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聚酰亞胺材料有啥不一樣？

文章來源：賢集網更新時間：2022-08-25 14:54:47

折疊屏的出現對于人類是一個利好消息，人們幻想：將手機展開即可變身平板電腦、手機折疊便可成為時尚手表等。因為它的出現這些幻想未來成為可能。

折疊屏的好處是可以兼顧大屏幕和小屏幕，然而折疊屏能否成為未來的主流方向，很多潛在難題還有待解決。

折疊屏最重要的是使用壽命問題，如折疊屏手機在屏幕底和手機主板之間必須貼上一層金屬薄膜作為襯底，以此增加屏幕可彎折的壽命。作為一款可折疊屏手機，要實現出色的可折疊體驗，新材料的使用需求隨之而生，同時一些既有的關鍵材料也會應可折疊的特色進行改造。

這時候，高性能聚酰亞胺材料就脫穎而出了！

這是一種什么樣的材料呢？性能如何?為何能成為折疊屏的“不二之選”？哪些企業布局聚酰亞胺領域？

金字塔頂端的材料

高性能聚酰亞胺材料無論作為結構材料還是功能材料，在高新技術產業領域都有廣闊的應用前景及巨大的商業價值，處于高分子材料金字塔頂的位置。

PI（聚酰亞胺）是指主鏈上含有酰亞胺環的一類聚合物，具有較高的耐油、耐溫和低介電損耗等優異的綜合性能，有著“黃金薄膜”的美稱。

聚酰亞胺優異的性能具有廣闊應用前景，被稱為“解決問題的能手”，人們普遍認為“沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術”。

薄膜是聚酰亞胺最早的商品之一，出現在上世紀60-80年代，也有著“黃金薄膜”的美稱。其在手機屏幕的應用，要從折疊手機新一代OLED照明/顯示技術說起。

OLED在生產制造過程中，由于需要在柔性基板上濺射上電極或TFT材料，所以基材一般為耐高溫的聚合物，而聚酰亞胺薄膜耐高低溫性、電氣絕緣性、粘結性、耐輻射性等優異特性十分契合需求，因此現在使用最多的基材為耐高溫聚酰亞胺(PI)材料。

聚酰亞胺的性能

對于全芳香聚酰亞胺，按熱重分析，其開始分解溫度一般都在500℃左右。由于聯苯二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺，熱分解溫度達到600℃，是迄今聚合物中熱穩定性最高的品種之一。

聚酰亞胺可耐極低溫，如在－269℃的液態氦中仍不會脆裂。

聚酰亞胺還具有很好的機械性能。未填充的塑料的抗張強度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亞胺的薄膜（Kapton）為170Mpa以上，而聯苯型聚酰亞胺（Upilex S）達到400Mpa。作為工程塑料，彈性膜量通常為3－4Gpa，纖維可達到200Gpa，據理論計算，均苯二酐和對苯二胺合成的纖維可達500Gpa，僅次于碳纖維。

一些聚酰亞胺品種不溶于有機溶劑，對稀酸穩定，一般的品種不大耐水解，這個看似缺點的性能卻給予聚酰亞胺以有別于其他高性能聚合物的一個很大的特點，即可以利用堿性水解回收原料二酐和二胺，例如對于Kapton薄膜，其回收率可達80％－90％。改變結構也可以得到相當耐水解的品種，如經得起120℃，500小時水煮。

聚酰亞胺的熱膨脹系數在2×10-5－3×10-5℃，廣成熱塑性聚酰亞胺3×10-5℃，聯苯型可達10-6℃，個別品種可達10-7℃。

聚酰亞胺具有很高的耐輻照性能，其薄膜在5×109rad劑量輻照后，強度仍保持86％，一種聚酰亞胺纖維經1×1010rad快電子輻照后強度保持率為90％。

聚酰亞胺具有很好的介電性能，介電常數為3.4左右，引入氟，或將空氣納米尺寸分散在聚酰亞胺中，介電常數可以降到2.5左右。介電損耗為10-3，介電強度為100－300KV/mm，廣成熱塑性聚酰亞胺為300KV/mm，體積電阻為1017Ω/cm。這些性能在寬廣的溫度范圍和頻率范圍內仍能保持在較高的水平。

聚酰亞胺為自熄性聚合物，發煙率低。

聚酰亞胺在極高的真空下放氣量很少。

聚酰亞胺無毒，可用來制造餐具和醫用器具，并經得起數千次消毒。一些聚酰亞胺還具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性實驗為非溶血性，體外細胞毒性實驗為無毒。

PI基板及CPI膜

柔性基板主要有三種材料：塑膠、金屬箔、柔性玻璃。

目前在底層的基板部分，行業選擇采用塑膠類基板，主流為聚酰亞胺基板。

在上層的屏幕保護塑膠部分，可采用無色聚酰亞胺膜。

在玻璃材料不能支撐反復折疊的情況下，要實現柔性的OLED顯示，基板和蓋板都需要使用柔性材料。其中黃色PI膜可用于基板材料和輔材，CPI膜（透明PI）可用于蓋板材料和觸控材料。因此，柔性屏最關鍵的核心就是PI膜。

高性能聚酰亞胺材料的突出優點是耐高溫性能，其熱分解溫度超過500℃，使用溫度高達300~450℃，可制成薄膜、復合材料、工程塑料、涂料、纖維及泡沫等多種產品，應用范圍非常廣。

由于優異性能，大家都在嘗試用它代替原來的傳統材料，已經陸續涌現出許多新的應用領域。未來，高性能聚酰亞胺的應用將主要包括以下三個方面：

01電子

以芯片制造、封裝到電子元器件組裝的整個電子工業鏈都需要高性能聚酰亞胺材料的有利支撐。

02柔性顯示

聚酰亞胺薄膜由于可繞彎和曲折，未來將可能代替傳統玻璃制作柔性光電顯示屏及柔性光電探測器，這對于折疊手機、智能機器人、智能無人機產業的發展是非常關鍵的核心技術。

03光刻膠：有負性膠和正性膠，分辨率可達亞微米級。與顏料或染料配合可用于彩色濾光膜，可大大簡化加工工序。

國內外企業進展

目前全球產能仍然主要由國外少數企業所壟斷，包括美國杜邦、日本鐘化、韓國SKPI 以及日本宇部興產株式會社等。

據美國調查咨詢公司 Markets and Markets 數據顯示，2017 年全球PI 薄膜的市場規模為15.2 億美元，預計2022年將達到24.5 億美元。

而PI 纖維、PI 涂料、PI 工程塑料技術只集中在極少數公司手中，幾乎壟斷市場。如PI 纖維的供應主要集中在德國贏創的P84 纖維和我國長春高琦的軼綸纖維，其應用領域廣、需求市場正在擴大。

國內PI生產裝置多數為百噸級，且產品90%以上是薄膜。

國內大約50家規模大小不等的PI薄膜制造廠商，根據在不同終端電子產品的應用，PI薄膜厚度規格可分為7.5μm，12.5μm、24.0μm及厚膜，其中手機、相機等手持式電子產品使用12.5μm或更薄的PI薄膜，一般電子產品、汽車、筆記本電腦和覆蓋膜使用25.0μm厚度的PI薄膜，補強板則使用較厚的PI薄膜。

國內幾家典型PI薄膜制造廠商的產業概況如下：

桂林電氣科學研究院有限公司：產品有雙向拉伸聚酰亞胺薄膜，黑色PI薄膜，耐電暈PI薄膜等。

溧陽華晶電子材料有限公司：雙向拉伸聚酰亞胺薄膜的專業制造商，PI基膜涵蓋了13μm、25μm、50μm、75μm、100μm、125μm六種厚度規格。

江陰天華科技有限公司：采用國內最先進的流涎雙軸拉伸工藝生產聚酰亞胺薄膜（BOPI）的專業工廠，主要生產用于柔性印刷線路板的覆蓋膜FP系列；覆銅膜FC系列及部分特殊膠帶膜T系列和電工膜H系列。目前以標稱厚度13μm和25μm為主，月生產量在15萬平方米左右。

萬達集團微電子材料有限公司：專業生產雙向拉伸聚酰亞胺膜（PI膜），擁有世界先進的生產設備，年生產能力200噸。主要生產的規格有：0.0125mm，0.025mm，0.05mm，0.075mm，0.08mm等幾種規格的品種。

深圳瑞華泰薄膜科技有限公司：與中科院化學所合作開展以PI薄膜雙向拉伸、無色透明和微孔膜產業化開發為基礎的高性能PI薄膜材料，用于柔性平板顯示器，汽車大功率燃料電池以及有機薄膜太陽能電池等高技術產業。黑色PI薄膜生產廠家。

寧波今山電子材料：聚酰亞胺產品涵蓋范圍較廣，包括1.普通聚酰亞胺薄膜 2.黑色聚酰亞胺薄膜 3，防靜電黑色聚酰亞胺薄膜 4，耐電暈聚酰亞胺薄膜 5.可成型聚酰亞胺薄膜 6，導熱聚酰亞胺薄膜 7，白色聚酰亞胺薄膜 8，高強高膜PI樹脂， 9,鍍鋁PI薄膜

長春高崎：2012年建成年產分別為5000，2000高性能薄膜和導電薄膜生產線，用于OLED白光照明，薄膜太陽能電池、防電磁輻射透明薄膜、射頻電路板、觸屏等領域。

天津嘉億：主要產品有功能性耐電暈PI薄膜。

江蘇亞寶絕緣材料股份有限公司：目前主要產品有各種規格的聚酰亞胺薄膜和F46聚酰亞胺復合薄膜，其中0.025-0.225mm厚度的聚酰亞胺系列薄膜通過美國UL安全認證和歐盟SGS報告。

常熟中訊航天絕緣村料有限公司：主要產品有PI薄膜(聚酰亞胺流涎薄膜)、FEP薄膜（FH、FHF聚酰亞胺-氟-46復合薄膜）以及各種規格的硅膠帶等。年生產PI薄膜160噸，FEP薄膜100多噸。

來源:UTPE彈性體門戶,中國化工信息周刊,低調的蜜獾

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