1月30日,腾辉电子(苏州)有限公司(以下简称“腾辉电子”)宣布,其VT-901聚酰亚胺(PI)材料已独家通过欧洲航天局(ESA)的认证,可用于比利时ACB集团(PCB制造商)制造高密度互连印刷电路板(HDI)。这也使得ACB成为了目前唯一的能够在ESA合格领域内提供HDI技术的印刷线路板(PCB)制造商。
腾辉电子的VT-901PI材料符合ESA标准,适用于ACB的HDI板制造流程的严格要求,其高耐热温度Td为395℃,高Tg为250℃,低轴CTE为50,符合用于航天材料的IPC4101E附录A检验标准,同样的专业设备也用于制造层压板(专为最严苛的航空航天电路板而设计)。
●腾辉电子成立于2000年,是一家全球领先的高品质覆铜箔基板和半固化片制造销售商。其拥有行业内长三角地区规模最大的覆铜板实验室,建有江苏省特殊高频覆铜板及铝基覆铜板工程技术研究中心,产品广泛应用于PCB各种应用,且承担多项省市科研及科技成果产业化项目。
●2019年,“航空航天印制线路板用高耐热PI基材研发及产业化”项目获苏州市重点研发产业化项目立项并于2022年通过验收;
●2020年,“航空航天印刷线路板用高可靠PI基材研发及产业化”项目获江苏省科技成果转化项目立项;
●2022年,“新能源及功率半导体封装用高导热高可靠金属基板研发”项目获苏州市产业前瞻与关键核心技术项目立项。
●目前公司已经与比亚迪、长城汽车、阳光电源、上汽华域视觉、得润美达、空客、特斯拉、奔驰、宝马、奥迪和波音等公司建立合作。
五大应用形式
PI是指分子主链中含有酰亚胺环(-CO-NH-CO-)的芳杂环高分子化合物,家族非常庞大,具备耐高温、耐低温、高强度、高模量、耐水解、耐辐射、耐腐蚀、高电绝缘、低介电常数等优异性能,在高分子材料中属于顶端的存在,被誉为“21世纪最有希望的工程塑料之一”。
凭借其优异性能及出色的加工性能,PI成为了唯一具有广泛应用领域且在每一个应用领域都显示出突出性能的聚合物,可分别以薄膜、纤维、光敏材料、泡沫和复合材料五大形式应用于柔性屏幕、轨道交通、航空航天、防火材料、光刻胶、电子封装、风机叶片、汽车等多个领域。
PI薄膜是最早实现商业化应用的PI产品,与碳纤维、芳纶纤维一起被称为我国发展高技术产业的三大关键高分子材料,是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料,广泛应用于航空航天、微电子、原子能、电气绝缘、液晶显示、膜分离技术等各个领域。由于其价格高昂(高达上百万每吨)、技术壁垒高、性能优异,又被称为“黄金薄膜”。
我国PI薄膜行业起步较晚,目前国内约有70家PI薄膜生产企业,产能规模多在百吨上下,主要应用于低端市场。随着PI薄膜高端产品国产化进程加快,我国电子级以下PI薄膜已实现国产自给自足,国内已具有规模以上电子级PI薄膜生产能力的企业有时代新材、丹邦科技、瑞华泰以及达迈科技、达胜科技等。而电子级及以上PI 薄膜仍属于高技术壁垒行业,市场仍主要由海外公司瓜分,美国、日本、韩国等占据了全球PI薄膜的70%产能,主要为美国杜邦、日本东丽、日本钟渊化学、日本宇部兴产、韩国SKC等企业垄断,产能集中度较高,规模多在2000~3000吨/年。
从应用端看,全球PI膜的市场已细分为柔性印刷电路(FPC)、特种制品、压敏胶带、发电机和电线电缆等领域,柔性印刷电路板已成为全球PI膜市场上最大、增长最快的应用领域。预计2030年全球各地区PI膜的消费量将达到2.9万吨,2021—2030年的年均复合增长率为6.5%。
从需求端来看,目前我国电子级PI膜与电工级PI薄膜整体消费量基本相当,未来随着电子显示、FPC和导热石墨膜等电子级应用领域的快速增长,电子级PI膜消费量规模将进一步增大,预计2030年对PI膜的总需求量将超过2万吨,年平均增长率为8.6%。
随着我国相关研发及技术人才的积累,叠加下游重点市场转移至大陆市场及相关政策的利好,我国PI膜发展将不断提速,逐步实现高端产品国产化替代。
PI纤维是一种重要的高性能纤维,是目前使用温度最高的有机合成纤维之一,可以在250℃~350℃使用,在耐光性、吸水性、耐热性等方面与芳纶和聚苯硫醚纤维相比都更为优越,高性能PI纤维的强度约为芳纶的两倍,是目前力学性能最好的有机合成纤维之一。
PI纤维的开发最早由美国和日本主导,但因为种种原因,在美国和日本均未见PI纤维的产业化。
目前,真正实现产业化生产并销售的耐高温PI纤维只有德国赢创的P84®纤维和我国长春高琦的轶纶®纤维,产能分别约为1400吨/年和 540 吨/年。
PI/PMI泡沫材料属于先进功能材料,是最为优异的结构泡沫芯材,具备优异的隔热、减震降噪和绝缘性能。
国外的 PI/PMI 泡沫最早由 NASA 进行研究并生产,随后 Sordal、杜邦、Evonic、InspectFoam等厂商同样研制出了相应出了相应的产品,其中 赢创的 Rohacell®系列 PMI 泡沫及 Solimide®系列 PI 泡沫是目前市场上使用最多的两个品种。
目前国内的PI泡沫的主要生产企业有中科院宁波材料所、青岛海洋、康达新材和天晟新材等。其中,中科院宁波材料所已搭建了PI微发泡粒子中试设备;青岛海洋与康达新材PI产品性能已走在国内同行前列。
据估计,2024年全球PI泡沫使用量将达到5万吨以上,市场容量有望达到20亿美元。
作为新一代的高端轻量化材料,PI复合材料距今已发展了三代:
第一代,标志性材料PMR-15,使用温度288C;
第二代,标志性材料PMR-川-50,使用温度371℃;
第三代,标志性材料PR-46,使用温度420°C。
纤维增强复合材料是镁铝合金之后的新一代轻量化材料,以PI作为树脂基的复合材料耐高温和拉伸性能出色,应用十分广泛。PI树脂基复合材料具备PI高耐热性、优异的力学性能、介电性能、耐溶剂性能等特点,是目前使用温度最高的树脂基复合材料。
经过近40年的发展,PI高温树脂基复合材料已经发展出了四代复合材料,使用温度不断得到提升,目前最先进的第四代PI树脂基复合材料能够在450°C下长时间使用。
目前我国PI复合材料应用和研发还在追赶中,中航工业复合材料公司等企业已经能够生产第三代树脂产品。
另外,随着碳纤维产业的逐渐成熟,碳纤维增强复合材料需求增长明显,PI+碳纤维的组合作为最为优异的复合材料组合之一,在抢占高端市场方面优势明显。
PSPI是一类在高分子链上兼有亚胺环以及光敏基因,集优异的热稳定性、良好的机械性能、化学和感光性能于一体的有机材料。PSPI在电子领域主要有光刻胶及电子封装两大作用,在PSPI中添加上增感剂、稳定剂等就可以得到“PI光刻胶”。
国内PSPI行业起步较晚,目前在其研发、生产以及应用方面,远落后于日本、美国等国家,市场需求大多依赖进口。当前,全球范围内的PSPI市场主要由美日合资的HDM公司、日本东丽公司掌控,其中日本东丽是全球中正性PSPI产品市场化最成功的企业之一,国内布局PSPI研发、生产的本土企业有瑞华泰、明士新材料、国风塑业、鼎龙科技等,未来该领域国产替代空间较大。
众多上市公司先后布局
截至目前,我国PI产品相关A股上市公司布局情况如下表所示。
国内上市公司布局PI进展
公司简称 | 上市日期 | 具体产品 | 相关领域进展 |
瑞华泰 | 2021-04-28 | PI薄膜 | 公司掌握了配方、工艺及装备等完整的高性能 PI 薄膜制备核心技术,已成为国内乃至全球高性能 PI 薄膜产品种类最丰富的供应商之一。公司量产销售的产品主要为热控 PI薄膜、电子 PI薄膜和电工 PI薄膜三大系列: 航天航空用 MAM 产品为小批量销售产品: 柔性显示用 CPI薄膜为样品销售 |
八亿时空 | 2020-01-06 | PI树脂、PSPI | 应用于显示面板领域PSPI面板光刻胶完成配方开发,性能指标达到同行水平;二胺单体、PI树脂和PI光刻胶工艺的优化和稳定,产品稳定性评估完成,具备客户送样条件 |
奥神新材 | 2015-7-31 | PI纤维 | 公司拟建设年产 7000 吨差别化PI材料项目,项目总投资为 101,138.7万元 |
康达新材 | 2012-04-16 | PI泡沫 | 公司自主研发、生产 PI泡沫连续制粉及微波发泡工艺,2016年 1月公司PI泡沫隔热材料业务取得实质性进展 |
时代新材 | 2002-12-19 | PI薄膜 | 2017年,公司PI薄膜产线正式投产,已经建成的生产线每年可生产高性能薄膜 500 吨 |
康达新材 | 2012-04-16 | PI泡沫 | 公司自主研发、生产 PI泡沫连续制粉及微波发泡工艺,2016年 1月公司PI泡沫隔热材料业务取得实质性进展 |
万润股份 | 2011-12-20 | PI单体与成品材料 | 1、公司产品主要应用于电子与显示领域;2、PI单体材料的生产技术可覆盖大部分高端产品,目前已有产品实现批量供应;3、PI成品材料(取向剂)2022 年已经在下游面板厂实现供应;OLED 用PSPI成品材料现已在下游面板厂实现供应 |
天晟新材 | 2011-01-25 | PI泡沫 | 公司正开展高性能低成本PI泡沫制备关键技术研发项目,PI泡沫拟应用于声屏障产品 |
国风新材 | 1998-11-19 | 高性能PI薄膜 | 公司已建成投产4 条PI膜生产线,在建PI薄膜生产线 5 条。2022年 7月,公司投资 2.8 亿元建设新型柔性电子用PI膜材料项目,设计年产能 350 吨 |
来源:比目鱼资本
随着新型PI产品的不断发展,应用领域的不断拓展,PI产品必将迎来更大的发展空间,尤其是柔性显示主导的新型显示产业的快速崛起,更是为PI薄膜的发展开辟了新的道路。
Energias Market Research研究显示,2025年,全球PI市场规模将达到34.25亿美元(约合250.55亿人民币),年复合增长率将达到10.6%。
国内外PI企业产品情况
宇部工业株式会社创立于1897年,公司总部在日本东京,目前宇部集团正在开发“化学”“建筑材料”和“机械”三项业务,其中化学业务是宇部兴产的核心业务,开发从基础化学品到高性能产品和先进领域药品的广泛产品。宇部兴产的PI系列产品归属于“化学”业务板块,共有5大产品。
一是Upirex®PI薄膜。宇部兴产自主生产的 BPDA制成的具有独特成分的超耐热PI薄膜,具有高耐热性、高机械特性、耐化学性、高性能技术等特性。Upirex® PI薄膜系列有多种型号,包括Upirex® -S、Upirex® -RN 、Upirex®-VT、Upirex®-NVT 、Upirex®-SGA,可应用于柔性显示板、电路板各部分、纳米墨水、 固化性树脂等输送薄膜、胶膜基材、热压脱模材料等多种用途。
二是Yupia® (U 型清漆)PI清漆。该产品是作为PI前体的聚酰胺酸溶液。其型号多样,包括Yupia® -AT耐热清漆、Yupia® -ST高耐热清漆、Yupia® -NF De-NMP 清漆、Upia® -LB粘合剂充电电池。Yupia® (U 型清漆)PI清漆具有高绝缘性、高耐热性、容易调整粘度、高耐药性等特性。该产品可用于无缝腰带、高耐热电线被覆材、高耐热被覆材、柔性太阳能电池基材、涂层材料等方面。
三是UIP-R, S PI粉末。宇部兴产PI粉末有两种型号产品,分别为UIP-R和UIP-S,以PI的形式用作原料、氟碳树脂的改性剂、金刚石磨石的粘合剂。
四是Iupicel® N覆铜板。Iupicel ® N是一种基于PI薄膜“ UPIREX® -VT”的非粘性柔性覆铜层压板,具有高可靠性、良好的剥离强度、焊锡耐热性、耐化学性和尺寸稳定性等特性,可应用于FPC、TCP、MCM-L、COF、刚柔、多层板、金属基板、高频板、耐热板、IC卡、汽车板、电磁波屏蔽材料等多种领域。
五是PETI-330、PETI-340M PI基体树脂。
PI材料的首次登场,就是1960年代美国杜邦公司所开发出的Kapton®,具有极佳的耐热性,并且可加工成薄膜状,受到了电子设备的青睐。而Kapton®的外观是“黄金色”的,因此很长一段时间里“PI树脂=黄金色”几乎成了业界常识。
杜邦™ Kapton® PI薄膜基板,使组件制造商的成卷式铜铟镓硒 (CIGS) 柔性薄膜光伏电池制造实现了商业化。它具有许多理想的特性,如高电气绝缘属性、弹性韧性、光滑度等性能也十分优异。50年来,杜邦™ Kapton®PI薄膜在电子材料行业确立了长期可靠性和高性能标准。另外,可靠性、柔韧性和耐温性使其成为铜铟镓硒 (CIGS)薄膜光伏电池基板的理想材料。具备优异的耐热、机械和电气性能的PI薄膜,还可在线路、线圈绕包和其他绝缘场合应用。
赢创是全球领先的特种化学品公司,业务遍及100 多个国家和地区。赢创纤维股份有限公司隶属于赢创工业集团,是P84®PI纤维的全球唯一生产商,生产基地位于奥地利。P84®是赢创工业集团的注册商标,自1984年问世以来,P84®纤维已广泛应用在水泥、石灰、垃圾焚烧、电力、冶金等行业的烟气除尘领域。在中国区,P84®纤维由赢创特种化学(上海)有限公司独家销售。
SABIC成立于1976年,是全球领先的多元化化工企业,总部位于沙特利雅得。其EXTEM™热可塑性聚酰亚胺树脂是目前世上最高耐热的热可塑性非结晶性材料。其优异的耐热性可达311℃Tg;高强度、高刚度,蠕变性能可达230℃,耐氯化溶剂等广泛化学品;消除了半晶材料、亚胺化热固性材料和竞争性非晶热塑性塑料的缩回,这些材料需要成型后固化或结晶。此外,EXTEM™可在透明和不透明自定义颜色,以及玻璃填充等级,在不久的将来,SABIC LNP™化合物将提供附加填料EXTEM™,以提供耐磨性能、静电耗散性能、增强尺寸稳定性等,此外,EXTEM™树脂组合是极其灵活的,允许SABIC设计的产品,可以为设计工程师提供非凡的灵活性和自由度。
钟渊化学最早于1980年,实验室内开始研究PI薄膜,并成功开发出一种新型“均苯”型PI薄膜,商品名为“Apical”,1984年在日本志贺建立第一条“Apical”PI薄膜生产线,并于1985年开始量产,产品主要应用于FPCS。随后,钟渊化学凭借超耐热PI“Pixeo”在市场上占有较高的份额,当前,钟化仍不断地通过不同种类的PI产品提供各种解决方案。
三井化学从1988年开始生产AURUM™产品(TPI,热塑性PI),被广泛应用于各行各业。AURUM™在热塑性树脂中拥有最高级别的耐热性,颠覆了PI的性能卓越加工难的认知,是一款可以通过注塑成型方式实现高效率生产的超级工程塑料。AURUM™可适用于多种应用环境,如挖掘机导向环,汽车变速箱和涡轮增压的密封件,有油和无油环境下的各种轴套应用。
PIAM的前身是SKC Kolon PI,是SKC Ltd.和Kolon Industries Inc.于2008年成立的合资企业(合资终结后可隆和SKC 分别进行了CPI 薄膜研发并具备批量供应能力),发展至今,PIAM已经连续9年成为PI薄膜的全球领先企业,在消费电子和新能源汽车市场中占据着不小的市场份额(占据了全球PI薄膜30%以上份额),甚至超过了美国杜邦、日本东丽、日本钟化株式会社。
2023年6月28日,法国阿科玛将以7.28亿欧元的企业价值收购Glenwood Private Equity持有的韩国上市公司PI高新材料(PI Advanced Materials,PIAM)54%的股份,并将全部合并至阿科玛财务报表,于12月1日阿科玛发布消息,正式完成上述收购。
瑞华泰公司创立于2004年,通过持续的技术研发于2010年公司完成了国家发改委“1000mm幅宽连续双向拉伸PI薄膜生产线”高技术产业化示范工程,深圳基地投产后同类产品达到国际先进水平。
目前公司量产且实现批量销售的产品主要为热控PI薄膜、电子PI薄膜和电工PI薄膜三大系列;航天航空用MAM产品为小批量销售产品;柔性显示用CPI薄膜为样品销售。公司顺应PI薄膜行业高性能、多功能化的趋势,持续保持研发投入,加快在柔性显示、新能源、集成电路封装、航天应用领域的PI材料等产品研制。
达迈科技位于中国台湾新竹市,主要产品有印刷电路板用P薄膜、消光P膜、电镀及封装用PI薄膜、人工石墨膜、光学级透明PI薄膜。公司专注于生产PI薄膜,年营收超过20亿台币,产品80%供应软板产业20%供应绝缘产业。过半产品以内销为主,主要客户有台虹科技、华为、小米、三星等。
江苏奥神位于江苏省连云港市,主要产品有PI纤维Supion (短纤和长丝)。建有江苏省聚酷亚胺纤维材料工厂技术研究中心与东华大学、纤维材料改性国家重点实验室等合作。
株洲时代位于湖南省株洲市,主要产品有电子级TN型PI薄膜,可用于柔性印刷电路板和IC封装基板。2015年建成国内首条化学亚胺法制膜中试线。
深圳丹邦位于广东省深圳市,主要产品有PI单、双面基材。微电子级PI薄膜研发与产业化项目于2017年实现量产。
长春高琦位于吉林省长春市,主要产品有PI纤维、PI特种纸、PI薄膜,具有12条生产线。最大股东为深圳惠程股份有限公司,技术股东是中科院长春应用化学所。
桂林电科院位于广西省桂林市,主要产品为PI薄膜。拥有桂林双轴定向薄膜成套装备工程技术研究中心。
江苏先诺位于江苏省常州市,主要产品有高强高模PI长纤、耐高温PI长纤,Pl短纤,PI纤维织物。技术来自北京化工大学和常州先进材料研究院,成果处于国际领先水平。
今山电子位于浙江省宁波市,主要产品有导电PI薄膜、防静电PI薄膜、柔性显示用,PI薄膜、导热PI薄膜、超薄PI薄膜。公司主要聚焦特殊功能需求的PI薄膜市场,与苹果、三星、华为等有合作。
鼎龙控股位于湖北省武汉市,主要产品有印刷电路板基材用PI膜、柔性显示用PI膜。鼎龙股份投资8000万元建设了检测评价实验室,引进国内首条4.5代线PI涂覆机;黄色耐高温PI产品取得首批吨级订单。
江阴天华科技位于江苏省江阴市,主要产品有印刷电路基材用PI薄膜、用于可折叠盖板的CPI薄膜,是国内领先的薄膜流延双轴拉伸工艺的专业生产商。
中科玖源位于浙江省兰溪市,主要产品有印刷电路板基材用PI膜、柔性显示用PI膜。生产工艺采用PI浆料(化学法一步聚合)钢带流延+后端双向拉伸法。
来源:中国化工信息周刊、 腾辉电子、化工智库、化工新材料、华睿投资、比目鱼资本、新材料在线、高性能树脂及应用等
