稀缺的PI薄膜掀起千亿盛宴,龙头企业如何享受替代红利?

材料文献解读 2023-09-01
2261 字丨阅读本文需 6 分钟

近日,瑞华泰募投嘉兴1600吨新产能项目建设于2020年9月正式动工,截至目前各项建设进度基本按计划实施,厂房建设工程已基本完成,4条主生产线和各工厂系统安装工作已完成,预计部分产线将于今年下半年陆续投入使用。

另外2条主生产线正在安装中,争取四季度具备调试条件。公司将结合市场需求变化,在保持既有产品结构相对稳定的情况下,适时向新能源业务、电子类PI薄膜倾斜更多研发上线和生产制造资源。

1、PI具有6大特点

(1)耐高温:耐高温达400℃以上,长期使用温度范围-200~300℃,无明显熔点。

(2)高绝缘性能:103Hz下介电常数4.0,介电损耗仅0.004~0.007,属于F至H级绝缘材料。

(3)优良的机械性能:未填充的塑料的抗张强度都在100Mpa以上。

(4)自熄性:聚酰亚胺是自熄性聚合物,发烟率低。

(5)无毒:聚酰亚胺无毒,并经得起数千次**。

(6)稳定性:一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂,对稀酸稳定,一般的品种不大耐水解。

2、PI在新能源汽车市场的应用情况

因PI优良的耐热性、绝缘性与阻燃性,其在动力汽车的三电系统都有潜在应用空间。

PI可以作为电动汽车动力电池组的包裹性材料,起到阻燃隔热作用,为潜在事故的车主赢得逃生时间;又可以做新一代复合集流体,解决超薄铜箔、铝箔防刺穿的问题。

PI薄膜还可以减薄电动机主绝缘材料厚度,提高电机的槽满系数及功率。在汽车电控系统中,随着汽车电动化、智能化的发展趋势,PI可以作为车载线路板基材,越来越多应用于显示模组、传感器和动力控制系统模组。与当初电气化进程推动PI的应用发展类似,随着新能源汽车动力电池从400V朝800V再到1200V的超级快充方向发展和部分头部车企的出海战略引领,必然追求更高耐温等级、绝缘等级和安全等级的材料。

目前看来,PI是较为符合需求的一类材料,未来有望逐步拓展在新能源汽车领域的应用空间。

3、5G/6G通讯的发展会给PI带来的应用机遇

7月1日起,工信部明确标准,5G/6G均采用6GHz频段,沉寂了几年的5G/6G建设可能会加快。消费电子是拉动消费的重要力量,应对5G/6G高频高速柔性线路板将为MPI打开新的增量需求。

6月30日,工信部发布《制造业可靠性提升实施意见》,意见涉及到与聚酰亚胺相关的重点材料包括:高频高速线路板基材、新型显示专用材料、光伏电池材料、锂电关键材料、电子封装材料等。相信聚酰亚胺作为战略基础材料,在政策支持、市场牵引、产业链共同努力下将步入更快的发展轨道。

4、柔性显示为PI材料带来千亿市场

在刚性OLED向柔性OLED切换的过程中,部分材料由于其本身物理化学性质上的局限已不再适应柔性的需求。玻璃、ITO等材料固有的脆性使其难以满足广泛的新兴应用场景,而向性能更加优异的PI进行切换。

主要有以下变化:(1)玻璃基板切换为PI基板;(2)触控的ITO+PET基膜切换为纳米银线+PI基膜;(3)玻璃或金属盖板切换为PI盖板。除基板可用黄色PI外,触控和盖板均需用CPI,对光学属性要求高。

PI基板的制造包含几个步骤,首先在玻璃上涂布黄色PI浆料成膜,在400-450℃的高温固化后做TFT,再蒸镀OLED有机材料,封装后进行切割,*后从玻璃上剥离,则PI为OLED衬底膜。

在刚性面板中,ITO薄膜与OCA是实现触控面板功能的核心材料。ITO薄膜通常是在PET膜或玻璃基板上溅射铟和锡。而在柔性面板中,对应的导电薄膜则通常是在CPI膜上涂布纳米银。

根据IHS数据,2018年柔性基底用的PI的量达2687吨,预计2019年柔性基底所用的PI量将达3507吨,同比增长31%。长远来看,以京东方产能48k/月的6代线为例,考虑盖板、触控屏、基底三层材料均切换为PI材料,按每平米PI用量3公斤计算,仅京东方一条线的PI材料需求即达到4800吨。而全球柔性OLED产线的理论产能合计达3722万平,满产下对PI材料的需求量高达11.17万吨。PI薄膜的市场价格达到每吨60-300万元人民币,其中双轴向拉伸电子膜市场价格均在每吨100万人民币以上,而用于柔性显示的CPI薄膜的价值量则更高。我们按均价每吨180万元计算,PI材料的市场规模将在千亿元以上。

5、高端PI膜依赖进口,国际巨头垄断市场

PI薄膜属于高技术壁垒行业,目前国内市场PI薄膜需求快速增长,潜力巨大,但国内PI薄膜生产厂家的产品大多用于电学绝缘,高端电子级PI严重依赖进口,处于供不应求的状态。PI合成难度极高、下游产品加工难度较大。在单体合成方面,尽管有相应的单体商品化,但成本非常昂贵,例如六氟二酐每千克达上万元;在聚合方法上,目前所用的二步法和一步法均使用高沸点的溶剂,价格高且后期难处理;在生产工艺上,浸渍法、双轴拉伸法生产成本高,流延法成本相对低但污染性大。

PI在世界范围内呈寡头垄断局面,技术封锁严密,全球产能主要由国外少数企业所垄断。PI的研发和核心技术主要集中在国外,例如美国的杜邦公司,日本的宇部兴产、钟渊化学、东丽集团、三井东亚,韩国的科隆、SKC公司等。其中杜邦、东丽、钟渊和宇部4家企业占全球PI市场销售总额的70%左右。

国内对PI的研究起步较晚,始于1962年,经过不懈的努力,已经开发出联苯型、均苯型、酮酐型、可溶性、无色透明性等多种PI品种。国内的研发及关键技术主要集中在中国科学院、长春应用化学研究所和相关高校等,以及桂林电科院、深圳瑞华泰、长春高崎、山东万达、江苏亚宝、溧阳华晶、宁波今山电子、江阴天华、无锡高拓、江苏先诺等公司。

6、PI行业快速发展,龙头企业有望享受替代红利

CPI克服了传统聚酰亚胺薄膜带有浅黄或深黄颜色的缺点,是聚酰亚胺品种中较新的一种,其优异的热学性能很好地满足了光电材料新发展的需求,在柔性器件衬底膜等光电器件上具有重要作用。

CPI薄膜的工业化以三菱瓦斯、杜邦、三井化学、SKC、KOLON、东洋纺等为主要生产者。三菱瓦斯是最早商业化生产CPI薄膜的公司,SKC和KOLON也在积极研发CPI薄膜。

国内在光学级透明聚酰亚胺薄膜领域相对落后,尚没有企业能够实现规模化量产。但随着整个行业的快速发展,不少企业在积极布局,通过持续的研发投入、技术引进和吸收,提升制造技术和产品质量,实现技术和产品的合理布局,未来有望在聚酰亚胺高端市场取得一席之地。国内布局了PI膜的上市企业主要有丹邦科技、时代新材、国风塑业、新纶科技、鼎龙股份等,随着技术的不断突破和产能的逐步落地,国产聚酰亚胺产品的品质正逐步追赶国际水平,未来国产龙头企业有望实现进口替代,享受市场红利。

文章来源: 光学薄膜前沿, 瑞华泰

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