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。
1. 产品概述
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“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。
2. 制作流程
聚酰亚胺薄膜典型制造工艺流程
3. 应用场景
1)柔性电路板FPC产值增长,促进电子级PI薄膜市场持续扩容
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。
2)商业航天与柔性屏幕高速发展,推动特种级PI薄膜市场不断增长
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。
3)消费电子势头迅猛,导热级PI薄膜迎来更大需求空间
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。
4)风电和高铁行业市场稳步上升,电工级PI薄膜产业规模持续扩大
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,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%。
4. 聚酰亚胺薄膜产业链
1)上游
二元酐PMDA、二元胺ODA以及其他原材料。上游部分特种PI单体已实现国产化,PI薄膜的原材料为PI单体和PI浆料。PI单体包括二酐单体和二胺单体。
2)中游
PI薄膜性能优越,下游应用领域广泛。聚酰亚胺的产品形态包括薄膜、泡沫、纤维、光敏型聚酰亚胺与聚酰亚胺基复合材料等,其中PI薄膜占比超过70%,是聚酰亚胺产业最重要的产品形态。PI薄膜的制造需经过树脂聚合、流涎铸片、定向拉伸亚胺化和后处理等生产工序。
各类别PI薄膜应用:热控PI薄膜(高导热石墨膜前驱体PI薄膜)、电子PI薄膜(电子基材用PI薄膜、电子印刷用PI薄膜)、电工PI薄膜(耐电晕PI薄膜、C级电工PI薄膜)、航空PI薄膜(聚酰亚胺复合铝箔MAM)。
3)下游
FCCL的板材膜常见的有聚酰亚胺膜(PI)、聚酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶显示屏高聚物(LCP)等高分子材料塑料薄膜。
FPC即柔性PCB,简称软板,FPC主要原材料包括挠性覆铜板(FCCL)、覆盖膜、元器件、屏蔽膜、胶纸、钢片、电镀添加剂、干膜等八大类,其中挠性覆铜板(FCCL)是生产FPC最重要的基材,占比为40%,FPC的所有加工工序均是在FCCL上完成的。全球FCCL产能主要集中在日本、中国大陆、韩国以及中国台湾,其中中国大陆占比为21%,位列第三。FPC是以聚酰亚胺(PI)或聚酯(PET)薄膜为基材制成的可挠性PCB,与传统PCB硬板相比,具有生产效率高、配线密度高、重量轻、厚度薄、可折叠弯曲、可三维布线等显著优势,更符合下游电子行业智能化、便携化、轻薄化趋势要求,可广泛应用于航天、军事、移动通讯、笔记本电脑、计算机、数字相机等领域或产品上,是近年来PCB行业各细分产品中增速最快的品类。
4. 聚酰亚胺薄膜行业壁垒
1. 市场规模
1)全球视角
2)国内视角
在2018年PCB全球产值分布中,日本企业占比为37%,位居第一,中国大陆厂商的占比仅为16%,位居第四;而在2021年的PCB产值分布中,中国台湾以32.8%的占比位居第一,中国大陆的占比上升至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,而中国大陆积极承接产业转移,PCB产值及其在全球的占比快速提升。
2. 国内市场格局
3. 国际市场格局
1. 美国杜邦(Dupont)
2. 日本宇部兴产(Ube)
3. 日本钟渊化工(Kaneka)
4. 日本三菱瓦斯(MGC)
5. 韩国科隆(SKCKOLONPI)
6. 深圳瑞华泰(RAYITEK)
7. 安徽国风塑业
8. 株洲时代新材
2)2019年三星正式推出的全新旗舰手机Galaxy S10系列,该系列手机上高导热石墨片所使用的高性能PI薄膜,70%来自株洲时代新材料科技股份有限公司的PI薄膜生产线。这也是目前国内唯一一条实现批量制造的化学亚胺法制膜生产线。
1. 目前行业存在问题
1)技术缺口较大
注释:**代表母公司拥有该产品生产技术;*代表目前能够小批量生产
2. 驱动因素
3. 发展趋势
4. 总结

