國內外聚酰亞胺薄膜比較
聚酰亞胺的市場及技術分析
2007年,全球聚酰亞胺(PI)的年消費量為6萬噸左右,美國、日本、歐洲是世界上聚酰亞胺最主要的消費市場。
2007年,美國、日本、歐洲聚酰亞胺的消費量分別約為1.8萬噸、1.6萬噸和0.7萬噸。
專家預測,世界對聚酰亞胺的需要將以每年6%的速度遞增,到2012年總消費量將達到約8萬噸。
2007年,全球聚酰亞胺(PI)的年消費量為6萬噸左右,美國、歐洲、日本是世界上聚酰亞胺最主要的消費市場。
2007年,美國、歐洲、日本聚酰亞胺的消費量分別約為1.8萬噸、1.6萬噸和0.7萬噸。
專家預測,世界對聚酰亞胺的需要將以每年6%的速度遞增,到2012年總消費量將達到約8萬噸。
PI是綜合性能最佳的有機高分子材料之壹,已廣泛應用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域,各國都在將聚酰亞胺的研究、開發及利用列入21世紀最有希望的工程塑料之壹。
由於聚酰亞胺在性能和合成化學上的特點,其應用也十分廣泛,聚酰亞胺有包括工程塑料、纖維、薄膜、先進復合材料、泡沫塑料、膠粘劑、分離膜、液晶顯示用的取向排列劑等數十種。
目前,聚酰亞胺在各個國家和地區消費構成有所不同,美國主要消費領域是塑料,占消費量的80%左右;歐洲主要消費領域是漆包線漆,占消費量的70%~80%;日本主要消費領域是薄膜和塑料,合計占消費量的95%左右。
高端纖維市場潛力大
在種類眾多的特種工程塑料中,由於聚酰亞胺的耐高溫性能、抗拉強度均優於同類產品,因此價格也相對較貴。
但對性能要求不高的領域,如果使用PI替代其他材料,依然存在壹定的困難。
據不完全統計,目前世界上聚酰亞胺的主要生產廠家約有50家,主要的生產廠家有美國杜邦公司、日本三井東亞公司以及日本宇部興產公司等。
據了解,同聚酰亞胺纖維競爭的纖維品種主要有:PTFE(聚四氟乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、玻纖、Nomex(芳綸)。
各纖維由於性能不同,應用領域及應用環境也不盡相同,但從相關性能來看PI纖維競爭優勢明顯。
高溫濾料主要應用於環保行業的袋式除塵領域,主要與鋼鐵、冶金、水泥、化工行業以及電力和垃圾焚燒爐等有密切關系,而袋式除塵替代電除塵是大勢所趨。
隨著國家對環保的日益重視, *** 和民間資本在這壹領域的投入越來越大,環保產業因而呈現出了高速發展的態勢。
相比2008年,2009年高溫過濾材料大幅增加,尤其是高端產品發展較快。
2008年,我國濾料總產量中低端濾料約占40%,中端濾料約占40%,高端濾料約占20%,未來發展空間巨大。
薄膜市場仍將高速增長
在我國的PI產品中,90%以上是薄膜。
截至2009年,Pl薄膜規模達到約4700噸/年,生產廠家在40家以上,年產量達到2000~3000噸。
國內90%以上企業都采用普通流延法,產品低端,主要應用於絕緣材料和柔性覆銅板(FCCL)兩大領域。
目前,我國90%以上的Pl薄膜應用於絕緣材料領域,年消費量2000~3000噸,應用領域包括機車、電機、核電設備絕緣、耐高溫電線電纜、揚聲器音圈骨架、電磁線、耐高溫導線、耐高溫壓敏膠帶、絕緣復合材料等,對PI薄膜質量要求不高。
柔性覆銅板是廣泛應用於電子工業、汽車工業、信息產業和各種國防工業所用撓性印刷電路板(FPC)的主要材料。
在該領域,PI薄膜主要用做絕緣基膜,此外還可用做FPC高溫膠帶。
在家電下鄉、3G通訊、信息家電及汽車電子等方面的高速增長,都成為了推動FCCL市場發展的動力。
然而,我國FCCL領域應用的PI薄膜85%以上依賴進口,年進口量為800~900噸。
國內僅漂陽華晶、江陰天華科技、無錫高拓和山東萬達微電子材料公司等廠家能生產。
以電子領域的12.5nmPI雙向拉伸薄膜為例,我國企業最高報價是每千克1500元左右,壹般報價只有幾百元,而美國杜邦、日本宇部興產公司報價在3000元以上。
在絕緣材料領域,國產PI薄膜價格壹般在每千克10~30元,而進口產品價格在1800~3000元。
隨著中國電子工業的快速發展,預計未來幾年我國PI薄膜市場將以年均12%以上的速率快速增長,2013年我國PI薄膜需求量將達5000噸左右。
產能不足成本高
聚酰亞胺品種繁多、形式多樣,在合成上具有多種途徑,因此可以根據各種應用目的進行選擇,這種合成上的易變通性也是其他高分子材料所難以具備的。
從歷史文獻的研究中,由於各國對聚酰亞胺的詳細情況披露有限,所以成本數據並不透明。
從深圳惠程相關資料中可以看出,聚酰亞胺的原料構成主要有二酐、二胺、異構二酐、二甲基乙酰胺、去離子水等。
其中,目前國內二酐即均苯四甲酸二酐(PMDA)的生產方法多采用均四甲苯以釩鈦氧化物為催化劑。
國內PMDA生產廠家雖有幾家,但產能不足萬噸。
市場缺口仍然需要進口,均酐生產主要集中在杜邦、赫司特等少數大公司。
據了解,目前國內PMDA報價在5.2萬~5.6萬元/噸不等,而噸聚酰亞胺需原料為0.5噸左右。
二胺即二苯醚二胺(又稱二氨基二苯醚,ODA),主要用作聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、環氧樹脂的原料和交聯劑。
目前,國內ODA生產量不大,全年大約1000多噸,價格約為7.8萬元/噸。
另外,異構二酐包括異構BP鄄DA、異構ODPA、異構TDPA等。
而二甲基乙酰胺(DMAC)是無色透明的可燃液體,主要用於耐熱合成纖維、塑料薄膜、塗料、醫藥、丙烯腈紡絲的溶劑,目前市場報價在1.08萬元/噸。
根據上述各單項成本的估算,噸聚酰亞胺成本為8萬元/噸左右。
生產新技術成功面世
聚酰亞胺產品可用於汽車和飛行器發動機、通訊儀器、建築機械、工業機械、商用設備、電子電器和微電子、分析和醫療設備以及傳輸和紡織設備等領域。
由於其昂貴的價格,依然對部分應用領域具有擠出效應。
長春應用化學研究所開發的聚酰亞胺及制品合成新工藝,改變了傳統聚酰亞胺的合成方法,開辟了壹條新的氯代苯酐合成聚酰亞胺反應途徑。
經綜合測算,新加工工藝可使聚酰亞胺的生產成本降低30%以上。
目前,世界上只有美國通用電氣(GE)公司采用以硝基酞酰亞胺為原料生產聚醚酰亞胺,其規模已經達到萬噸級。
但是,以硝基酞酰亞胺生產聚醚酰亞胺路線存在有大量廢酸,提純使用有機溶劑,難以用直接法合成聚酰亞胺,副產物是產生對反應不利並汙染環境的亞硝酸鈉,且存在不能生產聯苯二酐等缺點。
而采用氯代苯酐路線,這些缺點全部可以克服,因此可以認為氯代苯酐路線是目前世界上產生聚酰亞胺最先進和最經濟的路線。
聚酰亞胺定義
聚酰亞胺是分子結構含有酰亞胺基團的芳雜環高分子化合物,英文名Polyimide(簡稱PI),可分為均苯型PI、可溶性PI、聚酰胺-酰亞胺(PAI)和聚醚亞胺(PEI)四類。
PI是綜合性能最佳的有機高分子材料之壹,耐高溫達400℃以上,長期使用溫度範圍-200℃~300℃,無明顯熔點,具有高絕緣性能。
另外,PI作為壹種特種工程材料,已廣泛應用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域,各國都在將聚酰亞胺的研究、開發及利用列入21世紀最有希望的工程塑料之壹。
聚酰亞胺性能
聚酰亞胺樹脂的綜合性能非常優秀,它具有抗腐蝕、抗疲勞、耐高溫、耐磨損、耐沖擊、密度小、噪音低、使用壽命長等特點。
聚酰亞胺類型
由於聚酰亞胺在性能和合成化學上的特點,其應用也十分廣泛,聚酰亞胺的形態也達數10種之眾。
但我們主要分析5種形態:工程塑料、纖維、薄膜、先進復合材料、泡沫塑料。
其他形態包括泡沫塑料、膠粘劑、分離膜、液晶顯示用的取向排列劑等。
主要產品
工程塑料:工程塑料分為熱塑性和熱固性樹脂兩大類。
熱塑性聚酰亞胺材料由於它的不熔性質,影響了這類高性能材料的廣泛應用。
而熱固性工程塑料融優良的加工成型性能和高性能於壹體。
其中,聚酰亞胺特種工程塑料具有較高的玻璃化轉變溫度(243℃)和熔點(334℃),負載熱變型溫度高達316℃,可在250℃下長期使用;PI樹脂不僅耐熱性比其他耐高溫塑料優異,而且具有高強度、高模量、高斷裂韌性以及優良的尺寸穩定性。
纖維:聚酰亞胺纖維又被稱為芳酰亞胺纖維,分為普通耐熱和高強度兩類。
前者用於高溫介質的過濾材料、主要電纜護套、消防服等。
後者的力學性能可達到碳纖維水平,是先進復合材料的增強劑,也可以用於防彈背心及其他防護盾甲。
目前,用於制造高溫過濾材料應用廣泛且迫切。
其中,國內市場廣泛使用的袋式除塵裝置的核心關鍵——耐高溫濾料,普遍應用的是底端的PPS纖維,高端的聚酰亞胺纖維全部進口。
薄膜:1961年美國杜邦首次生產出PI薄膜,目前世界PI薄膜生產技術主要集中於三大生產商:美國杜邦、日本宇部興產和日本鐘淵化學。
先進復合材料:聚酰亞胺復合材料是目前最耐高溫的樹脂基復合材料,主要應用於航空航天等。
泡沫塑料:聚酰亞胺泡沫塑料是聚合物中熱穩定性最好的泡沫材料之壹,長期可耐250℃~300℃的溫度,短時可耐400℃~500℃的高溫。
自從20世紀70年代開發成功以來,已有近40年的發展歷史。
聚酰亞胺泡沫塑料按結構可分為熱固性聚酰亞胺泡沫、熱塑性聚酰亞胺泡沫兩類。
從全球範圍來看,掌握聚酰亞胺核心技術並進行產業化的生產商只有奧地利Evonic公司,而且公司利用二酐和二胺合成聚酰亞胺的工藝相比Evonic成本更低,技術的排他性、市場的不充分競爭、壹體化程度造就了公司的稀缺性。