疆亘行业｜深度解读金字塔顶端的“黄金膜”—— PI（聚酰亚胺薄膜）作为目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，聚酰亚胺薄膜与碳纤维、芳纶纤维一起，被认为是制约我国发展高技术产业的三大瓶颈性关键高分子材料。聚酰亚胺薄膜因其优异的物理性能、化学性能等，广泛应用于柔性线路板、消费电子、高速轨道交通、风力发电、5G通信、柔性显示、航天航空等多个领域。随着共聚改性等新技术的运用，通过对其配方设计、生产工艺的不断探索和改进，聚酰亚胺薄膜衍生出更多功能性应用，下游应用领域不断拓宽。

　　聚酰亚胺（Polyimide，PI）是指分子结构主链中含有酰亚胺结构的高分子聚合物，聚酰亚胺是一个非常庞大的家族，高性能PI的主链大多以芳环和杂环为主要结构单元。PI具有最高的阻燃等级（UL-94），良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能、耐辐照性能、103赫兹下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属F至H级绝缘，且这些性能在很宽的温度范围（－269℃至400℃）内不会发生显著变化，被誉为“二十一世纪最有希望的工程塑料之一”，有“解决问题的能手”之称，可以说“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术”，其性能居于高分子材料金字塔的顶端。

　　PI薄膜具有优良的力学性能、介电性能、化学稳定性以及很高的耐辐照、耐腐蚀、耐高低温性能，是目前世界上性能最好的超级工程高分子材料之一，被誉为“黄金薄膜”，与碳纤维、芳纶纤维并称为制约我国发展高技术产业的三大瓶颈性关键高分子材料。

　　聚酰亚胺薄膜在亚胺化之前需要制膜成型，成型方法主要有流延法、流延拉伸法（双轴定向拉伸法）、浸渍法（铝箔上胶法）、喷涂法、挤出法和沉积法等。成型工艺对于薄膜的性能和生产方式影响极大，目前较为常用的方法为流延法和流延拉伸法，相比于流延法，流延拉伸法常用于制备高性能的聚酰亚胺薄膜。在我国流延法及浸渍法工艺均较为成熟，其中浸渍法由于产品绝缘性能较差，正逐渐被淘汰。而技术难度较高的喷涂法、挤出法以及沉积法在2016年主要由日本先进企业掌握。

　　目前亚胺化主要有两种方法，市场分析即热亚胺化法和化学亚胺化法，热亚胺化法将聚酰胺酸加热到一定温度，使之脱水环化；化学亚胺法是向温度保持在-5℃以下的聚酰胺酸溶液中加入一定量的脱水剂和触媒，快速混合后加热到一定温度使其脱水环化。热亚胺化法的工艺过程与装备较化学亚胺法简单，但制得的薄膜物化性能较化学亚胺法存在不足，无法生产满足电子级及以上的PI薄膜。2014年前我国绝大部分生产厂家均采用热亚胺化法，但发达国家几乎所有的聚酰亚胺薄膜生产商都已经完成了从热亚胺化法向化学亚胺法的技术与设备过渡。

　　2017年，时代华鑫建成1#1545㎜宽幅化学法制膜生产线，突破高功率散热聚酰亚胺原膜材料设计技术和超厚大宽幅薄膜化学亚胺化法制造技术，达到国际领先水平，填补国内行业空白；为满足市场需求，2019年扩大产能，建设2#2100㎜宽幅化学法制膜生产线，公司在高性能、多功能的化学法聚酰亚胺薄膜产业规模位居国内行业第一。

　　20世纪初：聚酰亚胺最早于1908年开始有报道，但是限于当时的知识水平并没有得到足够的重视。直到20世纪20年代聚合物开始被世人所认识后，并随着时代的发展和人们对高性能材料需求的增加，聚酰亚胺因其优异的综合性能成为近年来研究的热点。

　　20世纪中下旬：PI薄膜的商业化进程始于20世纪60年代，最早应用于电工绝缘领域，随着PI领域研究深入和技术升级，PI薄膜的应用领域不断拓展。20世纪70年代,PI薄膜的商业化应用拓展至电子领域。21世纪起，PI薄膜的更多应用领域衍生，如用作高导热石墨的前驱体材料、柔性显示盖板材料等，美日韩等国抓住产业转移的机遇，高端制造业迅速发展，PI薄膜行业随之兴起。

　　2000年以来：我国PI薄膜的产业化进程发展较缓慢，依靠自主研发，在传统电工绝缘领域形成了较强的产业能力，但在高端电工绝缘、电子等其他应用领域的产业化能力较弱，存在新产品种类不足，产品性能不稳定等问题，自主掌握高性能PI薄膜完整制备技术的企业较少。

　　2020年以来：PI薄膜进入国产化替代加速期，随着国内新建聚酰亚胺薄膜生产线量产，国内聚酰亚胺薄膜产能及技术水平与国际巨头差距有望进一步减小。高性能电子级PI材料技术壁垒较高，进口替代空间较大，国内把握电子级PI材料国产化替代加速期的投资机会。

　　挠性覆铜板FCCL是制造挠性电路板FPC的重要基材。全球FCCL市场规模由2014年的26.4亿美元增长至2019年的44.8亿美元。电子级PI薄膜作为FCCL的主要原材料，需求随FCCL同步增长，2019年全球FCCL产业PI薄膜需求量达14877.5吨，国内需求量4869.0吨。从FPC产值看，2014-2020年国内FPC产值从290.7亿元增长至526.0亿元，复合增长率10.4%。下游新型电子产品的发展为FPC行业注入新增长动力，2021年FPC产值可增长至544.4亿元，促进电子级PI薄膜市场持续扩容。

　　在航空航天领域，PI薄膜因其优异的耐候性和耐辐射性而被用作火箭防护材料。2019年商业航天全产业链市场规模突破8000亿元，复合增长率达22.1%。由于单发运载火箭原材料成本可占总成本的35%，原材料国产化势必大幅降低制造成本，从而推进特种级PI薄膜增长。在柔性屏幕领域，柔性CPI薄膜是大多数折叠手机生产商所采用的屏幕盖板材料。随着柔性显示的不断商用化，折叠手机逐渐成为手机新形态，根据相关预测，2024年全球折叠手机出货量将达4530万部，国内出货量达1320万部，而柔性盖板作为折叠手机的核心部件，将推动特种级PI薄膜持续增长。

　　导热石墨膜是导热级PI薄膜的下游产品，主要用于LED基板、电子元件散热等领域，是目前消费电子行业采用的主流散热材料。近年来，国内导热界面材料市场规模逐步扩大，从2014年的6.6亿元增长至2020年的12.7亿元，复合增长率达9.9%。5G技术的驱动将为导热级PI薄膜带来更大需求空间。

　　电工PI薄膜主要用于变频电机、发电机等高等级绝缘系统，最终应用于风力发电、高速轨道交通等领域。在风力发电行业，中国是全球最大的风电发展市场，截至2020年底，国内风力发电累计装机容量达到282GW，同比增长34.3%，累计装机容量全球占比36%。在倡导新能源的背景下，随着风电产业链的国产化爱游戏中国官方网站，电工PI薄膜将具备更广阔的市场前景。在高速轨道交通行业，中国高铁运营里程全球第一，占比超60%。

　　聚酰亚胺具有非常广泛的用途，尤其是在一些高科技、高附加值的产业中，而且在每一个应用领域都发挥了突出的作用。聚酰亚胺在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大；在功能材料方面正崭露头角，其潜力仍在发掘中。但是与其他聚合物比较，聚酰亚胺亚胺的成本还是太高，今后聚酰亚胺研究的主要方向之一仍应是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径。

　　1、设备定制周期较长。核心设备采购主要来自海外，采购周期约18-24个月,这就对厂商的技术和市场有足够的预判能力，否则不敢贸然下订单采购。

　　2、工艺难度大、定制化程度高。PI膜本身制备难度较大，特别是亚胺化工艺能否突破化学法是普遍难题。并且对不同的行业和客户，PI薄膜的相关参数和工艺都不一样，需要通过反复调试和技术攻关才有望获得稳定量产。PI膜下游高端市场电子、通信、轨交等对产品质量极为苛刻,不能保证稳定量产则难以获得客户认可。

　　3、技术人才稀缺。具备PI膜生产能力的研发和车间操作人员需要较高的理论水平和长期的研发实践，难以速成。因此，对任何PI膜厂商，核心研发团队均受到高度重视。

　　政府政策的支持是中国PI膜行业市场发展的重要推动力。2017年，中国政府出台了《国家环保税收政策》，将PI膜纳入环保税收政策范围，这有利于推动PI膜行业的发展，提升行业整体水平。

　　国家政策对PI薄膜及其下业的支持。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《“十三五”材料领域科技创新专项规划》等政策明确列示“聚酰亚胺”为“先进结构与复合材料”之发展重点。国家政策导向对行业发展有重要指导作用，为高性能PI薄膜产业的发展创造了有利条件。在核心技术自主化、关键材料国产化的背景下，本行业将迎来重要发展机遇。

　　全球聚酰亚胺薄膜市场规模不断扩大，根据数据显示，2017年全球PI薄膜市场规模为15.1亿美元，2019年达到18亿美元，2020年为20.5亿美元。2021年全球聚酰亚胺薄膜市场规模约为22亿美元，至2022年全球PI薄膜市场总规模可达24.5亿美元。

　　随着5G通信、物联网等技术的发展驱动消费电子产品升级，对材料的散热性能、介电性能等要求越来越高，而曲面屏、折叠屏等柔性显示技术的快速发展等均将在未来加速PI市场的发展。GrandView预计到2025年全球PI薄膜市场将增长至31亿美元。

　　根据市场调研在线年中国PI膜行业市场调查研究及发展前景规划报告数据，2016年中国PI膜行业市场规模约为25亿元，2017年上升至30亿元，2018年达到35亿元，2019年达到40亿元，2020年突破50亿元，2021年达到60亿元；2022年国内PI薄膜市场总规模达72.4亿元，其中，电子级PI薄膜26.3亿元，特种级PI薄膜26.9亿元，导热级PI薄膜9.5亿元，电工级PI薄膜9.7亿元。

　　（扩充）在2018年PCB全球产值分布中，日本企业占比为37%，位居第一，中国厂商的占比仅为16%，位居第四；而在2021年的PCB产值分布中，中国以32.8%的占比位居第一，中国的占比上升至31.3%，排名第二，日本的产值占比下降至17.2%，降幅超过50%。近年来以日企为代表的海外PCB厂商扩产意愿较弱并逐步退出，而中国积极承接产业转移，PCB产值及其在全球的占比快速提升。

　　1、FPC行业逐步形成寡头竞争格局，FPC行业作为资本密集型行业，对资金及客户准入门槛拔高，前期投入和持续经营对企业资金实力的要求较高。当前新建一条年产能百万平方米以上的PCB生产线至少需投入数亿元。

　　2、同时为保持产品持续竞争力，厂商还必须不断对生产设备及工艺进行升级改造，并保持较高的研发投入，紧跟行业更迭步伐。

　　3、FPC制造商需要在下游客户的生产集中地区建厂布局以保持其快速供货和交付能力。从客户准入门槛来看，电子产品制造商选择FPC供应商时，一般需经过1-3季度长时间的严格认证考核，在形成合作关系的基础上逐步加大订单及供应量进行合作。因此，一旦形成长期稳定的合作关系，不会轻易启用新的FPC供应商，从而形成较高的客户认可壁垒。

　　4、FPC产品毛利率偏低，厂商需要不断提升规模强化其行业壁垒。从知名FPC厂商鹏鼎控股、台郡科技（台股）、东山精密、弘信电子、奕东电子经营情况来看，其2021年毛利率分别为20.39%、17.80%、14.67%、3.68%、27.89%，总体毛利率都相对较低，FPC厂商主要通过扩产的方式形成规模效应，强化行业壁垒，以实现最终盈利提升目的。

　　在市场竞争方面，我国聚酰亚胺行业起步时间较晚，与杜邦公司、钟渊化学工业株式会社等企业相比存在较大的技术、产品等差距，尤其是在高端产品及大类别基本被国外企业垄断。但目前国内企业以生产电工级聚酰亚胺薄膜为主，少数企业能生产高性能的电子级聚酰亚胺薄膜。

　　2022年国内各类下游需求中，电子级PI薄膜占比最高，约占38%，第二是特种级PI薄膜，约占36%，导热级和电工级分别占总需求的14%和12%。

　　1、电子级：挠性覆铜板（FCCL）市场规模逐步扩大，带动电子级PI薄膜需求量持续增长。全球FCCL市场规模由2014年的26.4亿美元增长至2019年的44.8亿美元，2018年全球FCCL用PI膜的需求量达到13750吨，中国的FCCL用PI膜需求量达到4500吨，是PI膜最主要的应用领域。作为FCCL的主要原材料，电子级PI薄膜需求随FCCL同步增长，2019年全球FCCL产业PI薄膜需求量达14877.5吨，国内需求量4869.0吨，增长率均为8%。从FPC产值看，2014-2020年国内FPC产值从290.7亿元增长至526.0亿元，复合增长率10.4%。近年来FPC需求增速有所放缓，但下游新型电子产品的发展将为FPC行业注入新的增长动力，2021年FPC产值可增长至544.4亿元，从而促进电子级PI薄膜市场持续扩容。

　　2、特种级：随着OLED取代LCD成为显示行业趋势，显示面板正沿着曲面→可折叠→可卷曲的方向前进。为了实现柔性可折叠，现有显示屏中的刚性材料要逐步替代为柔性材料。PI材料以其优良的耐高温特性、力学性能及耐化学稳定性，是最佳的应用方案。CPI（透明PI）主要应用盖板材料和触控材料。在航空航天领域，PI薄膜因其优异的耐候性和耐辐射性而被用作火箭防护材料，自2015年起得益于政策扶持与民营企业发展，国内运载火箭发射数量逐步增多，发射收入增长迅速，2019年商业航天全产业链市场规模突破8000亿元，复合增长率达22.1%。由于单发运载火箭原材料成本可占总成本的35%，原材料国产化势必大幅降低制造成本，从而推进特种级PI薄膜增长，尤其是TPI（热塑性）。在柔性屏幕领域，柔性CPI薄膜是大多数折叠手机生产商所采用的屏幕盖板材料。随着柔性显示的不断商用化，折叠手机逐渐成为手机新形态，根据相关预测，2024年全球折叠手机出货量将达4530万部，国内出货量达1320万部，而柔性盖板作为折叠手机的核心部件，将推动特种级PI薄膜持续增长。

　　3、导热级：随着消费级电子产品向智能化和多功能化发展，电子产品内部高频率、高功耗的零部件在具有高性能的同时也释放了大量的热量，由于导热石墨具有易加工且、高稳定性的特点，导热石墨膜逐渐成为智能手机、超薄笔记本电脑、平板电脑和LED电视等消费电子产品的主流散热材料。5G手机与5G基站功率大幅提升、5G手机芯片功耗提升造成发热量大幅提升，带动了对导热材料需求的增加。近年来，国内导热界面材料市场规模逐步扩大，从2014年的6.6亿元增长至2020年的12.7亿元，5G技术的驱动下，电子产品功耗增加，以热控pi膜为原料的高导热石墨膜需求提升。

　　4、电工级：电工PI薄膜由于耐电晕、高绝缘等特性，常用于变频电机、发电机等高级绝缘系统，目前主要应用于高速轨道交通、风力发电、新能源汽车等领域。电工PI薄膜主要用于变频电机、发电机等高等级绝缘系统，最终应用于风力发电、高速轨道交通等领域。在风力发电行业，中国是全球最大的风电发展市场，截至2020年底，国内风力发电累计装机容量达到282GW，累计装机容量全球占比36%。在倡导新能源的背景下，随着风电产业链的国产化，电工PI薄膜将具备更广阔的市场前景。在高速轨道交通行业，中国高铁运营里程全球排名第一，占比超过60%，截至2019年底，国内高铁运营里程数达到3.5万公里，动车组机车拥有量达到2.9万辆，2020年国内高铁里程将达到3.7万公里，电工PI薄膜的市场规模将不断扩大。

　　缺乏高层次技术人才的完整培训系统。行业内生产优良率低于国际水平，在缺乏新兴产品驱动下造成PI薄膜制造厂商同质化竞争态势愈来愈明显。

　　美日韩pi膜厂商较高的生产技术水平抢占国内庞大的消费市场。中低阶产品一直存在着价格下降的压力，受国际经济环境波动巨大。

　　国内生产的PI薄膜与国外同类产品在质量方面仍存在一定差距，如力学性能稍低，外观质量稍差，热收缩率稍高等问题。

　　PI 薄膜制造工艺复杂，尤其是电子级 PI 膜技术难度更高。首先，为了满足柔性盖板的高透光性，研发无色 PI 薄膜作为也是现阶段需要攻克的难题之一。其次，亚胺化为PI制程中技术壁垒极高的一道工序，又可分为热亚胺化和化学亚胺化；前者工艺简单无法生产电子级及以上的PI薄膜，而我国大部分厂商采用此方法。

　　行业各个企业面临的问题是产能太小，所以下游的大客户不敢把大批量的订单转给单个企业（单个大客户至少要占用大几百吨产能），所以现在行业内企业的客户十分分散。PI材料的价格太高了，难以大规模应用，除非是一些很高端的电池。

　　由于国内PI薄膜行业的整体水平与国外存在差距，大部分停留于低端产品领域，而高性能PI薄膜领域主要被杜邦、钟渊化学、SKPI等国外巨头占据，产品严重依赖进口。在我国产业结构升级、关键材料国产化的背景下，高性能PI薄膜进口替代的市场空间巨大。以瑞华泰、时代华鑫为代表的具有独立完善的核心技术体系的企业，有望获得更多市场份额，推动高性能PI薄膜的国产化进程。

　　1、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、低介电常数与损耗、耐辐射、耐腐蚀等优点,同时具有真空挥发分低、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，因此在航空航天、空间、微电子、精密机械、医疗器械等许多高新技术领域具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。

　　2、柔性屏虽然可以实现弯曲，但如果频繁弯曲，就会出现如同金属纸张一样的疲劳问题。柔性屏幕如果多次弯曲加上长时间的使用，受到多次的压缩和拉伸应力后，屏幕中间可能会出现折痕损坏。此外，电路板、元器件在经受大量弯曲和非弯曲后，也可能导致折叠时受损或发生其他事故。现有的玻璃面板无法满足其高频率要求，手机厂商主要是用CPI薄膜去替代现有玻璃盖板，CPI本身具有不错的可折叠性，同时在PI膜表面增加涂层来增强硬度。

　　通过配方设计、生产工艺的不断研发和装备水平的提升，PI薄膜可衍生出更多满足国内新兴市场所需求的有竞争性、与客户共利共赢的产品。高性能PI薄膜产品严重依赖进口，影响我国高技术产业链安全，同时需要支付高昂成本。加快推进关键材料国产化，高性能PI薄膜进口替代的市场空间可观，在加快推进关键材料国产化政策和市场环境支持下，国产化替代有着非常广阔的市场机遇。

　　由于消费电子产品的多样化、生命周期愈来愈短，造成产品量少、高定制化，使得国内相关企业能够积极投身该行业，进行利基型竞争，同时进行一站式服务，进行中小批量PI薄膜产品差异性制造，减少客户投入FCCL设计的人力成本等。

　　未来PI薄膜的研究主要会朝高性能化、多功能化、易成型加工和低成本等方向发展，同时需要关注具有差别化和特殊应用的高性能PI薄膜。通过分子结构设计、新合成技术以及纳米复合等技术实现产品的系列化和功能化来不断扩新品种和用途，以提高市场占有率。

　　一方面是标准型薄膜的超薄化。薄膜本身优良的热学与力学性能保证了其在超薄化过程中性能的稳定，其主要技术瓶颈更多地在于制备设备与制膜工艺参数的优化与调整。超薄型 PI 薄膜在现代工业领域中具有广泛的应用前景。国外十分重视这类材料的研制与开发，已经有批量化产品问世；

　　另一方面是功能性 PI 超薄膜的研制与开发。其性能不仅与设备和工艺有着密切的关系，而且树脂结构的分子设计以及新合成方法的研究也起着至关重要的作用。如何在保证特种功能的前提下，尽可能地保持PI 薄膜固有的力学性能、热性能等是一项极具挑战性的研究课题，也是未来一项主要研究课题。

　　高性能PI薄膜是影响我国高新技术产业快速发展的“卡脖子”材料，但我国在发展PI薄膜的道路上仍存在相对优势：

　　1、研发和技术人才积累。经过几十年的积累，不少PI膜厂商已经有了丰富的研发经验，也培养了不少技术人才，期待由量变到质变的发生。

　　2、厂商成为下游主要客户，带来更多尝试机遇。OLED、柔性电路板、石墨膜等下游重点市场的主要客户均在中国，这意味着上游PI膜厂商会有更多机会和本土客户沟通、了解产品技术要求、尝试走向高端市场。

　　3、东亚人才流动加快产业升级。随着中国高端制造领域的崛起，、、日本和韩国的技术人才流动已经成为常态，这进一步加快了国内厂商的技术突破和产品升级。返回搜狐，查看更多