聚酰亞胺薄膜技術(shù)進(jìn)展與市場(chǎng)前景

汪家銘

(川化集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610301)

聚酰亞胺薄膜技術(shù)進(jìn)展與市場(chǎng)前景

汪家銘

(川化集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610301)

聚酰亞胺薄膜是目前世界上性能最好的薄膜類絕緣材料之一，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電性能、化學(xué)穩(wěn)定性以及很高的抗輻射性能及耐高溫和耐低溫性能，在航空航天、國(guó)防軍工、新型建材、環(huán)保消防等領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。介紹了聚酰亞胺薄膜的理化性能、制取工藝、技術(shù)進(jìn)展、應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)前景，并對(duì)國(guó)內(nèi)聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了一些建議。

聚酰亞胺薄膜 性能 制取工藝 進(jìn)展 應(yīng)用 發(fā)展建議

聚酰亞胺(PI)是目前已經(jīng)實(shí)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(gè)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(guó)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。

1 理化性能

高性能聚酰亞胺薄膜呈黃色透明，外觀表面平整光潔、沒(méi)有折皺、撕裂、顆粒、氣泡、針孔和外來(lái)雜質(zhì)等缺陷，邊緣整齊無(wú)破損。聚酰亞胺薄膜性能穩(wěn)定，形態(tài)多樣，尺寸精準(zhǔn)、平整、厚度均一。在-269～400℃的溫度范圍內(nèi)聚酰亞胺薄膜具有耐輻射、耐高熱、不燃燒、高韌性、低介電損耗等特點(diǎn)，并具有優(yōu)良的物理性能、電氣絕緣性能、阻燃性能、機(jī)械性能，優(yōu)異的耐高低溫、耐輻射及化學(xué)穩(wěn)定等性能，商業(yè)價(jià)值和戰(zhàn)略價(jià)值極高，表1列出了厚度為75 μm的聚酰亞胺薄膜的基本性能。

2 制取工藝

聚酰亞胺薄膜制取工藝首先是進(jìn)行樹(shù)脂合成，由芳香族二胺和芳香族二酐在高沸點(diǎn)質(zhì)子惰性的溶劑中以大致等摩爾比進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生成聚酰亞胺樹(shù)脂的預(yù)聚體聚酰胺酸溶液，并使其在支持體上涂布或流延成膜，再經(jīng)亞胺化而成［1］。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。

表1 聚酰亞胺薄膜的基本性能

2.1 工藝過(guò)程

2.1.1 合成聚酰胺酸

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將4.4＇-二氨基二苯醚溶于溶劑二甲基乙酰胺中，攪拌下分次加入少量干燥的均苯四甲酸二酐。此時(shí)溶液的粘度逐漸增大，當(dāng)達(dá)到等摩爾比左右時(shí)，粘度急劇變大，反應(yīng)基本完成，在反應(yīng)溫度較低(10～20℃)、反應(yīng)物濃度較高(15%～25%)、原料純度較高(≥99.5%)、反應(yīng)體系中含水量小(≤0.05%)、反應(yīng)物的摩爾比控制精確度高的條件下得到高分子質(zhì)量的性能穩(wěn)定的聚酰胺酸溶液，然后將其在干燥的氮?dú)獗Ｗo(hù)下過(guò)濾、消泡，備用［2］。

2.2.2 成膜亞胺化

脫水閉環(huán)亞胺化的方法有熱亞胺化法(HIM)和化學(xué)亞胺化法(CIM)兩種。熱亞胺化法是將聚酰胺酸加熱到一定溫度，使之脫水閉環(huán)亞胺化法，制成聚酰亞胺薄膜。該方法工藝過(guò)程和設(shè)備較簡(jiǎn)單，但所得薄膜性能較一般，使用范圍有限，不能滿足高端領(lǐng)域的需求?；瘜W(xué)亞胺化法是在溫度保持為-5℃以下的聚酰胺酸溶液中加入一定量的脫水劑和催化劑，快速混合均勻，加熱到一定溫度使之脫水閉環(huán)亞胺化，得到聚酰亞胺薄膜。該方法所需時(shí)間短、產(chǎn)能高，且所得薄膜的物化性能好、應(yīng)用范圍廣。

成膜方法主要有浸漬法(或稱鋁箔上膠法)、流延法和流延拉伸法。浸漬法設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單，但薄膜表面經(jīng)常粘有鋁粉，薄膜長(zhǎng)度受到限制，生產(chǎn)效率低，不宜發(fā)展。流延法設(shè)備精度高，薄膜均勻性好，表面干凈平整，薄膜長(zhǎng)度不受限制，可以連續(xù)化生產(chǎn)，薄膜各方面性能均不錯(cuò)，一般使用要求的薄膜均可采用此法生產(chǎn)。流延拉伸法生產(chǎn)的薄膜，性能有顯著提高，但工藝復(fù)雜，生產(chǎn)條件苛刻，投資大，產(chǎn)品價(jià)格高，只有高質(zhì)量薄膜才采用此法。

2.2 流延拉伸法工藝

流延拉伸法生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1，制取好的聚酰胺酸溶液消泡后，從不銹鋼溶液儲(chǔ)罐經(jīng)管路壓入流延機(jī)的流涎嘴儲(chǔ)槽中。流延機(jī)鋼帶以勻速運(yùn)行，將儲(chǔ)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(yùn)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(lái)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，拉伸比通常控制在1～1.5。當(dāng)達(dá)到相應(yīng)的縱向和橫向拉伸比時(shí)，從拉伸機(jī)出來(lái)的經(jīng)過(guò)雙向拉伸的薄膜，經(jīng)過(guò)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1 流延拉伸法生產(chǎn)聚酰亞胺薄膜工藝流程

3 技術(shù)進(jìn)展

1959年美國(guó)杜邦公司首先合成出芳香族聚酰亞胺，1962年試制成聚酰亞胺薄膜，1965年開(kāi)始生產(chǎn)均苯型熱固性聚酰亞胺薄膜，商品牌號(hào)為 Kapton，占據(jù)世界市場(chǎng)份額約70%左右。日本對(duì)聚酰亞胺薄膜開(kāi)發(fā)雖然較晚，但發(fā)展迅速［3］。宇部興產(chǎn)化學(xué)公司在20世紀(jì)80年代后期在世界上首先推出聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜，商品牌號(hào)為Upilex。這兩種聚酰亞胺薄膜有突出的耐高溫、耐輻射、耐化學(xué)腐蝕和電絕緣性能，可在250～280℃高溫空氣中長(zhǎng)期使用，特別適宜用作柔性印制電路板基材和各種耐高溫電機(jī)電器絕緣材料，其主要性能見(jiàn)表2。

表2 均苯型聚酰亞胺薄膜和聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜的性能

長(zhǎng)期以來(lái)，世界上高性能聚酰亞胺薄膜的研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)完全被美國(guó)和日本等國(guó)壟斷著。目前世界聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)技術(shù)主要集中于美國(guó)杜邦、日本宇部興產(chǎn)和日本鐘淵化學(xué)三大生產(chǎn)商，美國(guó)、日本企業(yè)控制著全球90%以上的市場(chǎng)份額。

我國(guó)上世紀(jì)60年代末可以小批量生產(chǎn)聚酰亞胺薄膜，早在上世紀(jì)70年代，由原機(jī)械部和化工部牽頭，廣西桂林電器所和上海合成樹(shù)脂所就分別從雙向拉伸法和流延法兩個(gè)方向開(kāi)展了對(duì)這種材料的研發(fā)。但是由于種種原因，其制造工藝一直處于低水平徘徊的狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)有30～50家從事這種薄膜生產(chǎn)的廠商［4］，但大多還在采用流延法工藝進(jìn)行生產(chǎn)，水平低、規(guī)模小、污染大，并且只能用于電工絕緣用薄膜，而不能滿足微電子制造與封裝領(lǐng)域的高要求，致使我國(guó)許多高新技術(shù)廠家對(duì)高性能聚酰亞胺薄膜的應(yīng)用望而卻步，嚴(yán)重制約了我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2003年，在國(guó)家政策的大力扶持下，中科院化學(xué)研究所面向國(guó)家戰(zhàn)略需求，與深圳瑞華泰薄膜科技有限公司合作，共同致力于我國(guó)高性能聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研究。通過(guò)近8年的努力，雙方合作從基礎(chǔ)研究入手，攻克了新型薄膜專用樹(shù)脂的制備到連續(xù)雙向拉伸工藝的精確控制兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在聚酰亞胺材料領(lǐng)域申請(qǐng)了60多項(xiàng)發(fā)明專利，已獲得30多項(xiàng)授權(quán)專利，最終掌握了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能聚酰亞胺薄膜及其專用樹(shù)脂的制造技術(shù)［5］，并開(kāi)始實(shí)施高性能聚酰亞胺薄膜“國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范工程項(xiàng)目”。

在此基礎(chǔ)上，中科院化學(xué)所與深圳瑞華泰薄膜科技有限公司合作研發(fā)的高性能聚酰亞胺薄膜已成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在深圳寶安區(qū)松崗大田洋工業(yè)區(qū)華美工業(yè)園建成了國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)基地，一期工程建設(shè)共計(jì)投入1.8億元人民幣，完成3條1 200 mm幅寬高性能聚酰亞胺薄膜連續(xù)化生產(chǎn)線的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)350 t的生產(chǎn)能力，年產(chǎn)值約2億元，年利稅可達(dá)到0.8～1.0億元，產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但目前建成的3條生產(chǎn)線還不能滿足航空航天、國(guó)防軍工等特殊領(lǐng)域的需求。

2010年11月15日，在深圳市新材料行業(yè)成立大會(huì)暨合作簽約儀式上，中科院化學(xué)所分別與深圳瑞華泰薄膜科技有限公司、深圳通產(chǎn)集團(tuán)簽署了共建高性能聚酰亞胺薄膜材料工程技術(shù)中心及共建國(guó)家級(jí)新材料檢測(cè)中心的合作協(xié)議?；瘜W(xué)所將與深圳瑞華泰薄膜科技有限公司、深圳通產(chǎn)集團(tuán)在雙向拉伸聚酰亞胺薄膜、無(wú)色透明聚酰亞胺薄膜和聚酰亞胺微孔膜的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)及新材料檢測(cè)平臺(tái)的建立等領(lǐng)域進(jìn)一步加強(qiáng)合作，加快科技成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。

2011年7月11日，中國(guó)航天科技集團(tuán)下屬中國(guó)航天國(guó)際控股有限公司通過(guò)重慶產(chǎn)權(quán)交易公開(kāi)投標(biāo)和協(xié)議轉(zhuǎn)售的方式，成功收購(gòu)深圳瑞華泰薄膜科技有限公司55%股權(quán)［6］，通過(guò)整合集團(tuán)優(yōu)勢(shì)資源，正式進(jìn)軍聚酰亞胺薄膜及新材料領(lǐng)域，為我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展建立起關(guān)鍵支柱材料的生產(chǎn)基地。航天控股的規(guī)劃則是在“十二五”期間投入15億元發(fā)展聚酰亞胺薄膜項(xiàng)目，拓展新材料業(yè)務(wù)，將完成6億元資金投入建設(shè)二期工程生產(chǎn)線，計(jì)劃建設(shè)8條高性能聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)線，建成后，聚酰亞胺薄膜的年生產(chǎn)能力可達(dá)1 500 t，產(chǎn)值將達(dá)8至12億元。

和國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，中科院化學(xué)所與深圳瑞華泰公司所研制的高性能聚酰亞胺薄膜的拉伸性能得到明顯提高。和國(guó)外同類產(chǎn)品相比，其拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和電氣絕緣性能等方面都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性，而價(jià)格卻比國(guó)外低得多，已經(jīng)顯現(xiàn)出強(qiáng)勁的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和價(jià)格優(yōu)勢(shì)。在航天科技集團(tuán)控股深圳瑞華泰公司后，還將開(kāi)展聚酰亞胺薄膜的系列化與功能化研究，如透明薄膜、微孔膜等，以滿足我國(guó)未來(lái)在柔性平板顯示器、汽車大功率燃料電池以及有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池等新型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。

高性能聚酰亞胺薄膜“國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范工程項(xiàng)目”的建成投產(chǎn)標(biāo)志著我國(guó)在該產(chǎn)品的制造技術(shù)方面躋身于國(guó)際先進(jìn)行列，打破了國(guó)外廠家在聚酰亞胺薄膜材料領(lǐng)域的壟斷，改變了我國(guó)在該領(lǐng)域生產(chǎn)技術(shù)的長(zhǎng)期落后、產(chǎn)能低下的現(xiàn)實(shí)，為我國(guó)電子、電氣等應(yīng)用市場(chǎng)降低成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力起到極大的促進(jìn)作用，加快了我國(guó)微電子、平板顯示、航空航天、高速電機(jī)、太陽(yáng)能等高端材料應(yīng)用的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

目前深圳惠程電氣股份有限公司正全面推進(jìn)纖維、樹(shù)脂、納米纖維、泡沫、薄膜等多種聚酰亞胺系列產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，其控股子公司長(zhǎng)春高琦聚酰亞胺材料有限公司圍繞聚酰亞胺進(jìn)行縱深化發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局現(xiàn)已形成。2010年10月26日，長(zhǎng)春高琦設(shè)立了長(zhǎng)春聚明光電材料有限公司，主要從事聚酰亞胺柔性薄膜的樹(shù)脂的研究、批量制造以及聚酰亞胺柔性薄膜(包括透明薄膜和耐電暈薄膜)連續(xù)化制備技術(shù)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。2012年3月，長(zhǎng)春聚明公司投資500萬(wàn)元，在長(zhǎng)春市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)中俄科技園內(nèi)建設(shè)聚酰亞胺薄膜和導(dǎo)電膜生產(chǎn)線，年產(chǎn)聚酰亞胺薄膜材料5 000 m2，導(dǎo)電膜2 000 m2。該薄膜主要用于OLED白光照明、薄膜太陽(yáng)能電池、防電磁輻射透明薄膜、射頻電路板、觸摸屏等領(lǐng)域，具有耐高低溫、高強(qiáng)度和對(duì)可見(jiàn)光波段光線透明等特點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)是長(zhǎng)春高琦聚酰亞胺材料相關(guān)研究的技術(shù)積累所形成的科研成果。

此外，山東省萬(wàn)達(dá)集團(tuán)開(kāi)發(fā)建設(shè)的新型高性能聚酰亞胺薄膜材料高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目于2006年2月通過(guò)國(guó)家級(jí)驗(yàn)收。該項(xiàng)目由萬(wàn)達(dá)集團(tuán)投資近1億元與中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所聯(lián)合研發(fā)，目前年產(chǎn)能已達(dá)200多t。該公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的新型高性能聚酰亞胺薄膜產(chǎn)品，可用作電纜絕緣材料、隔熱材料、防輻射保護(hù)材料、記錄載波材料等，在國(guó)防、航天、電機(jī)及電子工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。該項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，將極大地緩解國(guó)內(nèi)市場(chǎng)聚酰亞胺薄膜供求壓力，具有較好的市場(chǎng)前景。

4 應(yīng)用領(lǐng)域

在我國(guó)的聚酰亞胺產(chǎn)品中，90%以上用于生產(chǎn)聚酰亞胺薄膜，其主要應(yīng)用于絕緣材料和柔性覆銅板(FCCL)兩大領(lǐng)域［7］。國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)都采用普通流延法，產(chǎn)品低端，而我國(guó)柔性覆銅板領(lǐng)域應(yīng)用的聚酰亞胺薄膜85%以上仍要依賴進(jìn)口。

4.1 電力電器絕緣

聚酰亞胺薄膜是電力電器的關(guān)鍵絕緣材料，廣泛應(yīng)用于輸配電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、變頻電機(jī)、高速牽引電機(jī)及高壓變壓器等的制造，在目前常用的電工絕緣薄膜中占有獨(dú)特的地位，特別是應(yīng)用在運(yùn)行條件惡劣、運(yùn)行可靠性要求高的各類電機(jī)、電器及電線電纜中，如飛機(jī)、航天器、核工業(yè)、核潛艇、電力機(jī)車、石油化工、電子化學(xué)品包括液晶顯示和等離子電子、手機(jī)、電腦和數(shù)字化應(yīng)用驅(qū)動(dòng)等。目前正在發(fā)展的時(shí)速達(dá)300 km以上的高速軌道交通系統(tǒng)，列車在高速運(yùn)行的狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)的溫度會(huì)升得很高，如果電機(jī)絕緣系統(tǒng)耐熱等級(jí)不夠，電機(jī)線路之間極易發(fā)生短路，造成危險(xiǎn)。而高鐵的發(fā)電機(jī)之所以能夠安全平穩(wěn)地正常運(yùn)行，全部得益于電機(jī)絕緣系統(tǒng)采用了高性能聚酰亞胺薄膜的絕緣材料。此外，聚酰亞胺薄膜還可作大功率電力機(jī)車、交流發(fā)電機(jī)、抗輻射電機(jī)及各種精密電機(jī)的絕緣。在該領(lǐng)域內(nèi)，聚酰亞胺薄膜的年需求量2 000～3 000 t。

4.2 柔性覆銅板

柔性覆銅板是廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、汽車工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)和各種國(guó)防工業(yè)所用撓性印刷電路板(FPC)的主要材料。在該領(lǐng)域，聚酰亞胺薄膜主要用做絕緣基膜，此外還可用做FPC高溫膠帶。由于聚酰亞胺薄膜柔軟，尺寸穩(wěn)定性好，介電性能優(yōu)越，適于作帶狀電纜或軟印刷電路的基材或覆蓋層，在加工過(guò)程中，銅箔與薄膜在熱輥下復(fù)合，能耐受化學(xué)腐蝕、焊接等的高溫和化學(xué)處理，制成的帶狀電纜或軟印刷電路體積小、質(zhì)量輕、可靠性高、耐高溫、抗輻射，適用于計(jì)算機(jī)等微型電路中。作為微電子制造與封裝的關(guān)鍵性材料，聚酰亞胺薄膜還廣泛用于壓敏膠帶基材、耐高溫印刷電路基材、半導(dǎo)體包封材料、高溫電容介質(zhì)，以及筆記本電腦、手機(jī)、照相機(jī)、攝像機(jī)等微薄小型化電子產(chǎn)品中。

4.3 繞包電磁線

以聚酰亞胺薄膜為基材，在其單面或雙面涂聚全氟乙丙烯乳液，制成粘膠帶。這種粘膠帶可包繞在裸銅線上，進(jìn)入約350℃的高溫爐后，薄膜因收縮與導(dǎo)線貼緊，使繞包的粘帶層間熔融成一個(gè)整體，待導(dǎo)線出高溫爐冷卻時(shí)，在導(dǎo)線兩邊加一對(duì)壓輥以提高粘帶層間粘接強(qiáng)度，耐熱性好、絕緣層厚度薄而均勻、密封性好，提高了導(dǎo)線的防潮性能、電性能、抗切通性能，由于薄膜柔韌性好，使導(dǎo)線在彎曲時(shí)絕緣層完好，無(wú)破裂現(xiàn)象，適用于H級(jí)、F級(jí)電機(jī)繞組。由于匝間絕緣厚度比雙絲漆包線減薄約1/3，因此導(dǎo)熱性好，可縮小電機(jī)體積，提高電機(jī)可靠性。用聚酰亞胺薄膜代替玻璃漆布作為槽絕緣，可提高導(dǎo)線槽滿率8%，在同樣機(jī)座條件下，提高電機(jī)功率約20%，廣泛應(yīng)用在宇宙飛船、高壓電機(jī)、機(jī)車牽引電機(jī)、深井潛油泵電機(jī)和冶金電機(jī)等方面。

4.4 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)

高性能聚酰亞胺薄膜及其新材料在柔性有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池和新一代柔性LCD及OLED顯示器產(chǎn)業(yè)方面有著強(qiáng)勁的需求，一是作為薄膜太陽(yáng)能電池柔性襯底，二是替代玻璃作為新一代OLED照明/顯示的柔性襯底。而隨著新型動(dòng)力電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新型動(dòng)力汽車電池隔膜的產(chǎn)業(yè)也需要特種功能型聚酰亞胺薄膜。上世紀(jì)90年代以來(lái)，高性能聚酰亞胺薄膜材料又成為微電子制造與封裝的關(guān)鍵性材料，應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路的制造、柔性封裝基板、柔性連接帶線等方面。其在-269～400℃的溫度范圍內(nèi)，具有穩(wěn)定而優(yōu)異的物理、化學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能，可用于手機(jī)、電腦、照相機(jī)等電子產(chǎn)品的制造，以及衛(wèi)星、飛機(jī)、高速鐵路等領(lǐng)域相關(guān)重要部件的制造，在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用前景廣闊。

5 市場(chǎng)前景

20世紀(jì)70年代中期國(guó)內(nèi)聚酰亞胺薄膜已形成一定的生產(chǎn)能力，但由于種種原因，我國(guó)的制造技術(shù)一直處于低水平徘徊的狀態(tài)，只有約250 t的電工絕緣用普通聚酰亞胺薄膜的生產(chǎn)能力，高性能產(chǎn)品市場(chǎng)完全被美國(guó)和日本公司壟斷。由于當(dāng)時(shí)下游市場(chǎng)需求不足，聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，年需求量約500 t［8］。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著國(guó)內(nèi)電子工業(yè)的發(fā)展，尤其是柔性覆銅板的快速發(fā)展給聚酰亞胺薄膜市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的潛力，市場(chǎng)需求日益增加。2010年的需求量超過(guò)了1 500 t，聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)規(guī)模也進(jìn)一步擴(kuò)大。2002年，我國(guó)聚酰亞胺薄膜年產(chǎn)能約750 t，到2004年，年產(chǎn)能就增加到1 700 t，生產(chǎn)企業(yè)有30余家。2009年我國(guó)聚酰亞胺薄膜年產(chǎn)能達(dá)到4 700 t，生產(chǎn)廠家有40 余家［9］。2004～2009 年，我國(guó)聚酰亞胺薄膜的年產(chǎn)能和年產(chǎn)量均以每年20%以上的速率增長(zhǎng)，在品種、產(chǎn)量和應(yīng)用范圍等方面都得到了迅速的發(fā)展，生產(chǎn)廠家有江蘇亞寶絕緣材料有限公司、無(wú)錫高拓聚合物材料有限公司、江蘇溧陽(yáng)華晶電子材料有限公司、天津市天緣電工材料有限責(zé)任公司、杭州泰達(dá)實(shí)業(yè)有限公司、江蘇貝昇新材料科技有限公司、山東萬(wàn)達(dá)集團(tuán)微電子材料有限公司等。

近年來(lái)我國(guó)聚酰亞胺薄膜的年需求量超過(guò)3 000 t，銷售額約 10 至 12 億元［10］，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品仍不能滿足日益發(fā)展的高新技術(shù)市場(chǎng)的需求，美國(guó)、日本等國(guó)外公司的產(chǎn)品占了我國(guó)市場(chǎng)份額的70%～80%。而其中需求量較大的高性能聚酰亞胺薄膜的生產(chǎn)技術(shù)又主要掌握在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家手中。美國(guó)杜邦公司的標(biāo)準(zhǔn)型聚酰亞胺薄膜在近10年的時(shí)間里一直保持在約1 000元/kg的高壟斷價(jià)位上，某些產(chǎn)品至今仍處于壟斷地位。隨著國(guó)內(nèi)近年來(lái)超大規(guī)模集成電路制造與封裝等高新技術(shù)的發(fā)展，使聚酰亞胺薄膜下游需求市場(chǎng)也快速擴(kuò)大，我國(guó)對(duì)高性能聚酰亞胺薄膜的需求也日益增加。

聚酰亞胺薄膜由于具有耐輻射、耐高熱、不燃燒、高強(qiáng)韌性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗?jié)駸?、低損耗等優(yōu)異性能，已廣泛應(yīng)用于運(yùn)行條件惡劣、運(yùn)行可靠度要求高的大型客機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、航天飛船、運(yùn)載火箭、導(dǎo)彈等的各類電機(jī)電器、電線電纜及相關(guān)重要部件的制造，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的航海、采油、軋鋼、冶金、采礦、原子能等領(lǐng)域內(nèi)用作耐高溫專用電機(jī)、中頻發(fā)電機(jī)、低壓直流電機(jī)、壓縮機(jī)等的絕緣材料的需求量也大幅增加［11］，市場(chǎng)前景看好。

隨著新型動(dòng)力電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新型動(dòng)力汽車電池隔膜的產(chǎn)業(yè)也需要特種功能型聚酰亞胺薄膜。在目前國(guó)內(nèi)家電下鄉(xiāng)、3G通訊、信息家電及汽車電子等方面的高速增長(zhǎng)，都成為了推動(dòng)柔性覆銅板市場(chǎng)發(fā)展的動(dòng)力，拉動(dòng)聚酰亞胺薄膜消費(fèi)量的迅速增加。但我國(guó)目前該領(lǐng)域應(yīng)用的高性能聚酰亞胺薄膜85%以上依賴進(jìn)口，年進(jìn)口量為800～900 t，國(guó)內(nèi)企業(yè)只能少量生產(chǎn)［12］，因此高性能聚酰亞胺薄膜發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，隨著我國(guó)電子工業(yè)的快速發(fā)展，未來(lái)幾年我國(guó)聚酰亞胺薄膜市場(chǎng)將以年均12%以上的速率快速增長(zhǎng)，2012年和2013年，我國(guó)聚酰亞胺薄膜需求量將分別達(dá)到4 500 t和5 000 t左右。此外，不僅國(guó)內(nèi)聚酰亞胺薄膜的市場(chǎng)空間大，國(guó)際市場(chǎng)行情也很好，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的出口量也將逐年增加，聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景十分樂(lè)觀。

6 發(fā)展建議

6.1 擴(kuò)大聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)化規(guī)模

無(wú)論從高性能有機(jī)薄膜的國(guó)內(nèi)外發(fā)展態(tài)勢(shì)，還是從國(guó)內(nèi)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)對(duì)聚酰亞胺薄膜的迫切需求角度考慮，當(dāng)前實(shí)現(xiàn)聚酰亞胺薄膜的產(chǎn)業(yè)化都是十分必要的當(dāng)務(wù)之急。國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)從政策方面加以引導(dǎo)，對(duì)高性能聚酰亞胺薄膜的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)予以足夠的重視和支持，促進(jìn)高性能聚酰亞胺薄膜盡快擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。建議繼續(xù)加大聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的研發(fā)力度，重視新材料的研發(fā)的基礎(chǔ)性工作，采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的聚酰亞胺關(guān)鍵生產(chǎn)工藝技術(shù)，推動(dòng)聚酰亞胺薄膜及其制品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求，逐步替代進(jìn)口。

6.2 完善聚酰亞胺薄膜關(guān)鍵性工藝技術(shù)

隨著有關(guān)聚酰亞胺研究的不斷深入，我國(guó)自行生產(chǎn)聚酰亞胺薄膜技術(shù)也將逐漸完善，生產(chǎn)成本也會(huì)逐漸降低。我國(guó)研發(fā)的高性能聚酰亞胺薄膜成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，將會(huì)促使國(guó)內(nèi)高性能聚酰亞胺薄膜的價(jià)格下降，減少其應(yīng)用領(lǐng)域的成本，這對(duì)我國(guó)電子電器等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分有利。當(dāng)前急需積極開(kāi)發(fā)專用樹(shù)脂的制備和穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝技術(shù)，為聚酰亞胺薄膜產(chǎn)業(yè)化提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)填補(bǔ)我國(guó)在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的空白，打破國(guó)外對(duì)這一技術(shù)的壟斷，并能為國(guó)內(nèi)發(fā)展這類高新技術(shù)材料提供全套成熟的關(guān)鍵性技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)行業(yè)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，助力我國(guó)從生產(chǎn)大國(guó)向技術(shù)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。

6.3 推動(dòng)聚酰亞胺薄膜高端應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展

新材料產(chǎn)業(yè)研發(fā)周期長(zhǎng)，市場(chǎng)導(dǎo)入周期也長(zhǎng)，以聚酰亞胺薄膜耐高溫、高電絕緣、高強(qiáng)韌的優(yōu)異特性，當(dāng)前應(yīng)加快市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，使其在高端材料領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程進(jìn)一步加快，成為最具有發(fā)展?jié)摿?、高附加值和廣闊應(yīng)用前景的產(chǎn)業(yè)用新型薄膜材料，而且其價(jià)格優(yōu)勢(shì)十分明顯，國(guó)產(chǎn)同類產(chǎn)品的價(jià)格僅為國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格的一半，這對(duì)于我國(guó)在國(guó)防軍工、航空航天等高科技領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)具有十分重要的意義，也將有利于我國(guó)高性能薄膜領(lǐng)域整體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和效益結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模生產(chǎn)，掌握核心技術(shù)，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品性能，與進(jìn)口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，并在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟。

［1］吳國(guó)光.聚酰亞胺薄膜的酰亞胺化方法［J］.信息記錄材料，2010.11(6):50～53.

［2］吳國(guó)光.聚酰亞胺及其薄膜的制造與應(yīng)用［J］.信息記錄材料，2010.11(5):47～53.

［3］張?chǎng)?，張露，李家利，?國(guó)外聚酰亞胺薄膜概況及其應(yīng)用前景［J］.絕緣材料，2001，34(2):21～23.

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［9］均苯型聚酰亞胺薄膜的研究現(xiàn)狀［EB/OL］.http://wenku.baidu.com/view/2576ca22ccbff121dd3683d3.html，2012-05-04.

［10］未來(lái)國(guó)內(nèi)高性能聚酰亞胺薄膜的價(jià)格將會(huì)下降［EB/OL］.http://www.shichang.com/zixun/jiedu/125218.html，2011-10-20.

［11］聚酰亞胺薄膜生產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告［EB/OL］.http://www.doc88.com/p-29996154910.html，2012-05-31.

［12］產(chǎn)能不足成本高 聚酰亞胺市場(chǎng)潛力大［EB/OL］.http://www.cinn.cn/wzgk/cyl/224343.shtml，2011-01-18.

Technology advances and market prospects of polyimide film

Wang Jiaming
(Sichuan Chemical Works Group Ltd.，Chengdu Sichuan 610301，China)

Polyimide film is best film performance insulation material in the world.It has excellent mechanical properties，electrical properties，chemical stability，high radiation resistance，high-temperature and low-temperature resistance，and play an increasingly important role in the field of the aerospace，defense industry，new building materials，environmental protection and fire.This article describes the physical and chemical properties，manufacturing technology，technological advances，applications and market prospects of the polyimide film.Some suggestions to the development of the polyimide film industry in China are put forward.

polyimide film;performance;preparation process;progress;application;development proposals

TQ323.7

A

1006-334X(2012)03-0024-06

2012-08-01

汪家銘(1949—)，男，江蘇蘇州人，工程師，主要從事化工科技期刊編輯及化工情報(bào)信息工作，先后在國(guó)內(nèi)各種公開(kāi)刊物上發(fā)表過(guò)化工科技論文240余篇。