改變智能手機的“黃金薄膜”：聚酰亞胺
分類：行業資訊 發布時間：2021-06-22
9月8日蘋果秋季發布會正式開始，其中外界最關注的還是iPhone14系列新手機，起步價(jia)為5999元，“皇帝”版本為1TB的(de)iPhone 14 Pro Max售價(jia)13499元，是(shi)有(you)史以來(lai)最貴的(de)蘋果手機。
圖片來源：蘋果公司官網
手機的更新迭代，一次又一次地改變著我們的生活，可折疊的曲面屏手機，就是改變的開始。
這就不得不提到聚酰亞胺（Polyimide，PI）材料(liao)，它是一種高分子材料(liao)，在航空航天、空間(jian)、微(wei)電子、精(jing)密機械(xie)(xie)、醫(yi)療器械(xie)(xie)等許多(duo)高新技術領域具(ju)有(you)廣闊的應用前(qian)景和巨(ju)大的商業價值(zhi)。
聚酰亞胺（PI）材料是什么
聚酰亞胺是由二酐和二胺聚合得到，二酐和二胺(an)品種繁多，不同(tong)的組合就可以合成不同(tong)性能的聚酰亞胺(an)，主要可分成脂肪族(zu)和芳(fang)香族(zu)兩(liang)種類(lei)型。
芳香族PI顏色更深，具有更好的加工性、更強的耐熱性、更高的力學強度等優勢。
聚酰亞胺的合成方法可以分為兩大類，第一類是在聚合過程中，通過大(da)分子反應形成(cheng)酰亞胺環；
第二類是以含有酰亞胺環的單體合成聚酰亞胺。
由(you)于具(ju)備多種優秀的(de)性能(neng)，因此PI薄膜適(shi)用范圍(wei)很廣：
熱穩定性能：優異的(de)耐(nai)低溫(wen)及(ji)高溫(wen)的(de)特(te)性，即使置于(yu)-269 ℃液氦中(zhong)，聚酰亞(ya)胺依(yi)然不易(yi)脆斷。聚酰亞(ya)胺的(de)熱(re)(re)膨脹系(xi)(xi)數低，通過調(diao)節合(he)成(cheng)(cheng)聚酰亞(ya)胺單體的(de)配比組成(cheng)(cheng)以(yi)及(ji)調(diao)整其生產(chan)工藝，可以(yi)控制熱(re)(re)膨脹系(xi)(xi)數。
力學性能：極高的拉伸強度
電學性能：擁有低介電常(chang)數(shu)以及(ji)介電損耗，絕(jue)緣性能非常(chang)好，經(jing)常(chang)作為(wei)封裝阻隔(ge)材料應(ying)用在(zai)微電子器(qi)件上。
化學穩定性：熱固(gu)性(xing)聚酰亞胺(an)薄(bo)膜擁(yong)有(you)優(you)秀的耐(nai)稀酸腐蝕、疏(shu)水性(xing)、耐(nai)有(you)機(ji)溶劑侵蝕以(yi)及耐(nai)油等特性(xing)，通過(guo)堿性(xing)水進行解，二胺(an)和(he)二酐(gan)單(dan)體的可回收利用率大約在 80%~90%左右。
抗輻射：聚酰(xian)亞胺擁有優(you)異的耐輻射(she)功(gong)能，即(ji)使經(jing)過高強度的輻射(she)作用，它(ta)的各項性能并不(bu)產生比較明(ming)顯的改(gai)變。
國內外聚酰亞胺相關龍頭
美國杜邦，從1950年(nian)起就開(kai)始(shi)了耐高溫聚合(he)物的研(yan)究，1962年(nian)芳香族聚酰亞(ya)胺開(kai)始(shi)在布法羅試(shi)生產，取(qu)名為“H”型薄膜。1965年(nian)開(kai)始(shi)大規(gui)模生產，并登記商(shang)品名為Kapton”。
日本三菱瓦斯MGC是目前全球唯一(yi)有能力真正工業(ye)化(hua)生(sheng)產(chan)透明PI薄膜的(de)(de)廠(chang)商，滿足高耐(nai)熱、高透明所需電子產(chan)品的(de)(de)需求(qiu)，產(chan)品主要應用(yong)于軟性顯示器(qi)相(xiang)關產(chan)品及光學原件(jian)。
此外還有韓國SKCKOLONPI（SKC）、日本宇部興產、日本鐘淵化工等。
我國是世界上開發PI薄膜最早的國家之一，但全球高性能PI薄膜的研發和制造技術，被美日韓等國壟斷，占據著全球約90%的市場份額。
上世紀70年代，我國就成功(gong)研制出流涎法生(sheng)產均苯(ben)型PI薄膜的工藝路線；
1978年，研制了雙(shuang)軸定向PI薄膜的專用設(she)備；
1993年，完成國內第(di)一(yi)條產能60t/y、幅(fu)寬(kuan)650~700mm的(de)雙(shuang)軸(zhou)定向PI薄膜的(de)工業化生產線。
2002年，國內PI薄膜產(chan)能(neng)約750t/y，2004年產(chan)能(neng)增加到1500t/y，2009年產(chan)能(neng)達(da)到4000t/y。
2004～2009年，國內PI薄(bo)膜(mo)的產能和產量均以每年20%以上(shang)的速率增長(chang)。
2011 年以來，國內(nei)PI薄(bo)膜的需求(qiu)量(liang)超(chao)過3000t/y，銷(xiao)售額約10~12億(yi)元。
目前，國內已有深圳瑞華泰、溧陽華晶、山東萬達、無錫高拓、桂林電科院、江陰天華等(deng)近10家(jia)企業采用流延法雙向拉(la)伸(shen)工藝制造PI薄膜，相繼(ji)進行雙向拉(la)伸(shen)PI薄膜的產(chan)業化開發(fa)。
國產PI薄膜(mo)90%以上應用于絕緣(yuan)材料領域，年消費量(liang)3000~5000t，年進(jin)口(kou)量(liang)為800～900t。
PI能做什么，怎么用？
眾多的聚合物中，聚酰亞胺是唯一具有廣泛應用領域且在每個應用領域都性能突出的聚合物，其產品類型及應用如下：
薄膜：聚(ju)酰亞(ya)胺(an)的電(dian)(dian)絕緣(yuan)(yuan)能力優(you)異，介電(dian)(dian)損耗(hao)跟介電(dian)(dian)常數較(jiao)小，因此(ci)PI薄(bo)膜(mo)(mo)可以作為介電(dian)(dian)絕緣(yuan)(yuan)材料；極高的耐化學特性(xing)，使得PI薄(bo)膜(mo)(mo)常被用在微(wei)電(dian)(dian)子(zi)類型(xing)的封裝(zhuang)器件上作為封裝(zhuang)阻隔材料，減少外界環境對于電(dian)(dian)子(zi)器件造成的影響。
纖維：耐高(gao)(gao)溫聚酰亞(ya)胺纖維是目前使用溫度最高(gao)(gao)的有機合成(cheng)纖維之一，在耐光性(xing)、吸水性(xing)、耐熱(re)性(xing)等方面表現優異，可(ke)用于航空航天領域的輕(qing)質電(dian)纜護套、耐高(gao)(gao)溫特種編(bian)織(zhi)電(dian)纜、大口徑展開(kai)式衛星 天線張(zhang)力索等，環(huan)保(bao)領域的高(gao)(gao)溫除塵(chen)過(guo)濾材料(liao)及防火(huo)材料(liao)。
泡沫塑料：PI泡沫目前最重要的應用是艦艇用隔熱降噪材料，現已越來(lai)越多地應用(yong)(yong)在航空航天、遠洋運輸、國防(fang)和微電子等高新技術領(ling)域中的(de)隔(ge)熱(re)、減震(zhen)降噪(zao)和絕緣等領(ling)域，在民用(yong)(yong)船(chuan)，如豪(hao)華游輪、快艇、液化天然(ran)氣船(chuan)上也(ye)有廣泛(fan)應用(yong)(yong)。
聚酰亞胺泡(pao)沫(mo)可分為三類：
- PI泡沫，將酰亞胺作為主鏈的泡沫(mo)材料，使用溫度達到300℃以上(shang)（PI泡沫(mo)）
- PMI泡沫，酰亞胺環(huan)以(yi)側(ce)基(ji)方式存在(zai)的泡(pao)沫材(cai)料
- 納米泡沫材料，將熱不穩定的脂(zhi)肪(fang)鏈段引入(ru)聚酰(xian)亞(ya)胺中(zhong)在高溫下裂(lie)解(jie)而得到(dao)
PMI是目前綜合性能最優的新型高分子結構泡沫材料，是一種高比強度、高比模量、高閉孔率的復合材料泡沫芯材，具有輕質、高強、耐高/低溫等特點。PMI泡沫作為最為優異的結構泡沫芯材，廣泛用于風機葉片，直升機葉片等領域中。
復合材料：纖維增強復合材(cai)料是鎂鋁(lv)合金之(zhi)后的(de)新一(yi)代輕量化材(cai)料，是目前使(shi)用(yong)溫度最高的(de)樹脂基(ji)復合材(cai)料。經過近 40 年的(de)發展，聚酰亞胺耐高溫樹脂基(ji)復合材(cai)料已經發展到了第四代，能(neng)夠在 450℃下長時(shi)間(jian)使(shi)用(yong)。
光敏性聚酰亞胺（PSPI）：PSPI是一類在高分子鏈上兼有亞胺環以及光敏基因，集優異的熱穩定性、機械性能和感光性能良好的有機材料。在電子領域主要有光刻膠及電子封裝兩大作用，在光敏聚酰亞胺中添加上增感劑、穩定劑等就可以得到“聚酰亞胺光刻膠”。與傳統光刻膠相比，由于聚酰亞胺本身有著很好的介電性能，因此(ci)在使用時無需涂(tu)覆起工作(zuo)介質作(zuo)用的光(guang)阻隔劑，可以(yi)大(da)(da)大(da)(da)縮(suo)短工序，提高生產效率。
其他應用：不同聚酰亞胺吸濕后，其線性膨脹系數不同，運用這個原理能夠制造出測濕度的傳感器；此外，聚酰亞胺可以制作成漆狀涂層材料，應用在絕緣跟耐高溫領域；還可以與濾色鏡、液晶及聚酰亞胺取向層一起，構建液晶顯示器。
