領(lǐng)域，聚酰亞胺薄膜的特性使其成為制造柔性顯示屏的理想材料。它可以為顯示屏提供良好的柔韌性、耐熱性和絕緣性，推動了顯示技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。同時，在絕緣材料等其他領(lǐng)域，聚酰亞胺薄膜也有著廣泛的應(yīng)用，為各種設(shè)備和系統(tǒng)提供可靠的絕緣保護(hù)。



金禧的國產(chǎn)化突破的艱辛歷程



然而，在過去，我國聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。國外企業(yè)長期在技術(shù)上占據(jù)領(lǐng)先地位，從美國杜邦公司1968年申請第一個聚酰亞胺纖維的專利，到20世紀(jì)80年代中期奧地利贏創(chuàng)推出世界上最早的商業(yè)化聚酰亞胺纖維P84，他們積累了深厚的技術(shù)優(yōu)勢。特別是奧地利贏創(chuàng)，在中國市場深耕多年，擁有數(shù)十年的品牌優(yōu)勢，這導(dǎo)致國內(nèi)用戶對國產(chǎn)聚酰亞胺纖維的認(rèn)知度相對較低。再加上歐元貶值等因素，國外產(chǎn)品進(jìn)口價格大幅下降，進(jìn)一步擠壓了國內(nèi)產(chǎn)品的市場空間。



面對如此困境，我國的科研人員和企業(yè)并沒有氣餒，而是奮起直追，致力于打破國外的技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)聚酰亞胺薄膜的國產(chǎn)化突破。



深圳市金禧特種新材料科技有限公司就是其中的杰出代表。這家成立于2023年2月的寶安企業(yè)，坐落于深圳市寶安區(qū)，專注于聚酰亞胺纖維等相關(guān)高分子材料的研究、開發(fā)及生產(chǎn)。



為了攻克技術(shù)難題，金禧特種新材料公司前期集合了眾多國內(nèi)外專業(yè)領(lǐng)域的知名高校及專家學(xué)者，組建了強(qiáng)大的科研團(tuán)隊。他們歷時十余年，投入了大量的人力、物力和財力，經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)驗和嘗試，終于采用濕法-兩步法一體化連續(xù)紡絲工藝，成功生產(chǎn)出具有國際領(lǐng)先水平的高性能聚酰亞胺纖維。這一技術(shù)突破不僅打破了國內(nèi)聚酰亞胺纖維產(chǎn)業(yè)化的困局，助力解決了“卡脖子”問題，還為我國聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了強(qiáng)大動力。



該公司研發(fā)的高強(qiáng)高模型聚酰亞胺纖維具有高強(qiáng)高模、高韌性、耐高低溫、阻燃自熄、耐腐蝕、耐輻照、低介電、低吸水、質(zhì)輕等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、安全防護(hù)、光纖光纜、交通運(yùn)輸、電子通訊、軍工、增強(qiáng)材料等眾多領(lǐng)域。耐高溫型聚酰亞胺纖維則具備耐高溫、阻燃隔熱、韌性高、耐腐蝕、耐輻照、低介電、低吸水性、低密輕質(zhì)、生物相容性等特性，在光纖光纜及各行業(yè)的高溫保護(hù)防護(hù)系列產(chǎn)品中發(fā)揮著重要作用。此外，聚酰亞胺短纖維憑借其耐高低溫、阻燃自熄隔熱等特性，以及優(yōu)異的機(jī)械性能、耐腐蝕性和耐候性，也在冶金礦山核電等領(lǐng)域的環(huán)境保護(hù)、特種防護(hù)、復(fù)合材料等方面得到了廣泛應(yīng)用。



特別值得一提的是，金禧特種新材料公司還攻克了聚酰亞胺原液染色的難題，開發(fā)出了一系列聚酰亞胺有色纖維，進(jìn)一步拓展了聚酰亞胺纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。



目前，該公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一期100噸/年的量產(chǎn)，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，具備同行業(yè)最標(biāo)準(zhǔn)潔凈的生產(chǎn)車間，其技術(shù)成熟、工藝先進(jìn)、設(shè)備可靠、運(yùn)行平穩(wěn)。所生產(chǎn)的高強(qiáng)高模型及耐高溫型聚酰亞胺長絲纖維性能優(yōu)異，品質(zhì)穩(wěn)定，核心指標(biāo)達(dá)到或部分超越國際領(lǐng)先水平。



在2024年6月27日舉辦的新產(chǎn)品發(fā)布會上，金禧特種新材料公司吸引了中國紡織工程學(xué)會、北京普諾泰新材料科技有限公司領(lǐng)導(dǎo)以及國內(nèi)航空航天院所、軍科院等專家到現(xiàn)場共同見證這一重要時刻。在同期深圳國際會展中心舉行的國際新材料展會上，該公司攜一眾新產(chǎn)品、新技術(shù)首次與觀眾見面，全面展示了其在新材料領(lǐng)域的破局成果。



國產(chǎn)化的成功案例與展望



除了金禧特種新材料公司，國內(nèi)還有其他企業(yè)也在聚酰亞胺薄膜國產(chǎn)化的道路上取得了顯著成就。



中車時代新材料科技股份有限公司就是其中的佼佼者。該公司的聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)線于2017年底建成，是國內(nèi)首條實(shí)現(xiàn)批量制造的化學(xué)亞胺法制膜生產(chǎn)線。其產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到了美國、日本同類產(chǎn)品水平，成功替代了進(jìn)口產(chǎn)品。三星公司全新Galaxy S10系列旗艦手機(jī)所使用的高性能聚酰亞胺薄膜，就有70%來自中車時代新材的生產(chǎn)線。



此外，山東歐亞高分子材料有限公司也在積極推動聚酰亞胺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其年產(chǎn)45000噸聚酰亞胺高分子單體材料項目，致力于打造全球聚酰亞胺原材料產(chǎn)能最大、品類最全、產(chǎn)業(yè)鏈延伸最長的生產(chǎn)研發(fā)基地。該項目的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、機(jī)械等領(lǐng)域，部分高端PI膜可實(shí)現(xiàn)50%的進(jìn)口替代，有望打破我國高端PI膜對進(jìn)口的依賴。



隨著國內(nèi)化學(xué)亞胺法生產(chǎn)線的逐漸落地和完善，我國聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化進(jìn)程不斷加快。電子級以下PI薄膜已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)自給自足，而電子級及以上PI薄膜市場也正在逐步被國內(nèi)廠商瓜分。



展望未來，聚酰亞胺薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展。在新能源領(lǐng)域，它有望用于制造高性能的燃料電池隔膜和電解質(zhì)材料，推動新能源技術(shù)的發(fā)展；在環(huán)保領(lǐng)域，可制造高效的過濾材料和吸附材料，助力環(huán)境保護(hù)；在生物醫(yī)療領(lǐng)域，可用于制造生物相容性好的醫(yī)療器械和人工器官等，為醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。



同時，材料科學(xué)的不斷發(fā)展和新技術(shù)的持續(xù)涌現(xiàn)，也將為聚酰亞胺薄膜性能的進(jìn)一步提升提供有力支持。通過改變其分子結(jié)構(gòu)和合成方法，可以進(jìn)一步提高聚酰亞胺薄膜的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性和機(jī)械性能等。此外，將聚酰亞胺薄膜與其他材料進(jìn)行復(fù)合和改性，還能開發(fā)出具有更多功能的新型材料，滿足不同領(lǐng)域日益增長的多樣化需求。



在國產(chǎn)化的道路上，我國的科研人員和企業(yè)將繼續(xù)努力，不斷創(chuàng)新，推動聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。相信在不久的將來，我國的聚酰亞胺薄膜不僅能夠在國內(nèi)市場占據(jù)主導(dǎo)地位，還將在國際市場上展現(xiàn)出強(qiáng)大的競爭力，為我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供堅實(shí)的材料支撐，創(chuàng)造更加輝煌的成就。



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