我国PI薄膜行业进口替代空间广阔政策+制备工艺突破成国产化进程加速剂

2023-07-18 09:24

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1、聚酰亚胺是一种耐热性工程塑料，也是“金字塔尖”的高分子材料

聚酰亚胺（PI）是分子主链中含有酰亚胺环结构（―CO―NH―CO―）的一类高分子聚合物，高性能PI的主链大多以芳环和杂环为主要结构单元。PI具有最高的阻燃等级（UL-94），良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能、耐辐照性能、低介电损耗，且这些性能在很宽的温度范围（-269℃~400℃）内不会发生显著变化，广泛应用于柔性屏幕、轨道交通、航空航天、防火阻燃、光刻胶、电子封装、风机叶片、汽车、武器装备等诸多领域。

PI材料的性能

性能	特点
绝缘和介电性能	介电常数通常为3.4左右，通过改良后，可降到2.5左右，介电强度为100-300kv/mm，在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持性能稳定
耐高低温	长期使用温度-269℃-400℃，短时间内可承受550℃的高温，360℃以下可长期使用，热分解温度达到600℃，是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。高温部分无明显熔点，全芳香聚酰亚胺的分解温度一般在500℃左右，改良后可达到更高水平；低温部分在-269℃的液态氦中不会脆裂
低热膨胀系数	热膨胀系数在2×10-5～3×10-5/℃，联苯型PI可达10-6/℃，与金属处于同一水平，个别品种可达10-7/℃
机械性能优异	未填充的抗张强度都在100MPa以上，均苯型PI薄膜为250MPa，而联苯型PI薄膜（Upilex）达到530MPa。作为工程塑料，其弹性模量通常为3-4GPa。在280℃下有足够高的抗拉强度和弯曲模量、改进的耐压强度，在极广温度范围内保持长期耐蠕变和耐疲劳性
高稳定性	一些品种不溶于有机溶剂，对稀酸稳定，一般不耐水解，回收率可达80%-90%
耐辐照	具有很高的耐辐照性能，其薄膜在5×109rad快电子辐照后强度保持率为90%
自熄性	发烟率低，具有阻燃性能
无毒性	无毒，可用来制造餐具和医用器具，并经得起数千次消毒

数据来源：观研天下整理

2、美日韩企业主导PI薄膜市场，我国进口替代空间广阔

目前，全球PI薄膜市场被杜邦、钟渊化学、PIAM等美日韩企业高度垄断，而中国由于起步时间较晚，所以仅有少数企业通过自主研发或进口产线具备量产PI薄膜的能力，且其产能规模与国际龙头企业差异较大，大部分高端需求仍需依赖进口，国产替代空间广阔。据数据显示，2022年全球PI薄膜行业市场份额占比最高的是企业是PIAM，为31.4%；其次是钟渊化学，市场份额占比为13%。

数据来源：观研天下整理

海外PI龙头厂商产能情况（吨/年）

公司名称	合计产能（吨/年）	产品类型	PI薄膜产能（吨/年）
杜邦	20000	薄膜、树脂、塑料	-
SABIC	20000	树脂、薄膜	-
宇部兴产	5000	薄膜、浆料	-
钟渊化学	3500	薄膜	3500
三菱瓦斯	1000	树脂、浆料	-
三井化学	2000	树脂	-
达迈科技	2100	薄膜	2100
PIAM	5850	薄膜、浆料	5250
赢创	4000	纤维、树脂	-

数据来源：观研天下整理

在经营方面，仅有PIAM、达迈科技、瑞华泰、丹邦科技4家厂商专注于PI薄膜业务，营业收入占比在99%。对比营业收入及盈利能力，中国瑞华泰的营业收入略低于达迈科技而盈利能力高于达迈科技，实现赶超指日可待，但其营业收入和净利率与PIAM差距较大。

2022年全球PI薄膜市场主要竞争者业绩情况

地区	厂商	营业收入	毛利率	净利率	是否列示PI薄膜收入	PI薄膜收入情况
美国	杜邦	130.17亿美元	35.45%	45.46%	否	――
日本	钟渊化学	56.61亿美元	28.44%	4.01%	否	――
日本	宇部兴产	53.64亿美元	19.52%	3.94%	否	――
日本	住友化学	226.36亿美元	31.60%	6.74%	否	――
韩国	可隆工业	42.56亿美元	27.58%	3.52%	否	――
韩国	SKC	31389亿韩元	――	――	否	――
韩国	PIAM	2764.4亿韩元	28.78%	16.54%	是	PIAM的主要收入来源是PI薄膜，仅有1%左右的收入来自PI浆料及其他产品；2022财年FPCB、石墨片、先进材料的收入占比分别为39.90%、36.14%、23.95%
中国台湾	达迈科技	4.29亿元	25.46%	7.13%	是	PI薄膜是达迈科技的主要收入来源，2021年和2022年PI薄膜销售收入占比始终维持在99.9%以上
中国大陆	瑞华泰	3.02亿元	38.32%	12.88%	是	热控、电子和电工PI薄膜始终是公司营收的主要来源，2022年收入占比分别为44.53%、38.46%、14.50%
中国大陆	时代新材	150.35亿元	12.14%	1.67%	否	――
中国大陆	国风新材	24.60亿元	11.71%	9.34%	否	――
中国大陆	丹邦科技	0.25亿元	-93.52%	/	是	2022年PI薄膜收入为0.03亿元，收入占比为10.42%

数据来源：观研天下整理

3、国家政策持续支持PI薄膜行业发展，国产替代进程有望进一步加快

不过，近年来，国家政策持续支持PI薄膜行业发展，为国产高性能PI行业发展创造了有利条件，国产替代进程将进一步加快。例如，《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》、《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》、《“十四五”国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”等重点专项2022年度定向项目申报指南》进一步将柔性显示用PI列为新型显示与战略性电子材料的重点专项和关键技术。

我国PI薄膜相关支持政策

时间	政策名称	颁布部门	主要内容
2022.4	《“十四五”国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”等重点专项2022年度定向项目申报指南》	科技部	将柔性显示用PI列为新型显示与战略性电子材料的重点专项和关键技术
2021.12	《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》	工信部	柔性显示盖板用透明聚酰亚胺、I-线光敏型聚酰亚胺（PI）绝缘材料、低介电常数低损耗聚酰亚胺（PI）、OLED基板用电子级聚酰亚胺材料等均在重点新材料中列示
2019.12	《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》	工信部	在“关键战略材料”之“三、先进半导体材料和新型显示材料”明确列示“柔性显示盖板用透明聚酰亚胺”
2019.12	《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录（2019年版）》	工信部在“11、成形加工设备”之“11.8	注塑成形设备”之“11.8.8双向拉伸塑料薄膜生产线”明确列示“聚酰亚胺薄膜（PI）生产线”
2019.04	《产业结构调整指导目录（2019年本）》	国家发展改革委	聚酰亚胺薄膜属于鼓励类中第十一类第12项“纳米材料，功能性膜材料，超净高纯试剂、光刻胶、电子气、高性能液晶材料等新型精细化学品的开发与生产”，为国家产业政策鼓励发展的行业
2018.11	《战略性新兴产业分类（2018）》	国家统计局	将聚酰亚胺薄膜列入战略性新兴产业领域，归属于“新材料产业”分类下“前沿新材料”分类下“高分子纳米复合材料制造”分类下“塑料薄膜制造”分类下“聚酰亚胺纳米塑料薄膜”
2017.07	《重点新材料首批次应用示范指导目录（2017年版）》	工信部	“聚酰亚胺及薄膜”被列入2017年重点新材料首批次应用目录，归属于“先进基础材料”下的“先进化工材料”。热塑性薄膜、高导热石墨聚酰亚胺薄膜和高铁耐电晕级聚酰亚胺薄膜均被列入其中
2017.04	《“十三五”材料领域科技创新专项规划》	科技部	先进结构与复合材料领域发展重点：高性能高分子结构材料。高性能聚醚酮、聚酰亚胺、聚芳硫醚酮（砜）、聚碳酸酯和聚苯硫醚材料，耐高温聚乳酸、全生物基聚酯、氨基酸聚合物等新型生物基材料，高性能合成橡胶等
2016.12	《新材料产业发展指南》	工信部、发改委、科技部、财政部	将新一代信息技术产业用材料、航空航天装备材料、先进轨道交通装备材料、节能与新能源汽车材料、电力装备材料等列入“突破重点应用领域急需的新材料”之“专栏1新材料保障水平提升工程”
2016.11	《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》	国务院	推动新材料产业提质增效。面向航空航天、轨道交通、电力电子、新能源汽车等产业发展需求，扩大高强轻合金、高性能纤维、特种合金、先进无机非金属材料、高品质特殊钢、新型显示材料、动力电池材料、绿色印刷材料等规模化应用范围，逐步进入全球高端制造业采购体系

数据来源：观研天下整理

4、制备工艺突破是加快PI薄膜国产化进程的基石

根据观研报告网发布的《中国PI薄膜行业现状深度研究与发展前景预测报告（2023-2030年）》显示，在企业层面，现阶段，我国PI薄膜行业国产化进程的基石是制备工艺的加快突破。PI薄膜生产在配方、工艺及设备等多个环节均具有较高的技术壁垒，其中生产工艺环节涉及多道工序，如二步法（分为合成聚酰胺酸和成膜亚胺化两步）通过二步法生产PI 薄膜又涉及聚酰胺酸合成、成型（流延、拉伸）、亚胺化（热法、化学法）、后处理等多个环节，任意一个环节出现偏差都有可能影响PI薄膜成品的质量一致性和稳定性。而随着PI薄膜国产化进程加快，以瑞华泰为代表的国内企业逐步建立起较完善的核心技术体系，掌握了完整的PI薄膜制备技术，推动PI薄膜的国产化进程。

PI薄膜制备技术路径对比

技术路径		技术路径简介	优势	劣势
合成方法	一步法	反应单体在高温溶液、高温离子溶液中或在无溶剂的高温熔融状态下反应，直接生成PI，可经成型工艺制成PI薄膜。	（1）一步直接合成PI，无需经过PAA树脂中间步骤；（2）反应过程无需催化；（3）溶剂体系选择范围较广；（4）产品形式多，可制成PI薄膜、PI粉末、PI积体材料等。	（1）反应过程需要较高温度；（2）大规模制备PI薄膜的生产效率较低，更适合TPI或可溶性PI的制备。
合成方法	两步法	反应单体在极性溶剂中先合成PAA或PAA衍生物，再脱水环化生成PI薄膜。	（1）合成PAA或PAA衍生物的反应过程较温和；（2）适合大规模制备PI薄膜，同时适用于TPI和热固性PI的制备；（3）可制备纯度很高的PI。	（1）需经过PAA中间步骤；（2）必要时需引入催化剂；（3）溶剂体系选择范围较小；（4）产品形式少，只适用于PI薄膜、PI粉末的制备。
成型工艺	流涎法	将有PAA树脂流涎到相对平坦的旋转光滑支撑体上，通过简单控制流涎、热风干燥过程，制成具有自支撑性的PAA凝胶膜，再经亚胺化收卷得到PI薄膜。	（1）生产工艺较简单，设备投资较小；（2）可以连续化生产，连续收卷长度可达到较高水平。	难以满足H级以上高等级电工绝缘应用性能要，也难以满足高性能要求。
成型工艺	流涎拉伸法	将PAA树脂流涎到相对平坦的旋转光滑支撑体上，制成厚度均匀的、具有自支撑性的PAA凝胶膜，送入拉伸机在一定温度范围内，将薄膜大幅度定向拉伸伴随亚胺化过程制得高性能PI薄膜。按拉伸方向可分为单向拉伸和双向拉伸。	（1）分子链沿拉升方向获得部分取向排列，产品性能得以提升，可以满足PI薄膜的高性能要求；（2）双向拉伸后的PI薄膜在横向、纵向均可获得更有序的结晶取向，薄膜特性更为优异。	（1）制备技术复杂，需对PAA树脂配方进行设计，生产过程需要达到较高的控制精度；（2）设备投资大，设备设计难度更高。
亚胺化方法	热法	将PAA树脂加热到一定温度，使其脱水环化，形成PI。	（1）新产品开发难度更低，可缩短新产品开发周期；（2）单线设备投资、设备复杂性程度低于化学法，同时可制得高性能PI薄膜。	生产效率较化学法低
亚胺化方法	化学法	在PAA树脂中（如-5°C以下）加入一定量的低温型催化剂，与物理加热相结合，加快脱水环化，形成PI。	催化剂的添加，使得生产效率提高	（1）配方涉及多种催化剂，不同催化剂的选配需要调整工艺，新产品开发难度更高；（2）设备投资大，设备复杂性程更高