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二十一世纪最有希望的“工程塑料”——聚酰亚胺

2018-10-11 来源:化工新材料
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聚酰亚胺(PI)是一类分子链中含有环状酰亚胺基团的高分子聚合物,可分为均苯型PI、可溶性PI、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚亚胺(PEI)。作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空航天、微电子、分离膜、激光等领域。鉴于其优异的性能,又被称为是“解决问题的能手”,人们普遍认为“没有PI就不会有今天的微电子技术”。

聚酰亚胺(PI)

PI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、低介电常数与低损耗、耐辐射、耐腐蚀等优点,同时具有真空挥发份低、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。

PI单体是由二元酐和二元胺合成,在极性溶剂中先进行低温缩聚,获得可溶的聚酰胺酸,成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环转变为PI;产品以薄膜、涂料、纤维、工程塑料、复合材料、胶粘剂、泡沫塑料、分离膜、液晶取向剂、光刻胶等为主,可应用到航空航天、电气绝缘、液晶显示、汽车医疗、原子能、卫星、核潜艇、微电子、精密机械包装等。

  全球市场及格局

PI技术在世界范围内呈寡头垄断局面,技术封锁严密。PI薄膜发展较好,拥有技术的巨头企业较多,但PI薄膜仍属于高技术壁垒行业。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。


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,需求市场不断扩大。

美国、欧洲、日本是世界上PI最主要的消费市场,如美国主要消费领域是塑料;日本主要消费领域是薄膜和塑料;而未来亚太地区将会是最主要的增长市场。随着航空航天、汽车、电子工业等领域的高速发展,PI应用领域不断扩大,待开拓市场巨大。Marketsand Markets预计在2017-2022年期间,柔性印刷电路将成为全球PI薄膜市场规模最大、增长最快的应用领域;2016年全球PI薄膜市场中,电子和汽车分别占据第一、第二的市场份额,而航空航天领域预计将在2017-2022年间显著发展;未来,亚太地区将成为最大的PI薄膜市场,中国、印度、日本和韩国是这一地区PI薄膜市场的主力。

    外国企业及进展

目前国外PI产业集中在少数国家的少数企业。如PI纤维产品,其生产与销售主要集中在德国赢创;PI薄膜技术掌握在杜邦、钟化及宇部兴产手中。沙特基础工业公司和韩国SKPI公司的PI产品也在世界市场上占有一席之地,各有优势。

PI技术壁垒高,各公司对知识产权保护严密。2017年5月24日韩国SKPI美国分公司侵权日本钟化PI薄膜知识产权一案终于尘埃落定。此案历时两年,美国当地法院判定韩国SKPI赔偿日本钟化约1349万美元。

国外PI薄膜主要生产商及其产品等相关信息:

目前,全球PI市场发展平稳。据杜邦2017年第三季度财务报告称,Vespel®工程塑料在航空航天和电子市场势头迅猛;宇部兴产2017年上半年度财务报表指出,PI业务由于以电路板为主的薄膜销售增加,销售额看涨;

钟化2017年上半年度财务报告也指出由于智能手机厂商新机型的需求增大将提高产能,同时推动其PI薄膜的销售增长,但今后会根据数字化设备的发展及时调整PI薄膜的供需体制。

各大公司均加大研发力度,力求推陈出新,但并不见有增加产能的举动。2017年11月14日,SABIC发布消息称将于2018年推出基于高性能材料组合的多款差异化产品,包括EXTEM™热塑性聚酰亚胺(TPI)树脂的长丝

宇部兴产2017财年年报中表示要优先摆脱PI赤字情况,薄膜暂时保持现状,加速涂料的科研。宇部兴产中期经营计划决定对PI业务重新审视经营模式,进行业务重建,在涂料方面集中力量研发柔性显示材料,在薄膜方面提高电路板(FPC)市场占有率并扩大销售双面COF薄膜。

 国内企业及进展

由于PI生产成本高、技术工艺复杂、产品稳定性较差等问题,我国产业化进程缓慢。但是,我国PI的应用已经拓展到航空、航天、微电子、环保、交通等多个领域。

我国PI产业遍布全国各地,较强的企业集中在台湾、珠三角和东北地区。台湾的达迈科技在世界市场也占有一定的份额,营收也是节节攀升;长春高琦的轶纶纤维和独创的特种纸都在技术上处于世界领先水平。而其他公司多以科研院所为依托,研发投入与生产投入并举。

但与国外先进国家相比,国内企业总体实力上还存在一定差距。纵观各企业,装置规模小,多数生产装置仅为百吨级;产品较为单一,主要以PI薄膜为主,其他种类产量很少;产品精细化程度不够,应用领域也主要是薄膜和模塑料。

国内PI薄膜主要生产商及其产品、技术产能、研发信息:

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