干货！金字塔顶端的PI薄膜，应用有多广？谁在布局？一文带你看懂→-聚展

有一种材料，被业界称作“高分子之王”，被列入“21世纪最有希望的工程塑料”之一，它就是聚酰亚胺（PI）。

今天，橡橡想跟小伙伴们来聊聊聚酰亚胺薄膜（PI膜）。

据业内人士形容，没有TA，就没有当今高集成度的微电子工业！

聚酰亚胺薄膜（Polyimide Film，PIF），也称PI薄膜，是由PAA溶液流涎成膜后，再经亚胺化制成。薄膜是聚酰亚胺最早实现商业化的产品形态，也是中国聚酰亚胺产业的主要产品形态，占比超过70%，其在覆铜板、柔性显示与绝缘材料等领域得到广泛应用。

▲聚酰亚胺薄膜应用领域图

从技术的角度看，PI薄膜的种类较多，常见的有4种：黑色PI膜、棕黄色PI膜、透明PI膜和耐电晕PI膜，其中后三种主要以化学亚胺法制备，也是高端市场主要的应用品种。

▲图：聚酰亚胺薄膜的技术难度和价格梯次图

从上图可以看出，这4种PI膜的性能参数的要求不同，所生产的制备方式就不同，与之相对应的技术水平难度就不一样，同时价格也随之上涨。

“黄金薄膜”，不是浪得虚名！

PI薄膜，薄如蝉翼，仅有15 - 20微米，一根头发丝大小，在零下269℃-400℃的温度范围内，具有稳定而优异的物理、化学、电学和力学性能，是一种很关键的绝缘材料。有着“黄金薄膜”的美称。

它与碳纤维、芳纶纤维一起，被认为是制约中国发展高技术产业的三大瓶颈性关键高分子材料。

优异的耐热性

聚酰亚胺的分解温度一般超过500℃，有时甚至更高，是目前已知的有机聚合物中热稳定性最高的品种之一，这主要是因为分子链中含有大量的芳香环。

优异的机械性能

未增强的基体材料的抗张强度都在100MPa以上。用均酐制备的Kapton薄膜抗张强度为170MPa，而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)可达到400MPa。聚酰亚胺纤维的弹性模量可达到500MPa，仅次于碳纤维。

良好的化学稳定性及耐湿热性

聚酰亚胺材料一般不溶于有机溶剂，耐腐蚀、耐水解。改变分子设计可以得到不同结构的品种。有的品种经得起2个大气压下、120℃、500h的水煮。

良好的耐辐射性能

聚酰亚胺薄膜在5×109rad剂量辐射后，强度仍保持86%；某些聚酰亚胺纤维经1×1010rad快电子辐射后，其强度保持率为90%。

良好的介电性能

介电常数小于3.5，如果将氟原子引入分子链，介电常数可以降低至2.5，介电损耗10，体积电阻在1015-17Ωcm，非常适用于制作电路板的基材以及耐高温电机电器绝缘材料。

可别小看这“薄膜”，它可是解决关键问题的“能手”

图摄于CHINAPLAS 2023国际橡塑展现场

它能在330摄氏度高温下连续稳定工作1000小时，一些物体如果穿上这层薄膜“外衣”，性能会大大增强！它上天能伴火箭升空、助登月探星，下地能陪高铁飞驰，是当前世界上性能最好的有机高分子绝缘薄膜材料之一！

按应用类别的不同，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

主要用于电气绝缘领域，包含电机、变压器等的高等级绝缘系统，关键特性包括耐温等级、绝缘强度，具备耐电晕性能的产品，还可用于高速轨道交通和风力发电等领域的绝缘系统。

● 电子PI薄膜

主要用于电子基材领域，作为绝缘基膜与铜箔贴合构成FCCL的基板部分，也可覆盖于FPC表面起到保护作用，满足高频高速传输要求的产品，还可用于5G通信领域。

● 热控PI薄膜

主要用于电器热管控系统领域，如高导热石墨膜前驱体PI薄膜经碳化、石墨化等加工工序后制成高导热石墨膜用于散热和导热，特殊设计的PI薄膜结构具备易石墨化、适合整卷烧制等特性。

● 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。

▲嫦娥四号器用聚酰亚胺国旗材料。图源：兰州晚报

● 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。

“PI薄膜在半导体、电子、汽车、医疗设备、航空航天等领域的应用越来越广泛，在很多不被人注意的地方都有PI的身影。这种新材料的市场空间非常大。”瑞华泰公司总经理汤昌丹说。

近几年，瑞华泰陆续承担了国家多个重大项目的材料研制工作，包括火箭、登月、探星、载人空间站、大飞机、高铁等关键材料研制和预研。

时代新材于2011年启动PI薄膜项目研发，先后攻克了配方技术、装备技术及制膜工艺难题，并于2017年底建成了中国首条化学亚胺法PI薄膜生产线。2019年三星推出的全新旗舰手机Galaxy S10系列，该系列手机上高导热石墨片所使用的高性能PI薄膜，70%来自株洲时代新材料科技股份有限公司的PI薄膜生产线。

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