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2019年聚酰亚胺膜(PI膜)行业市场规模、下游应用及产能分布:FPC是聚酰亚胺膜最大的应用领域,驱动PI膜向上[图]

2020年05月20日 13:42:16字号:T|T

    聚酰亚胺(Polyimide,PI)是分子主链中含有酰亚胺基团(-CO-NHCO-)的芳杂环高分子化合物,被誉为“解决问题的能手”。PI是目前能够实际应用的最耐高温的高分子材料,同时在低温下也能保持较好性能,长期在-269℃到280℃范围内不变形。此外PI材料在加工性能、机械性能、绝缘性能、阻燃性能,耐化学腐蚀性、耐辐射性能等诸多方面均有良好的表现,可广泛应用于航天、机械、医药、电子等高科技领域。

聚酰亚胺的优良性能及特点

性能
特点
热稳定性
诸如全芳香聚酰亚胺开始分解温度一般都在500℃左右,由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺,热分解温度达到600℃左右,是迄今为止聚合物中热稳定性最高的品种之一
耐低温性
在4K(-269℃)的液态氦中仍不会脆裂
加工性能
聚酰亚胺适用于大多数聚合物的方法进行加工,既使用于利用溶液进行流延成膜、悬涂和丝网印刷,也可以用熔融加工的方法进行热压、挤塑、注射成型,甚至也可以得到熔体黏度很低的预聚物进行传递模塑(RTM)
机械性能
抗张强度:未填充的抗张强度都在100MPa以上,均苯型聚酰亚胺薄膜为250MPa,而联苯型聚酰亚胺薄膜(Upilex)达到530MPa;弹性模量:作为工程塑料,弹性模量通常为3-4GPa。据理论计算,由均苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺纤维弹性模量可达500GPa,仅次于碳纤维
耐化学腐蚀性
对稀酸较为稳定,但一般品种不大耐水解,可利用碱性水解回收原料二酐和二胺
热膨胀系数
聚酰亚胺热膨胀系数在2×10-5到5×10-5k-1,联苯型聚酰亚胺可达10-6k-1,与金属在同一个水平上,个别品种甚至可以达到10-7k-1
耐辐照性
聚酰亚胺薄膜在吸收剂量达5x107Gy时,强度仍可保留86%
介电性能
普通聚酰亚胺的相对介电常数为3.4左右,引入氟、大的侧基或将空气以纳米尺寸分散在聚酰亚胺中,相对介电常数可降到2.5左右,介电损耗10-3,介电强度为100-300kV/mm,在宽广的温度和频率范围内仍能保持极好的绝缘性能
其他性能
溶解度谱宽、低发烟率、真空下低放气率、无毒

数据来源:公开资料整理

    一、聚酰亚胺膜行业市场规模

    按照化学组成和加工特性,聚酰亚胺具有不同的分类。聚酰亚胺按化学组成,可分为芳香族和脂肪族两类;按加工特性,可分为热塑性和热固性两类。热塑性聚酰亚胺主要包括均苯酐型、联苯酐型以及氟酐型,而热固性聚酰亚胺主要包括双马来酰亚胺树脂以及PMR酰亚胺树脂。

聚酰亚胺不同分类

数据来源:公开资料整理

    聚酰亚胺的应用形态广泛,主要有薄膜、涂料、复合材料、纤维、泡沫塑料、工程塑料等,其中薄膜是电子级应用的主要形态。PI薄膜是聚酰亚胺最早进入商业流通领域且用量最大的一种,主要产品有杜邦的Kapton、宇部兴产的Upilex系列和钟渊的Apical。此后,随着市场需求的不断细化以及技术水平的提高,不同特殊单体制备的PI薄膜以及改性PI薄膜逐渐成为了电子级应用的主要材料形态。

    传统的PI薄膜颜色多为黄色,最早应用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料,多为电工级产品。随着航空、轨道交通以及电子信息等诸多技术领域日新月异的发展,市场和产品的不断细分以及新兴研究领域的开拓,电工级PI膜已经不能完全满足市场的多元化需求,通过特殊单体制备的不同功能PI薄膜和改性的传统PI薄膜可以满足新型的电子级应用需求。

电子级PI膜特性及下游应用

类型
特性
下游应用
黑色PI薄膜
良好的遮光性、导热性、导电性、防静电性
智能手机、平板电脑等电子产品用的导热石墨膜
PI柔性基板膜
高耐热性、高温尺寸稳定性、强柔韧性、阻水阻氧性、表面平坦性
OLED手机的基板材料
透明PI薄膜
光学性能好、介电常数低、热稳定性好以及力学性能优异
OLED手机的触控膜、盖板材料
低热膨胀系数PI薄膜
高强度、高尺寸稳定性以及良好的可加工工艺性
FCCL(挠性覆铜板)
超薄PI薄膜
超薄
FPC覆盖膜
改性PI薄膜
低介电常数
5G手机天线材料

数据来源:公开资料整理

    PI薄膜市场空间广阔。预计随着下游电子行业的进步,到2022年全球PI薄膜材料的市场规模将达到24.5亿美元。

全球PI膜材料市场规模(亿美元)

数据来源:公开资料整理

    二、聚酰亚胺膜行业下游应用

    1.FPC是PI膜最大的应用领域,驱动PI膜向上

    PI薄膜可制成挠性覆铜板(FCCL)基材和覆盖膜,实现FPC的可挠性。FPC由挠性覆铜板(FCCL)和PI覆盖膜组成。工艺流程为先在PI薄膜上涂上胶粘剂,再配置铜箔,形成FCCL,再描出目标线路,在酸性条件下,溶解除去铜和光刻树脂,最后在FCCL上部用压机复贴上带胶粘剂的PI薄膜(覆盖膜)。因此,生产FPC不仅需要PI薄膜作为FCCL基材的原材料,还需要用于加工FPC的覆盖膜。

    智研咨询发布的《2020-2026年中国PI膜行业市场运营状况及发展规模预测报告》数据显示:2018年全球FPC产值规模达约128亿美元,随着电子产品小型化需求的不断增加,预计2022年全球FPC产值规模有望达到149亿美元左右,将拉动对原材料PI薄膜的需求。

全球FPC产值波动上升

数据来源:公开资料整理

    2.OLED行业方兴未艾,支撑PI膜材料需求

    全球AMOLED的市场份额也在逐步提高。预测2020全球平板显示器市场规模可达1151亿美元,其中AMOLED约327亿美元,占比28%;全球AMOLED合计产能预计将会达到3350万平方米,其中W-OLED(白光OLED)产能为880万平方米,RGB-OLED产能为2470万平方米。

全球平板显示器市场规模(亿美元)

数据来源:公开资料整理

AMOLED产能及预测(百万平方米)

数据来源:公开资料整理

    2019年全球OLED智能手机面板出货量4.65亿片,同比增长7.89%,其中三星以3.97亿片的出货量占据了全球85.4%的市场份额,京东方和和辉光电分别拥有3.60%和3.40%的市场份额。2020年全球OLED智能手机面板出货量将达到7亿片,市场需求迎来整体上升期。

全球OLED智能手机面板出货量(百万片)

数据来源:公开资料整理

    OLED在智能手机端的产能有望超过LCD。OLED在小尺寸屏幕,特别是智能手机端的应用已经逐渐普及,三星、华为、苹果等手机生产商纷纷采用OLED屏幕制造技术。2018年全球智能手机端的OLED产能占比为47.0%,随着OLED技术的不断成熟及成本不断的下降,智能手机端OLED的产能有望在2020年达到53.0%,超过LCD,成为移动端的主流显示技术。

智能手机端OLED产能占比有望在2020年超过LCD

数据来源:公开资料整理

    PI膜是实现智能手机OLED柔性显示的关键。传统OLED屏幕以玻璃作为封装、显示材料。传统OLED封装中,一般采用玻璃基板和玻璃盖板,由于玻璃难以弯曲,传统OLED显示屏无法实现折叠和卷曲的功能。传统OLED器件的封装方法是通过玻璃盖子把器件密封到氮气或氩气的环境中,盖子与基底之间通过UV处理过的环氧树脂固化来密封,另外通过加入氧化钙或氧化钡来吸收从外界渗透进的水汽,以此提高器件寿命,但封装方法导致传统的刚性OLED屏幕较厚。

    PI材料实现了OLED屏幕的曲面与可折叠功能。随着2007年三星在全世界首次成功实现了OLED屏幕的批量生产,并将刚性OLED技术应用至智能手机之上,OLED技术在移动便携设备上经历了快速的发展。如果要实现柔性的OLED显示,基板和盖板均需要更换为柔性材料。柔性OLED具备普通OLED的宽视角、高亮度等优点,同时由于衬底是具有良好柔韧性的材料,因此比传统玻璃衬底的OLED显示屏更轻薄、更耐冲击。可见,从刚性OLED屏到曲面屏,再到如今的可折叠柔性OLED屏,PI膜材料逐渐成为了OLED手机TFT基底和盖板的应用材料。

PI材料在不同类型OLED屏幕中的应用

数据来源:公开资料整理

    柔性基板需求增速快,带动PI浆料市场规模提升。柔性基底OLED在2019年的产能约为1148万平方米,占比62.0%,超过了刚性基底OLED。随着智能手机的不断进化,预计2023年柔显基底OLED面板年产能将增长至1969万平方米左右,预计相比2019年增长71.5%。2019年全球PI基板材料的市场规模约为3981万美元,预计2020年有望达到5500万美元。

全球PI膜基板材料市场规模

数据来源:公开资料整理

    3.聚酰亚胺膜在散热上存在增长机会

    导热石墨膜是5G时代解决电子器件散热的优良材料。随着5G时代的来临,智能手机、个人电脑、平板电脑等电子器件为了实现其高性能、即时通讯等功能而高度集成化,内部材料表面产生的热量急剧增加。为了防止影响电子元件的寿命和保持系统的稳定性,电子器件需借助导热材料将多余热量排除,常用导热材料有金属材料、人造石墨膜等。传统金属导热材料由于密度较大、热导率较低、热膨胀系数高、无法进一步减薄弯曲、耐化学性差等缺点,无法满足严苛的散热需求。而人造石墨膜因高导热系数以及较低密度的特点,成为了5G时代电子器件散热的优良材料。

    PI膜是制造导热石墨膜的关键材料。石墨导热膜的生产工艺是将PI薄膜与石墨纸切割成规定尺寸,层层叠放至确定高度,在每层PI薄膜中夹入石墨纸,再将交叉后的石墨纸与PI薄膜放入1000℃的碳化炉中进行1-6小时的碳化,接着在2800℃-3000℃的氮气或是氩气环境中进行石墨化,最后进行延压、贴合、模切、复卷等步骤,最终产出成品。

导热石墨膜生产工艺

数据来源:公开资料整理

    三、PI膜行业产能分布

    高端电子级PI膜市场被海外公司垄断。由于研发层次及难度很高,目前高端PI薄膜全球市场份额主要被国外少数企业所垄断。国内企业开始发力高端产品。从2017年开始,PI薄膜广阔的市场前景及国内产业现状引起众多企业及资本的关注,国内多家企业开始引进国外先进的生产设备,布局化学亚胺法高性能PI薄膜。未来几年,随着国内新建PI薄膜生产线量产,国内PI薄膜产能及技术水平与国际PI薄膜巨头差距有望进一步减小。

国内各PI薄膜及原材料企业产品概况及产能

公司名称
公司地点
产品名称
产能(吨/年)
亚胺化方式
制造技术
达迈科技
台湾新竹
电子级PI膜、CPI膜、黑色PI膜
2800
化学亚胺法
/
时代新材
湖南株洲
电子级TN型PI膜
500
化学亚胺法
流延
丹邦科技
广东深圳
微电子级PI膜
300
化学亚胺法
流延
鼎龙股份
湖北武汉
柔性基板显示PI浆料
300
/
/
中天科技
江苏南通
高性能PI薄膜
300
化学亚胺法
/
国风塑业
安徽合肥
电子级PI膜
180
/
/
深圳瑞华泰薄膜科技
广东深圳
PI膜
1500
热亚胺法
流延、双拉
桂林电器科学研究院
广西桂林
PI膜
1280
热亚胺法
双拉
溧阳华晶科技
江苏溧阳
PI膜
230
热亚胺法
双拉
江阴天华科技
江苏江阴
PI膜
500
热亚胺法
双拉
江苏亚宝绝缘材料
江苏宝应
PI膜
300
热亚胺法
流延、双拉
山东万达集团
山东东营
PI膜
240
热亚胺法
双拉
今山电子材料
浙江宁波
黑色PI膜、防静电PI膜、高导热PI膜、超高导热石墨膜等
>200
/
/

数据来源:公开资料整理

2019年国内各PI薄膜企业新建产能情况

公司名称
项目名称
产能(吨/年)
开始建设时间
进展
苏州聚翠材料科技
黄色PI和透明PI
/
2019年2月
/
江苏中天
高性能聚酰亚胺(微电子PI及MPI)
600
2019年2月
试产中
株洲时代华晟
化学法高性能PI膜
/
2019年3月
2020年6月投产
惠生泰州新材
电子级PI膜
1000万平方米等量
2019年3月
/
株洲时代
化学法高性能PI膜
2000
2019年4月
/
山东海诺
电子信息绝缘PI膜
/
2019年5月
/
深圳瑞华泰薄膜科技
高分子新材料
/
2019年5月
2025年投产
湖南国柔
PI薄膜
1000
2019年6月
/
江西科昂电子
高性能PI薄膜
3500
2019年6月
/
浙江中科玖源
柔性显示PI浆料/CPI膜
4500
2019年8月
2020年下半年投产

数据来源:公开资料整理

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