PI材料，居于高分子材料金字塔的顶端

聚酰亚胺（PI）是一个非常庞大的家族，是指分子结构中含有酰亚胺基团的高分子化合物，PI薄膜与碳纤维、芳纶纤维共同属于三大先进高分子材料。

PI具有高绝缘强度、耐高低温、低热膨胀系数、耐辐照、阻燃自熄、高稳定性，以及良好的机械性能等特点，且在很宽的温度范围（零下269℃-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”。

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。

 产品形式

得益于优异的综合性能及出色的加工性能，PI可以制成除了橡胶以外的各种形式的产品，包括PI薄膜、PI纤维、PI泡沫、PI基复合材料、光敏PI（PSPI）等，产品类型的多样性在高分子材料中居于前列。

其中，PI薄膜是最早商业化、最成熟、市场容量最大的PI产品形式。

 PI薄膜，被誉为“黄金薄膜”

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之一。

长期以来，高性能PI薄膜的生产制造技术主要由美国杜邦、日本钟渊化学等少数国外企业掌握，上述企业对我国高性能PI薄膜行业实施严格的技术封锁。

主要分类：

按厚度规格分，PI薄膜一般可分为超薄膜（≤8微米）、常规薄膜（8-50微米，常见厚度有12.5微米、25微米、50微米）、厚膜（50-125微米，常见厚度有75微米、125微米）以及超厚膜（＞125微米）。

按应用类别，PI薄膜可分为：电工PI薄膜、电子PI薄膜、热控PI薄膜、航天航空用PI薄膜、柔性显示用CPI薄膜等。

• 电工PI薄膜

主要功能为绝缘，主要用于电磁线绕包材料及大功率电机、变压器的匝间/层间绝缘。 

主要包含两类：

①耐电晕PI薄膜：

主要用于变频电机、发电机等的高等级绝缘系统，最终应用于高速轨道交通、风力发电等领域，保护绝缘系统免遭变频电机运行时局部放电导致的损坏，提高电机长期运行的可靠性，保障高速列车的运行安全性，实现风电设备长寿命免维护。

耐电晕特性是决定耐电晕PI薄膜竞争力的主要特性。国产产品近年已有商业化突破，打破杜邦长期在该领域的全球垄断。

②C级电工PI薄膜：

主要用作耐温电机、变压器等产品的绝缘材料，其主要功能为耐高温与绝缘，耐温等级达到200℃以上。

• 电子PI薄膜

是PI薄膜目前的最大细分市场，也是国产化率最低的市场。

作为FCCL（柔性覆铜板，系生产FPC的基材）、封装基板（COF）等的核心原材料，终端行业涉及消费电子、5G通信、汽车、工控医疗、航天军工等各个领域。

主要包含两类：

①电子基材用PI薄膜：

主要用于FPC（柔性印制线路板）的制备，尺寸稳定性是决定该产品竞争力的主要特性。电子基材用PI薄膜作为绝缘基膜与铜箔贴合构成FCCL的基板部分，也可作为覆盖膜贴覆于FPC表面，用于保护线路免受破坏与氧化。

2017年，全球FCCL对于PI薄膜的需求从2011年的9000吨增长至12,500吨，复合增速5.6%。根据中国电子信息产业网数据，2019年中国FCCL用PI薄膜的需求量为5,020吨。

②电子印刷用PI薄膜：

制作成的电子标签主要贴覆于PCB等产品的表面，对其进行序列化标识，追溯生产全过程，帮助识别缺陷，最终应用于消费电子、5G通信、汽车电子等领域。该产品的关键特性为良好的粘结适应性。

• 热控PI薄膜

主要用于高导热石墨膜的制备，用于散热和导热。高导热石墨膜前驱体PI薄膜经碳化、石墨化后，形成高导热石墨膜，再经压延、贴合、模切等工序后装入电子产品。

决定该产品竞争力的主要特性是面内取向度和易于石墨化，经PI薄膜烧制成的高导热石墨膜的关键特性为导热性、耐弯折等。

• 航天航空用PI薄膜

主要用于空间飞行器的热控或防护材料等，需具备优异的耐高低温、耐辐照、低真空质量损失和低可凝挥发物等特性。 

• 柔性显示用CPI薄膜

用于器件光学盖板等领域，主要用作OLED屏幕盖板、触控传感器面板等，需具备高透光率、耐弯折等特性。

CPI薄膜的技术难度很高，目前仅有韩国KOLON、日本住友化学等极少数几家日韩企业具备供应能力，国内尚无企业具备柔性显示用CPI薄膜的量产能力。

 行业技术门槛

完整的高性能PI薄膜制备技术主要包括配方、工艺及装备三方面的核心技术，三者是一个有机整体，缺一不可。若仅仅在某个方面具有突出能力，通常难以实现高性PI薄膜的制备并不断开发新产品品类。

高性能PI薄膜的制备技术复杂，需对PAA树脂配方进行设计，通过精确控制流涎热风干燥过程，获得厚度均匀的PAA凝胶膜，再以定向拉伸伴随亚胺化过程制得，集成全自动控制系统提高生产控制水平。

 主流制备技术路径

PI薄膜制备的技术路径主要有：合成方法（一步法/两步法）、成型工艺（流涎法/流涎拉伸法）和亚胺化方法（热法/化学法）等方面的区别。

详见下表的对比分析：

其中两步法最早由美国杜邦公司开发并使用，后续业内主要公司如钟渊化学、PIAM、达迈科技，以及我国厂家均采用此法。不同于此，日本宇部兴产采取了不同的技术路线，经一步法合成制备PI薄膜（无需经过PAA树脂中间步骤），其产品具有高耐热性、高尺寸稳定性和低吸湿性等优良性能，在微电子领域被广泛使用。

行业内主要公司采取的制备技术，如下表：

 产品发展趋势

向高性能、多功能方向发展。

随着对PI薄膜的研究不断深入，除作为介电材料外，PI薄膜作为功能材料实现的功能越来越多，并被开发成为一种结构材料。

从耐高温绝缘介质应用，到耐环境、超低温、高导热、超薄、结构支持、透光性等功能性应用需求越来越广泛，尤其适合下游特种制程工艺、易于加工等特性也逐渐成为新产品竞争力的主要特性。

同时，得益于下游市场需求的驱动，高性能PI薄膜的新应用不断涌现，不断扩展到5G通信、柔性OLED显示、新能源汽车等新产业。

 竞争格局

PI薄膜的发展历程：

国产化水平：

高性能PI薄膜是典型的国外寡头垄断市场，国产化率不足20%。

全球高性能PI薄膜的研发和制造技术主要由美国、日本和韩国企业掌握，美国杜邦、日本宇部兴产、日本钟渊化学和韩国PIAM等厂商占据全球80%以上的市场份额。

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，但在航天航空、柔性电子、热控、柔性显示、集成电路、高端装备等领域的产业化能力较弱，存在新产品种类不足、产品性能不稳定等情形。

据不完全统计，行业内主要公司布局的产品系列，如下表：

高性能PI薄膜作为影响我国高新技术产业快速发展的“卡脖子”材料，市场需求不断增加，国产化需求迫切，行业呈现出市场扩容与技术突破并进，国产替代加速推进的特点。