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聚酰亚胺材料有啥不一样？

文章来源：贤集网更新时间：2022-08-25 14:54:47

折叠屏的出现对于人类是一个利好消息，人们幻想：将手机展开即可变身平板电脑、手机折叠便可成为时尚手表等。因为它的出现这些幻想未来成为可能。

折叠屏的好处是可以兼顾大屏幕和小屏幕，然而折叠屏能否成为未来的主流方向，很多潜在难题还有待解决。

折叠屏最重要的是使用寿命问题，如折叠屏手机在屏幕底和手机主板之间必须贴上一层金属薄膜作为衬底，以此增加屏幕可弯折的寿命。作为一款可折叠屏手机，要实现出色的可折叠体验，新材料的使用需求随之而生，同时一些既有的关键材料也会应可折叠的特色进行改造。

这时候，高性能聚酰亚胺材料就脱颖而出了！

这是一种什么样的材料呢？性能如何?为何能成为折叠屏的“不二之选”？哪些企业布局聚酰亚胺领域？

金字塔顶端的材料

高性能聚酰亚胺材料无论作为结构材料还是功能材料，在高新技术产业领域都有广阔的应用前景及巨大的商业价值，处于高分子材料金字塔顶的位置。

PI（聚酰亚胺）是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，具有较高的耐油、耐温和低介电损耗等优异的综合性能，有着“黄金薄膜”的美称。

聚酰亚胺优异的性能具有广阔应用前景，被称为“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”。

薄膜是聚酰亚胺最早的商品之一，出现在上世纪60-80年代，也有着“黄金薄膜”的美称。其在手机屏幕的应用，要从折叠手机新一代OLED照明/显示技术说起。

OLED在生产制造过程中，由于需要在柔性基板上溅射上电极或TFT材料，所以基材一般为耐高温的聚合物，而聚酰亚胺薄膜耐高低温性、电气绝缘性、粘结性、耐辐射性等优异特性十分契合需求，因此现在使用最多的基材为耐高温聚酰亚胺(PI)材料。

聚酰亚胺的性能

对于全芳香聚酰亚胺，按热重分析，其开始分解温度一般都在500℃左右。由于联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺，热分解温度达到600℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。

聚酰亚胺可耐极低温，如在－269℃的液态氦中仍不会脆裂。

聚酰亚胺还具有很好的机械性能。未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上，均苯型聚酰亚胺的薄膜（Kapton）为170Mpa以上，而联苯型聚酰亚胺（Upilex S）达到400Mpa。作为工程塑料，弹性膜量通常为3－4Gpa，纤维可达到200Gpa，据理论计算，均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500Gpa，仅次于碳纤维。

一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般的品种不大耐水解，这个看似缺点的性能却给予聚酰亚胺以有别于其他高性能聚合物的一个很大的特点，即可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺，例如对于Kapton薄膜，其回收率可达80％－90％。改变结构也可以得到相当耐水解的品种，如经得起120℃，500小时水煮。

聚酰亚胺的热膨胀系数在2×10-5－3×10-5℃，广成热塑性聚酰亚胺3×10-5℃，联苯型可达10-6℃，个别品种可达10-7℃。

聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能，其薄膜在5×109rad剂量辐照后，强度仍保持86％，一种聚酰亚胺纤维经1×1010rad快电子辐照后强度保持率为90％。

聚酰亚胺具有很好的介电性能，介电常数为3.4左右，引入氟，或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中，介电常数可以降到2.5左右。介电损耗为10-3，介电强度为100－300KV/mm，广成热塑性聚酰亚胺为300KV/mm，体积电阻为1017Ω/cm。这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平。

聚酰亚胺为自熄性聚合物，发烟率低。

聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。

聚酰亚胺无毒，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒。一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性，例如，在血液相容性实验为非溶血性，体外细胞毒性实验为无毒。

PI基板及CPI膜

柔性基板主要有三种材料：塑胶、金属箔、柔性玻璃。

目前在底层的基板部分，行业选择采用塑胶类基板，主流为聚酰亚胺基板。

在上层的屏幕保护塑胶部分，可采用无色聚酰亚胺膜。

在玻璃材料不能支撑反复折叠的情况下，要实现柔性的OLED显示，基板和盖板都需要使用柔性材料。其中黄色PI膜可用于基板材料和辅材，CPI膜（透明PI）可用于盖板材料和触控材料。因此，柔性屏最关键的核心就是PI膜。

高性能聚酰亚胺材料的突出优点是耐高温性能，其热分解温度超过500℃，使用温度高达300~450℃，可制成薄膜、复合材料、工程塑料、涂料、纤维及泡沫等多种产品，应用范围非常广。

由于优异性能，大家都在尝试用它代替原来的传统材料，已经陆续涌现出许多新的应用领域。未来，高性能聚酰亚胺的应用将主要包括以下三个方面：

01电子

以芯片制造、封装到电子元器件组装的整个电子工业链都需要高性能聚酰亚胺材料的有利支撑。

02柔性显示

聚酰亚胺薄膜由于可绕弯和曲折，未来将可能代替传统玻璃制作柔性光电显示屏及柔性光电探测器，这对于折叠手机、智能机器人、智能无人机产业的发展是非常关键的核心技术。

03光刻胶：有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序。

国内外企业进展

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。

国内PI生产装置多数为百吨级，且产品90%以上是薄膜。

国内大约50家规模大小不等的PI薄膜制造厂商，根据在不同终端电子产品的应用，PI薄膜厚度规格可分为7.5μm，12.5μm、24.0μm及厚膜，其中手机、相机等手持式电子产品使用12.5μm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25.0μm厚度的PI薄膜，补强板则使用较厚的PI薄膜。

国内几家典型PI薄膜制造厂商的产业概况如下：

桂林电气科学研究院有限公司：产品有双向拉伸聚酰亚胺薄膜，黑色PI薄膜，耐电晕PI薄膜等。

溧阳华晶电子材料有限公司：双向拉伸聚酰亚胺薄膜的专业制造商，PI基膜涵盖了13μm、25μm、50μm、75μm、100μm、125μm六种厚度规格。

江阴天华科技有限公司：采用国内最先进的流涎双轴拉伸工艺生产聚酰亚胺薄膜（BOPI）的专业工厂，主要生产用于柔性印刷线路板的覆盖膜FP系列；覆铜膜FC系列及部分特殊胶带膜T系列和电工膜H系列。目前以标称厚度13μm和25μm为主，月生产量在15万平方米左右。

万达集团微电子材料有限公司：专业生产双向拉伸聚酰亚胺膜（PI膜），拥有世界先进的生产设备，年生产能力200吨。主要生产的规格有：0.0125mm，0.025mm，0.05mm，0.075mm，0.08mm等几种规格的品种。

深圳瑞华泰薄膜科技有限公司：与中科院化学所合作开展以PI薄膜双向拉伸、无色透明和微孔膜产业化开发为基础的高性能PI薄膜材料，用于柔性平板显示器，汽车大功率燃料电池以及有机薄膜太阳能电池等高技术产业。黑色PI薄膜生产厂家。

宁波今山电子材料：聚酰亚胺产品涵盖范围较广，包括1.普通聚酰亚胺薄膜 2.黑色聚酰亚胺薄膜 3，防静电黑色聚酰亚胺薄膜 4，耐电晕聚酰亚胺薄膜 5.可成型聚酰亚胺薄膜 6，导热聚酰亚胺薄膜 7，白色聚酰亚胺薄膜 8，高强高膜PI树脂， 9,镀铝PI薄膜

长春高崎：2012年建成年产分别为5000，2000高性能薄膜和导电薄膜生产线，用于OLED白光照明，薄膜太阳能电池、防电磁辐射透明薄膜、射频电路板、触屏等领域。

天津嘉亿：主要产品有功能性耐电晕PI薄膜。

江苏亚宝绝缘材料股份有限公司：目前主要产品有各种规格的聚酰亚胺薄膜和F46聚酰亚胺复合薄膜，其中0.025-0.225mm厚度的聚酰亚胺系列薄膜通过美国UL安全认证和欧盟SGS报告。

常熟中讯航天绝缘村料有限公司：主要产品有PI薄膜(聚酰亚胺流涎薄膜)、FEP薄膜（FH、FHF聚酰亚胺-氟-46复合薄膜）以及各种规格的硅胶带等。年生产PI薄膜160吨，FEP薄膜100多吨。

来源:UTPE弹性体门户,中国化工信息周刊,低调的蜜獾

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