2019年，全球两大手机厂商三星和华为，率先推出了搭载柔性AMOLED技术的折叠屏手机Galaxy Fold和MateX，从此便拉开了折叠屏手机大战的序幕。
此后小米、荣耀、OPPO、VIVO等手机厂商，都纷纷推出了自家的折叠屏手机。
而这些昂贵的折叠屏手机生产过程中，都需要用到一种重要的高分子材料-聚酰亚胺薄膜，简称PI薄膜。
大家好，我是那兔。
上期借着无糖饮料的话题，那兔讲了背后的三氯蔗糖化工产业链，今天我就借着柔性AMOLED技术这个话题，聊一聊生产柔性电路板时用到的一种重要材料-聚酰亚胺薄膜，简称PI薄膜。
看看这个被称为“黄金薄膜”的高性能绝缘材料，是如何被人类发明和使用的。中国PI薄膜行业与国外的差距，又有多大？
今天之所以讲它，一个是因为PI薄膜确实太重要了；还有就是想要生产它，需要用到我们公司销售的一款非质子极性万能溶剂，二甲基甲酰胺(DMF)。
聚酰亚胺薄膜发展史
随着人类工业技术的不断发展，许多行业对耐高低温的高性能绝缘材料的需求不断增加，于是从20世纪50年代起，很多材料科学家和国际化工巨头，便开始了对这类高性能绝缘材料的研发。
1959 年，世界排名第二大的化工巨头美国杜邦公司，首先合成出芳香族聚酰亚胺。1962 年又试制成聚酰亚胺薄膜 ，也叫PI薄膜或PIF，并于1965 年开始大批量生产，商品牌号为 KAPTON。
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%。
这种薄膜材料使用寿命极长，具备优异的力学性能、电学性能、化学稳定性、高辐射抗扰度，以及高低温抗扰度。可耐受极广的温度范围，下至-269°C上至400°C，它都没有问题。而且还重量轻、不占用空间。
所以说聚酰亚胺薄膜（PI）自诞生之日起，就一直都是世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，其性能居于高分子材料金字塔的顶端，是21世纪最有希望的工程塑料之一，被称为“黄金薄膜”。
在航空、航海、宇宙飞船、火箭导弹、原子能、薄膜太阳能电池、电子电器工业等多个领域，都少不了它的身影。
之所以称它为“黄金薄膜”，一是形容它的绝缘性能确实是好，二是因为它是真的贵啊。
高端的电子级PI薄膜，每吨就要上百万元。
所以千万不要说材料是个天坑专业了，材料里面真的有黄金啊。
聚酰亚胺薄膜种类划分
根据用途划分，PI薄膜主要可分为以绝缘、耐热为目的的电工级PI薄膜和附有高挠性、低膨胀系数等性能要求的电子级PI薄膜。
电工级PI薄膜主要用在于电气绝缘领域，只要是用到输配电设备、发电设备、电机、变压器等电气的行业，都少不了电工级PI薄膜的应用，就比如风电、高铁、尤其是电动汽车行业，都是它的应用领域。
而电子级PI薄膜，则是 PI 薄膜目前的最大细分市场。
在我们使用的手机、笔记本电脑、Pad、数码相机、液晶显示屏等电子产品中，几乎所有的电子模块都需要用到大量的柔性印刷电路板FPC，而想要制造FPC，又需要柔性覆铜板FCCL作为加工基板材料。
而想要生产FCCL，电子级PI薄膜是必不可少的材料。
电子级PI薄膜作为一种优良的绝缘材料，可以与铜箔贴合构成FCCL的基板部分，同时也可覆盖于FPC表面起到保护作用。
未来随着5G 的发展，智能手机、平板电脑、智能汽车、无人机等消费类电子产品，都会用到大量的柔性印刷电路板，因此必然会为PI 膜的应用提供了新的市场增量。
目前全球 PI 薄膜的市场规模，每年保持在9%以上的增速。
聚酰亚胺薄膜生产工艺
那么聚酰亚胺以及聚酰亚胺薄膜的生产工艺又是怎样的呢？
想要合成聚酰亚胺，主要原料就是二元酐和二元胺。
这两种单体的优点是，原料来源广，合成也较容易。据不完全统计，已被用来合成聚酰亚胺的二酐有400多种，二胺则达到了上千种，因此被合成并进行研究的聚酰亚胺至少已达数千种。
而聚酰亚胺薄膜（PIF）的主要合成工艺有两种：一种合成方法是热亚胺化法，适用于生产电子级以下PI膜；另一种是化学亚胺化法，适用于电子级以上PIF的生产。
相比较热亚胺化工艺，化学亚胺化法所制备的PIF成品性能更佳，市场竞争力更强。国内目前90%生产厂家均采用热亚胺化法生产工艺，国外基本已经完成了化学亚胺化法替代热亚胺化法。
而二甲基甲酰胺（DMF）作为化学亚胺化法制备高端PIF的重要非质子极性溶剂，指标要求则更加严格，尤其是水分要求控制在100ppm以内。
大国角力聚酰亚胺薄膜
电子级PI薄膜价格高昂，行业进入难度大，目前仍属于高技术壁垒行业。
目前全球70%的产能集中在美国、日本、韩国等国家，主要由美国杜邦、日本东丽、日本钟渊化学、日本宇部兴产、韩国SKC等企业垄断。而又因其在市场应用的重要性，已经成为大国角力与比拼的重要筹码。
以日本为例，因为二战时日本强征韩国劳工的法律纠纷，2019年7月日本经济产业省宣布，通过出口管制限制日本企业向韩国出口3种高端材料：第一种是用于半导体清洗的高纯度氟化氢，第二种是光刻胶，第三种就是用于柔性OLED显示面板的氟聚酰亚胺。
而据传闻，杜邦公司为了防止我国获取聚酰亚胺薄膜的相关技术，不允许在生产环节使用中国国籍的人员。
2020年10月08日，美国杜邦公司就以“消光表面处理之聚酰亚胺膜与关于此膜之方法”的专利被侵权为由，起诉了中国台湾省聚酰亚胺生产商达迈科技，并请求其赔偿新台币650万元。
我在看过杜邦公司的专利池后，不得不佩服美国这些科技巨头在专利方面花的心思。作为人类在聚酰亚胺领域第一个吃螃蟹的公司，为了保护上面提到的这一项专利，杜邦就足足共布局了59个专利同族。
可见美国这些科技巨头的专利城池，是有多么的牢固了。
而根据全球及国内下游行业增速测算，2022年全球PI薄膜市场总规模将达24.5亿美元，中国国内PI膜市场的规模，预计将超过72亿元。
在电子级PI薄膜市场，我国目前严重依赖进口。这么大一块蛋糕，中国本土企业自然不能拱手让人。
那么中国企业到底有没有实力，与这些国外巨头展开竞争呢？
国产聚酰亚胺薄膜
不得不承认的是，我国PI薄膜行业确实是起步晚，目前国内约有70家PI薄膜生产企业，产能规模多在百吨上下，主要应用于低端市场。
随着我国对高端电子级PI薄膜需求的不断增加，国内企业也吹起了向高性能PI薄膜市场进军的号角。
目前国内已具有规模以上电子级PI薄膜生产能力的企业有时代新材、丹邦科技、瑞华泰、山东万达、无锡顺铉、安徽国风以及中国台湾地区的达迈科技、达胜科技等。
相信在不久的将来，中国在高端电子级聚酰亚胺薄膜领域逐渐实现进口替代的目标，将不再是梦想。
