什么是聚酰亚胺（PI）
聚酰亚胺（Polyimide，PI）是指分⼦结构主链中含有酰亚胺结构的⾼分⼦聚合物，聚酰亚胺是⼀个⾮常庞⼤的家族，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，被誉为“⼆⼗⼀世纪最有希望的⼯程塑料之⼀”，有“解决问题的能⼿”之称，可以说“没有聚酰亚胺就不会有今天的微电⼦技术”，其性能居于⾼分⼦材料⾦字塔的顶端。
聚酰亚胺材料将⾼分⼦材料的平均使⽤温度提⾼了100℃以上，已经成为⽬前能够实际使⽤的耐⾼温性能最好的⾼分⼦材料。
聚酰亚胺的应⽤领域
聚酰亚胺的优异性能及出⾊的加⼯性能使其能通过多种⽅式制成不同的产品并应⽤与各个不同的领域之中。在众多的聚合物中，聚酰亚胺是唯⼀具有⼴泛应⽤领域并且在每⼀个应⽤领域都显⽰出突出性能的聚合物。
希尔斯
聚酰亚胺性能特点
聚酰亚胺材料⽤途⼴泛，分别以薄膜、纤维、光敏材料、泡沫和复合材料应⽤于柔性屏幕、轨道交通、航空航天、防⽕材料、光刻胶、电⼦封装、风机叶⽚、军舰、汽车等若⼲领域。 01|聚酰亚胺薄膜（PI膜）
在聚酰亚胺所有的应⽤中，聚酰亚胺薄膜（PI 膜）是最早进⼊商业流通领域且⽤量最⼤的⼀种。聚酰亚胺薄膜是⽬前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，⼴泛应⽤与航空航天、微电⼦、原⼦能、电⽓绝缘、液晶显⽰、膜分离技术等各个领域。由于其价格⾼昂，技术壁垒⾼，性能优异，聚酰亚胺薄膜⼜被称为“黄⾦薄膜”。聚酰亚胺薄膜与碳纤维、芳纶纤维⼀期，被认为是制约我国发展⾼技术产业的三⼤瓶颈性关键⾼分⼦材料。
聚酰亚胺薄膜应⽤领域图
质壁分离聚酰亚胺薄膜的技术难度和价格梯次图
根据国家新材料产业发展战略咨询委员会的《“⼗三五”新材料发展报告》，2017 年全球 PI 薄膜的市场规模为 15.2 亿美元，预计 2022 年全球 PI 薄膜将达到 24.5 亿美元。其中，电⼦显⽰、柔性印刷电路（FPC）和导热⽯墨膜将成为全球聚酰亚胺薄膜市场规模最⼤、增长最快的应⽤领域。⽬前，美国 、欧洲、⽇本是世界上聚酰亚胺最主要的消费市场，如美国主要消费领域是塑料；⽇本主要消费领域是薄膜和塑料；⽽未来亚太地区将会是最主要的增长市场，中国、印度、⽇本和韩国是这⼀地区的 PI 薄膜市场的主⼒。
国内PI膜国产化历程⽰意图
⽬前，PI 膜⾼端产品国产化进程加快，电⼦级以下PI 薄膜已实现国产⾃给⾃⾜，电⼦级及以上PI 薄膜市场仍主要由海外公司⽠分。随着国内化学亚胺法⽣产线的逐渐落地，国内⼚商将参与分享⾼端市场近百亿市场。相信未来随着挠性覆铜板市场保持⾼增速，以及OLED 快速普及对柔性衬底需求的提升，⾼端电⼦级PI 薄膜市场将处于快速扩张期。
02|聚酰亚胺纤维（PI 纤维）
聚酰亚胺纤维是⼀种重要的⾼性能纤维。其耐⾼温聚酰亚胺纤维是⽬前使⽤温度最⾼的有机合成纤维之⼀，可以在250~350℃使⽤，在耐光性、吸⽔性、耐热性等⽅⾯与芳纶和聚苯硫醚纤维相⽐都更为优越，⾼性能聚酰亚胺纤维的强度⽐芳纶⾼出约1 倍，是⽬前⼒学性能最好的有机合成纤维之⼀。
贝尔不等式聚酰亚胺纤维因其优异的机械性能和耐⾼温性能，在很多领域均有重要的作⽤，主要包括以下⼏个⽅⾯：
（1）航空航天：轻质电缆护套、耐⾼温特种编织电缆、⼤⼝径展开式卫星天线张⼒索等。
（2）环保领域：⼯业⾼温除尘过滤材料。
（3）防⽕材料：耐⾼温阻燃特种防护服、防寒服、赛车防燃服等。
聚酰亚胺纤维⽬前售价较⾼，⽬前主要以其独特的低温适⽤性（胜任外太空-100℃以下温度环境）⽤于航空航天领域，随着未来环保标准的要求逐渐提⾼，未来聚酰亚胺纤维在⼯业除尘滤料中的应⽤将逐渐放⼤。⽬前燃煤锅炉烟⽓约 80%采⽤静电除尘器，在严格的排放标准下，袋式除尘器将逐渐静电除尘器，聚酰亚胺纤维作为最为优异的滤料，仅在⽕电⼚中，我国未来的年需求量就将有望达到1000 吨/年。
聚酰亚胺阻燃⾐
聚酰亚胺纤维的开发最早由美国和⽇本主导，但因为种种原因，⽬前在美国和⽇本均未见聚酰亚胺纤维的产业化。⽬前真正实现产业化⽣产并销售的耐⾼温聚酰亚胺纤维只有德国Evonik 的P84®纤维和我国长春⾼琦的轶纶®纤维，其中Evonik 的产能为约为 1400吨/年，长春⾼琦的产能约为 540 吨/年。长春⾼琦在聚酰亚胺纤维技术上的突破解决了我国军事及航空航天领域对于聚酰亚胺需求问题。
由于PI 纤维耐热性能、机械性能优异，是航空航天和军⽤飞机等重要领域的核⼼配件材料，其在军⽤
市场的应⽤具备不可替代性。在商⽤领域，PI 纤维在环保滤材、防⽕材料等应⽤⽬前正处于孕育期，未来有望为PI 纤维增添新活⼒。
03|PI/PMI泡沫
PI/PMI泡沫是最为优异的结构泡沫芯材，除军⽤外，在豪华游轮、快艇、液化天然⽓船上也有⼴泛应⽤。
聚酰亚胺泡沫可分为三类：（1）与⼀般聚酰亚胺相同，将酰亚胺作为主链的泡沫材料，使⽤温度达到300℃以上（PI 泡沫）（2）酰亚胺环以侧基⽅式存在的泡沫材料（PMI泡沫）（3）将热不稳定的脂肪链段引⼊聚酰亚胺中在⾼温下裂解⽽得到的纳⽶泡沫材料。
聚酰亚胺泡沫材料属于先进功能材料，已越来越多地应⽤在航空航天、远洋运输、国防和微电⼦等⾼新技术领域中的隔热、减震降噪和绝缘等关键材料。
PI/PMI 泡沫：受益军舰建造⾼潮，迎“蓝海”时代。PI 泡沫⽬前最为重要的应⽤为舰艇⽤隔热降噪材料，⽬前我国海军正处于第三次建船⾼潮，PI 泡沫作为新型战舰中的⾸选隔热降噪材料，需求快速提升。聚甲基丙烯酰亚胺泡沫（简称PMI），是⽬前综合性能最优的新型⾼分⼦结构泡沫材料，是⼀种⾼⽐强度、⾼⽐模量、⾼闭孔率、⾼耐热性的⾼性能复合材料泡沫芯材，具有轻质、⾼强、耐⾼/低温
等特点。此外PMI泡沫作为最为优异的结构泡沫芯材，⼴泛⽤于风机叶⽚，直升机叶⽚，航空航天等领域中，其对于PET 泡沫的替代趋势明确，市场空间⼴阔。
PI泡沫耐热性强、阻燃性好、不产⽣有害⽓体，易于安装，是应⽤⼴泛的隔热降噪材料。⽬前，美国海军已把PI 泡沫⽤作所有⽔⾯舰艇和潜艇的隔热隔声材料，INSPEC 公司⽣产的SOLIMIDE 泡沫已被超过 15 个国家制定⽤于海军船舶的隔热隔声体系。在民⽤船，如豪华游轮、快艇、液化天然⽓船上也有⼴泛应⽤。
风机叶⽚结构图
与 PI 泡沫相似，PMI 泡沫的应⽤同样⼗分⼴泛。PMI泡沫的典型应⽤包括：
（1）结构泡沫芯材：优异的抗⾼温压缩性，使其作为芯材⼴泛应⽤于风机叶⽚、航空、航天、舰船、运动器材、医疗器械等领域；
（2）宽频透波材料：低介电常数及损耗使其⼴泛应⽤于雷达、天线等领域；
（3）隔热隔⾳材料：⾼速机车、轮胎、⾳响等。
⽬前在飞机结构中芯材通常使⽤铝蜂窝或 NOMEX®蜂窝，其具有压缩模量⾼和重量轻的优点，通常
与碳/玻璃纤维预浸料⼀起使⽤，常见的结构有机翼前缘、⽅向舵、起落架舱门、翼⾝和翼尖整流罩等。但蜂窝夹芯材料需要⾼昂的维护修理费⽤，泡沫芯材是理想的替代品。
NOMEX®蜂窝、铝蜂窝、泡沫芯材图
经过近年来的研究，PMI泡沫逐渐被确认为最为优秀的泡沫芯材，其具有优秀的耐蠕变性能、耐热性以及耐久性。⽬前PMI泡沫作为结构泡沫芯材已经⼴泛应⽤于风机叶⽚、直升机桨⽚、飞机制造等领域中。
据估计，到 2024 年，全球聚酰亚胺泡沫使⽤量将达到 5 万吨以上，市场容量有望达到 20亿美元。
对于国内市场⽽⾔，⽬前较为确定的下游市场为舰艇及飞机⽤隔热减震降噪材料。我国⽬前正处于第三次军舰建造⾼潮，军舰数量增长迅速，且随着我国对于“蓝⽔海军”的需求⽇益迫切，我国海军军舰亟待更新换代，聚酰亚胺泡沫作为性能优异的新型军舰⽤材料，市场空间⼴阔，未来市场空间或达到数⼗亿。
国外的 PI/PMI 泡沫最早由 NASA 进⾏研究并⽣产⽤于军⽤，随后 Sordal、杜邦、Evonic、InspectFoam 等⼚商同样研制出了相应出了相应的产品，其中 Evonic 公司的 Rohacell®系列 PMI 泡沫及 Solimide®系列 PI 泡沫是⽬前市场上使⽤最多的两个品种。
⽬前国内的聚酰亚胺泡沫的主要⽣产企业有中科院宁波材料所，青岛海洋，康达新材和天晟新材等。其中中科院宁波材料所已搭建了聚酰亚胺微发泡粒⼦中试设备；青岛海洋与康达新材聚酰亚胺产品性能已⾛在国内同⾏前列。
04|PI 基复合材料
纤维增强复合材料是镁铝合⾦之后的新⼀代轻量化材料，以聚酰亚胺作为树脂基的复合材料耐⾼温和拉伸性能出⾊，应⽤⼗分⼴泛。聚酰亚胺树脂基复合材料具备聚酰亚胺⾼耐热性、优异的⼒学性能、介电性能、耐溶剂性能等特点，是⽬前使⽤温度最⾼的树脂基复合材料，在航空（尤其是航空发动机）、航天等领域得到了⼴泛的应⽤。
经过近40 年的发展，聚酰亚胺耐⾼温树脂基复合材料已经发展出了四代复合材料，使⽤温度不断得到提升，⽬前最先进的第四代聚酰亚胺树脂基复合材料能够在 450℃下长时间使⽤。
⽬前我国聚酰亚胺复合材料应⽤和研发还在追赶中，中航⼯业复合材料公司等企业已经能够⽣产第三代树脂产品。
超级电容器另外，随着碳纤维产业的逐渐成熟，碳纤维增强复合材料需求增长明显，聚酰亚胺+碳纤维的组合作为最为优异的复合材料组合之⼀，在抢占⾼端市场⽅⾯优势明显。
05|PSPI（光敏聚酰亚胺）
核⼼技术国外掌控，国内市场需求依赖进⼝，国产化进程任重道远。机械化战争
光敏聚酰亚胺（PSPI）是⼀类在⾼分⼦链上兼有亚胺环以及光敏基因，集优异的热稳定性、良好的机械性能、化学和感光性能的有机材料。
光敏聚酰亚胺在电⼦领域主要有光刻胶及电⼦封装两⼤作⽤，在光敏聚酰亚胺中添加上增感剂、稳定剂等就可以得
到“聚酰亚胺光刻胶”。
PSPI 光刻胶相⽐于传统光刻胶，⽆需涂覆光阻隔剂，能⼤幅缩减加⼯⼯序。同时PSPI 也是重要的电⼦封装胶，光敏聚酰亚胺作为封装材料可⽤于：缓冲涂层、钝化层、α射线屏蔽材料、层间绝缘材料、晶⽚封装材料等，同时还⼴泛应⽤于微电⼦⼯业中，包括集成电路以及多芯⽚封装件等的封装中。
光敏聚酰亚胺的另⼀作⽤是作为先进电⼦封装树脂。随着电⼦产品⼩型化、薄膜化、⾼性能化、多功能化、⾼可靠性和低成本化，市场需求使得集成电路封装密度增加，对于IC 封装材料的要求也⽇益提⾼。随着⼤芯⽚时代的到来，原有的⾦属、陶瓷材料封装⼯艺技术受到了极⼤的冲击，以环氧树脂、
聚酰亚胺树脂等为代表的电⼦封装材料正逐渐崛起成为重要的IC 封装材料。
光敏聚酰亚胺作为封装材料可⽤于：缓冲涂层、钝化层、α射线屏蔽材料、层间绝缘材料、晶⽚封装材料等，同时还⼴泛应⽤于微电⼦⼯业中，包括集成电路（ICs）以及多芯⽚封装件（MCPs）等。
国内PSPI⾏业起步晚，⽬前对于PSPI的研发、⽣产以及应⽤⽅⾯，远落后于⽇本、美国等国家，我国PSPI市场需求⼤多依赖进⼝。当前，在全球市场中，PSPI市场主要由美⽇合资的HDM公司、⽇本东丽公司掌控，其中⽇本东丽是全球中正性PSPI产品市场化最成功的企业之⼀，其正性产品被应⽤在微电⼦封装、光电⼦封装等多个领域。
当前国内企业对于PSPI不断深⼊，部分企业已经掌握⽣产技术。当前，布局PSPI研发、⽣产的本⼟企业有瑞华泰薄膜科技、时代新材、奥神新材、惠程科技、国风塑业等。
结束语
聚酰亚胺⾏业的门槛较⾼，存在⾼技术壁垒。由于聚酰亚胺相关材料在航空航天、军事、⾼端电⼦等敏感领域有着难以替代的作⽤，国外的⼤多数聚酰亚胺原材料、技术和产品对我国实⾏严格封锁。虽然国内企业已经在努⼒追赶中，但我们国产化并量产的⾼端产品与国外先进⽔平仍有不⼩差距。因此，⼤⼒发展聚酰亚胺相关产品⼗分迫切，任重道远！
■来源｜中国⽯油和化⼯⼤数据
■编审｜有料先⽣，Mr_youliao
■参考资料girls kingdom
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