全球聚酰亚胺的发展——生产厂家及最新应用进展

国际橡塑工业2020-05-22 14:08:45

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 聚酰亚胺简介


聚酰亚胺是一类分子链中含有环状酰亚胺基团的高分子聚物(Polyimide,简称PI)。近来, 各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。

聚酰亚胺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、低介电常数与损耗、耐辐射、耐腐蚀等优点。


此外,该材料还具有真空挥发分低、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。


因此聚酰亚胺材料在航空航天、空间、微电子、精密机械、医疗器械等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。



| 聚酰亚胺发展历程


聚酰亚胺最早于1908年开始有报道,但是限于当时的知识水平并没有得到足够的重视。


直到20世纪20年代聚合物开始被世人所认识后,40年代的一些专利中才开始提及聚酰亚胺。


到50年代,聚酰亚胺作为一种高分子材料开始发展起来,并随着时代的发展和人们对高性能材料需求的增加,聚酰亚胺因其优异的综合性能成为近年来研究的热点。


其主要发展历程如下:


来源:新材料在线



| 国外PI薄膜主要生产厂家


美国杜邦(Dupont)

公司从1950年起美国杜邦公司开始了耐高温聚合物的研究,1962年芳香族聚酰亚胺开始在布法罗试生产,取名为“H”型薄膜。


1965年在俄亥俄州的塞克尔维尼建厂开始大规模生产,并登记商品名为Kapton。


“Kapton”薄膜有3种类型:H型、F型、V型,到1980年,生产有3种型号20多种规格(7.5~125μm),幅宽1500mm。


通过技术改进,杜邦公司又于1984年推出3种改良型Kapton薄膜,分别为HN型、FN型、VN型,改良型聚酰亚胺薄膜在目前的生产中已占整个亚胺薄膜产量的85%。


杜邦聚酰亚胺标准产品介绍


来源:Dupont官网


1983年杜邦与日本东丽对半合资建立东洋产品公司,由杜邦提供技术和原料,专门生产KaptonPI薄膜,1985年9月投产,薄膜宽度为1500mm。


杜邦公司在1999年4月宣布投资中国台湾,1996年建成第一座聚酰亚胺(PI)厂太巨公司,并成为该公司的主要股东,使太巨成为杜邦公司在台生产PI膜和柔性复合材料为主的公司。


日本宇部兴产

日本宇部兴产工业公司在上世纪80年代初研制成功一种新型线性聚酰亚胺,包括UpilexR、UpilexS和UpilexC型系列薄膜。


宇部兴产独立开发型号为UpilexR、产能100万平方米/年(合80吨/年)的PI薄膜于1983年投产,1985年增加了一个型号UpilexS。


Upilex最大宽度1016mm,共有三个型号:R型、S型、C型,厚度规格25~125μm(其中R型和C型各有7种规格)。与Kapton相比,UpilexS具有高耐热性、较好的尺寸稳定性和低吸湿性。


日本宇部兴产PI产品介绍


来源:日本宇部兴产官网


日本钟渊化工(Kaneka)

公司最早于1980年开始实验室内研究聚酰亚胺薄膜,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聚酰亚胺薄膜生产线,并于1985年开始量产,产品主要应用于FPCS。


1986年建立美国Allied-Signal销售公司;

1988年开发出具有优越尺寸稳定性的APICALNPI型号;

1989年Kaneka/AlliedJV公司在美国建立(主要用于制造、销售);

1990年在美国成立Allied-APICAL公司并开始在美国德克萨斯州开始生产聚酰亚胺薄膜;

1993年APICAL聚酰亚胺薄膜获得ISO9002证书,APICALNPI型号获得近畿化学协会奖;

1995年APICALAH型号生产厚度规格有175μm、200μm、225μm,1997年KanekaHigh-TechMaterials(KHM)建立;

2006年7月KHM成为钟渊美国德克萨斯州公司分部。


“Apical”系列PI产品主要应用于FPCS(柔性印刷电路板)、电子材料、卫星、超导设施、绝缘涂层材料等方面。


日本三井化学(Mitsui Chemicals)


公司根据自身特有的高分子设计技术、反应技术开发出高耐热和高透明的PI薄膜,其玻璃化转变温度高达260 ℃以上,光线透过率大于88.0%。


产品AURUM™(热可塑性聚酰亚胺),可应用于精密机械・产业机械部品、电气、电子部品、汽车・运输机器部品、特殊电线护套、薄膜・纤维、复合材料基材方面。


日本三菱瓦斯MGC

目前全球唯一有能力真正工业化生产透明PI薄膜的厂商,满足高耐热、高透明所需电子产品的需求,产品主要应用于软性显示器相关产品及光学原件。


韩国SKC KOLON PI



这是由SKC与KOLON整合聚酰亚胺胶片事业,于2008年6月合资兴建的公司。


韩国SKC于2001年启动聚酰亚胺薄膜的研发;

2002年与KRICT(韩国研究化学技术研究所)参与政府的聚酰亚胺研发项目;

2003年建立第一条PI生产线(0#试验线);

2004年PI薄膜0#产线安装调试并成功量产,成为韩国史上第一个制造亚胺薄膜的企业;

2005年完成IN,IF型号开发(12.5~25.0μm)建立1#批量生产线并成功销售SKC亚胺薄膜;

2006年完成IS型号开发。


| 台湾地区PI生产厂家


达迈科技



聚酰亚胺薄膜产品有——


1. Taimide®TH,薄膜厚度在12.5μm-125μm之间;


2.Taimide®TL,薄膜厚度在12.5μm-50μm之间,可应用于软性印刷电路板,保护胶片,增强版,复合板,软性铜箔基板等。


3. Taimide®TX,厚度7.5μm,可应用于薄型高温绝缘胶带,薄型感压胶带,软硬结合板。


4. Taimide®BK,黑色聚酰亚胺薄膜,厚度在10μm-75μm,可应用于不透光高温绝缘胶带,不透光增强版,复合板等。


5. Taimide®OT,无色聚酰亚胺薄膜,厚度在12.5μm-50μm,可应用于耐高温无色保护胶片,软性显示器,软性电子等。


6. Taimide®WB,白色聚酰亚胺膜,厚度在12.5μm-25μm,可应用于软性印刷电路板,耐高温白色保护胶片,补强片,LED灯条,条码印刷等。


达胜科技


公司主要生产高功能性、全尺寸PI薄膜,达胜科技是中国台湾地区可生产12.5~225μm全尺寸高性能PI薄膜的唯一厂家,主要应用于在半导体领域及LED等光电产业比如LED封装、LED软性灯条方面,也是为数不多的黑色PI薄膜生产厂家之一。



| 大陆PI生产厂家


国内大约50家规模大小不等的PI薄膜制造厂商,根据在不同终端电子产品的应用,PI薄膜厚度规格可分为7.5μm,12.5μm、24.0μm及厚膜,其中手机、相机等手持式电子产品使用12.5μm或更薄的PI薄膜,一般电子产品、汽车、笔记本电脑和覆盖膜使用25.0μm厚度的PI薄膜,补强板则使用较厚的PI薄膜。


国内几家典型PI薄膜制造厂商的产业概况如下



桂林电气科学研究院有限公司:产品有双向拉伸聚酰亚胺薄膜,黑色PI薄膜,耐电晕PI薄膜等。


溧阳华晶电子材料有限公司:双向拉伸聚酰亚胺薄膜的专业制造商,PI基膜涵盖了13μm、25μm、50μm、75μm、100μm、125μm六种厚度规格。


江阴天华科技有限公司: 采用国内最先进的流涎双轴拉伸工艺生产聚酰亚胺薄膜(BOPI)的专业工厂,主要生产用于柔性印刷线路板的覆盖膜FP系列;覆铜膜FC系列及部分特殊胶带膜T系列和电工膜H系列。


公司目前以标称厚度13μm和25μm为主,月生产量在15万平方米左右。


万达集团微电子材料有限公司:专业生产双向拉伸聚酰亚胺膜(PI膜),拥有世界先进的生产设备,年生产能力200吨。


公司主要生产的规格有:0.0125mm,0.025mm,0.05mm,0.075mm,0.08mm等几种规格的品种。


山东冠科光学科技有限公司:由万达集团与武汉依麦德新材料合资成立,此前发布消息称1000吨/ 年抗紫外节能透明薄膜项目全面启动。


项目总投资12亿元,分两期进行投资建设,一期投资5亿元,预计2018年12月份建成投产,实现产值近4.5亿元,将成为国内第一家生产该产品的企业,到2020年具备年产400吨抗紫外节能聚酰亚胺透明薄膜生产能力;二期投资7亿元,目标打造1000吨/年抗紫外节能透明聚酰亚胺薄膜新材料研发生产基地。


深圳瑞华泰薄膜科技有限公司:与中科院化学所合作开展以PI薄膜双向拉伸、无色透明和微孔膜产业化开发为基础的高性能PI薄膜材料,用于柔性平板显示器,汽车大功率燃料电池以及有机薄膜太阳能电池等高技术产业。黑色PI薄膜生产厂家。


宁波今山电子材料:聚酰亚胺产品涵盖范围较广,包括——


1、普通聚酰亚胺薄膜

2、黑色聚酰亚胺薄膜 

3、防静电黑色聚酰亚胺薄膜 

4、耐电晕聚酰亚胺薄膜 

5、可成型聚酰亚胺薄膜 

6、导热聚酰亚胺薄膜

7、白色聚酰亚胺薄膜 

8、高强高膜PI树脂 

9、镀铝PI薄膜


长春高崎: 2012年建成年产分别为5000,2000高性能薄膜和导电薄膜生产线,用于OLED白光照明,薄膜太阳能电池、防电磁辐射透明薄膜、射频电路板、触屏等领域。


天津嘉亿:主要产品有功能性耐电晕PI薄膜。


江苏亚宝绝缘材料股份有限公司: 目前主要产品有各种规格的聚酰亚胺薄膜和F46聚酰亚胺复合薄膜,其中0.025-0.225mm厚度的聚酰亚胺系列薄膜通过美国UL安全认证和欧盟SGS报告。


常熟中讯航天绝缘村料有限公司:主要产品有PI薄膜(聚酰亚胺流涎薄膜)、FEP薄膜(FH、FHF聚酰亚胺-氟-46复合薄膜)以及各种规格的硅胶带等。年生产PI薄膜160吨,FEP薄膜100多吨。



| 聚酰亚胺的最新应用


聚酰亚胺的主要应用形态有薄膜,复合材料,涂料,纤维,工程塑料,泡沫塑料,纳米纤维膜等。



PI薄膜是聚酰亚胺材料应用最早最成熟的一种应用形态。


1、PI薄膜在高速交通领域的应用



可用于高速列车的高速电机绝缘,电机的PI绝缘薄膜等方面,正在快速发展的高铁的发电机之所以能够安全平稳地正常运行,全部得益于电机绝缘系统采用了高性能聚酰亚胺薄膜的绝缘材料。


2、PI薄膜在新能源领域的应用


聚酰亚胺由于其突出的耐高温及绝缘性能,可用于新型动力电池,大功率电动汽车电池隔膜,风力发电的变频电机绝缘等新能源方面。


3、PI薄膜在空间探索领域的应用



可用于空间站太阳电池板,卫星多层热控毯,太阳帆面,空间片式加热器等方面。


4、PI薄膜在电子信息领域的应用



由于聚酰亚胺薄膜柔软,尺寸稳定性好,介电性能优越,可用于柔性印刷线路板,柔性IC封装基板,自动焊载带。


5、无色透明PI薄膜


用于新一代柔性显示器、电子纸、智能卡、电子标签、光学传感器,柔性太阳能基板等方面。


6、PI先进复合材料



优异的耐热性使其在航空、航天器及火箭的结构部件及发动机零部件有广泛的应用。


7、PI涂料/涂层:



作为绝缘漆用于电磁线或作为涂层应用于电力行业,2017年2月,东方电气集团东方锅炉股份有限公司、四川理工学院、自贡市中天胜新材料科技有限公司通过合作开发,将实现聚酰亚胺涂层材料技术在电力行业上的应用,为聚酰亚胺在空预器冷端防腐蚀、低温环境下设备表面的防腐、烟囱内表面的防腐、脱硫电除尘等领域的开发和应用拓展了思路。


8、PI纤维的应用


聚酰亚胺纤维由于含有特殊的酰亚胺环结构,能够同时具有非常优良的机械性能、耐高低温性能、自熄性能、耐辐射性能,以及优良的介电性能、耐腐蚀性能、生物相容性和低密度性,是综合性能最为优异的一款高性能有机纤维。


但是,由于聚酰亚胺不溶不熔的特点,使高强高模聚酰亚胺纤维极难纺制。目前,国外只有奥地利赢创公司建成了高温过滤用聚酰亚胺纤维生产线。


耐高温PI纤维



可用于高温滤材,消防服,绝缘纸,作战服及宇航服等方面。


高性能PI纤维



由于其高强高模的特性,可用于航天及军用这些对材料性能要求极高的领域,比如发动机保护罩、雷达天线罩,防弹衣,防护网等。在民用中也逐步普及,可用于轻质高强自行车,轮胎帘子线等方面。


目前,由北京化工大学教授、江苏先诺董事长武德珍领衔的创新团队,已研制和建成国内外首条年产30吨规模高强高模聚酰亚胺纤维的生产线,其生产的PI纤维拉伸强度可达到3.5GPa。并实现通过控制PI分子结构,生产满足不同性能要求的高强高模PI纤维。


9、其他应用


工程塑料:有热固性也有热塑型,热塑型可以模压成型也可以用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。


泡沫塑料:用作耐高温隔热材料。


分离膜:用于各种气体对,如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离,从空气烃类原料气及醇类中脱除水分。也可作为渗透蒸发膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能,在对有机气体和液体的分离上具有特别重要的意义。


粘合剂:用作高温结构胶,电子元件高绝缘灌封材料。


光刻胶:有负性胶和正性胶,分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜,可大大简化加工工序。


电-光材料:用作无源或有源波导材料光学开关材料等,含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内为透明,以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。




未完待续.....




















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