PI膜的千億盛宴：助推5G，柔性時(shí)代關(guān)鍵材料

PI膜的千億盛宴：助推5G，柔性時(shí)代關(guān)鍵材料

導(dǎo)語：

柔性OLED引領(lǐng)顯示潮流，市場(chǎng)規(guī)?？焖贁U(kuò)大。OLED憑借柔性可折疊的特性，有望成為未來主流顯示技術(shù)。隨著三星、華為陸續(xù)推出可折疊手機(jī)，柔性O(shè)LED產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。根據(jù)IHS數(shù)據(jù)，2018年全球OLED柔性屏出貨量182百萬片，預(yù)計(jì)到2019年OLED柔性屏出貨量將達(dá)249百萬片，同比增長(zhǎng)36.81%。其中，可折疊OLED屏2019年預(yù)計(jì)出貨量1.5百萬片，未來5年復(fù)合增速在80%以上。

PI是目前*適合柔性顯示的材料

柔性O(shè)LED顯示是基于聚合物柔性基板制造，目前柔性O(shè)LED顯示技術(shù)正由曲面向可折疊、可卷曲方向發(fā)展。在這一發(fā)展進(jìn)程中，OLED顯示屏中不僅顯示單元需要實(shí)現(xiàn)柔性化，包括導(dǎo)電電極、觸屏單元在內(nèi)的其他功能層也需要柔性化，而實(shí)現(xiàn)柔性化的關(guān)鍵材料是聚酰亞胺薄膜。未來顯示屏幕采用可折疊或者可卷曲形式時(shí)，屏幕中的其他硬質(zhì)材料層也將陸續(xù)被聚酰亞胺（PI）或透明聚酰亞胺薄膜所取代。

圖片來源：IHS

聚酰亞胺具有6大特點(diǎn)：

（1）耐高溫：耐高溫達(dá)400℃以上，長(zhǎng)期使用溫度范圍-200~300℃，無明顯熔點(diǎn)。

（2）高絕緣性能：103Hz下介電常數(shù)4.0，介電損耗僅0.004~0.007，屬于F至H級(jí)絕緣材料。

（3）優(yōu)良的機(jī)械性能：未填充的塑料的抗張強(qiáng)度都在100Mpa以上。

（4）自熄性：聚酰亞胺是自熄性聚合物，發(fā)煙率低。

（5）無毒：聚酰亞胺無毒，并經(jīng)得起數(shù)千次**。

（6）穩(wěn)定性：一些聚酰亞胺品種不溶于有機(jī)溶劑，對(duì)稀酸穩(wěn)定，一般的品種不大耐水解。

圖片來源：IHS

柔性顯示方面，對(duì)比幾種常用的基底材料，PI材料具備明顯的優(yōu)勢(shì)。PET的形變量較大，但在長(zhǎng)期的彎折下會(huì)產(chǎn)生塑性變形。CPI的形變量大，性能*佳，作為柔性電極、觸控基板、顯示基板或蓋板的光學(xué)透明薄膜，需要能夠適應(yīng)高溫加工制程以及10萬次以上的耐彎折性能，而且要求高透明、低熱膨脹系數(shù)。目前透明聚酰亞胺薄膜是少有的能夠滿足這些高性能要求的有機(jī)薄膜材料。因此，布局智能手機(jī)折疊屏的柔性材料多采用CPI。

在聚合物領(lǐng)域，PI同樣展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。在AMOLED顯示器件制造過程中，為了制得高品質(zhì)的TFT背板，需要使用LTPS等制程，其工藝溫度往往超過350℃，這就需要作為柔性基板的聚合物光學(xué)薄膜材料能夠在該工藝溫度下保持良好的性能。傳統(tǒng)的聚合物光學(xué)薄膜，如PET（Tg~78℃）、PEN（Tg~122℃）等均無法滿足應(yīng)用需求。而PI可耐受高溫，同時(shí)具備良好的力學(xué)性能和耐化學(xué)穩(wěn)定性，是理想的柔性O(shè)LED材料。

柔性顯示為PI材料帶來千億市場(chǎng)

在剛性O(shè)LED向柔性O(shè)LED切換的過程中，部分材料由于其本身物理化學(xué)性質(zhì)上的局限已不再適應(yīng)柔性的需求。玻璃、ITO等材料固有的脆性使其難以滿足廣泛的新興應(yīng)用場(chǎng)景，而向性能更加優(yōu)異的PI進(jìn)行切換。

主要有以下變化：（1）玻璃基板切換為PI基板；（2）觸控的ITO+PET基膜切換為納米銀線+PI基膜；（3）玻璃或金屬蓋板切換為PI蓋板。除基板可用黃色PI外，觸控和蓋板均需用CPI，對(duì)光學(xué)屬性要求高。

圖片來源：IHS

PI基板的制造包含幾個(gè)步驟，首先在玻璃上涂布黃色PI漿料成膜，在400-450℃的高溫固化后做TFT，再蒸鍍OLED有機(jī)材料，封裝后進(jìn)行切割，*后從玻璃上剝離，則PI為OLED襯底膜。

在剛性面板中，ITO薄膜與OCA是實(shí)現(xiàn)觸控面板功能的核心材料。ITO薄膜通常是在PET膜或玻璃基板上濺射銦和錫。而在柔性面板中，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電薄膜則通常是在CPI膜上涂布納米銀。

圖片來源：華強(qiáng)微電子

根據(jù)IHS數(shù)據(jù)，2018年柔性基底用的PI的量達(dá)2687噸，預(yù)計(jì)2019年柔性基底所用的PI量將達(dá)3507噸，同比增長(zhǎng)31%。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，以京東方產(chǎn)能48k/月的6代線為例，考慮蓋板、觸控屏、基底三層材料均切換為PI材料，按每平米PI用量3公斤計(jì)算，僅京東方一條線的PI材料需求即達(dá)到4800噸。而全球柔性O(shè)LED產(chǎn)線的理論產(chǎn)能合計(jì)達(dá)3722萬平，滿產(chǎn)下對(duì)PI材料的需求量高達(dá)11.17萬噸。PI薄膜的市場(chǎng)價(jià)格達(dá)到每噸60-300萬元人民幣，其中雙軸向拉伸電子膜市場(chǎng)價(jià)格均在每噸100萬人民幣以上，而用于柔性顯示的CPI薄膜的價(jià)值量則更高。我們按均價(jià)每噸180萬元計(jì)算，PI材料的市場(chǎng)規(guī)模將在千億元以上。

高端PI膜依賴進(jìn)口，國(guó)際巨頭壟斷市場(chǎng)

PI薄膜屬于高技術(shù)壁壘行業(yè)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)PI薄膜需求快速增長(zhǎng)，潛力巨大，但國(guó)內(nèi)PI薄膜生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品大多用于電學(xué)絕緣，高端電子級(jí)PI嚴(yán)重依賴進(jìn)口，處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。PI合成難度極高、下游產(chǎn)品加工難度較大。在單體合成方面，盡管有相應(yīng)的單體商品化，但成本非常昂貴，例如六氟二酐每千克達(dá)上萬元；在聚合方法上，目前所用的二步法和一步法均使用高沸點(diǎn)的溶劑，價(jià)格高且后期難處理；在生產(chǎn)工藝上，浸漬法、雙軸拉伸法生產(chǎn)成本高，流延法成本相對(duì)低但污染性大。

PI在世界范圍內(nèi)呈寡頭壟斷局面，技術(shù)封鎖嚴(yán)密，全球產(chǎn)能主要由國(guó)外少數(shù)企業(yè)所壟斷。PI的研發(fā)和核心技術(shù)主要集中在國(guó)外，例如美國(guó)的杜邦公司，日本的宇部興產(chǎn)、鐘淵化學(xué)、東麗集團(tuán)、三井東亞，韓國(guó)的科隆、SKC公司等。其中杜邦、東麗、鐘淵和宇部4家企業(yè)占全球PI市場(chǎng)銷售總額的70%左右。

國(guó)內(nèi)對(duì)PI的研究起步較晚，始于1962年，經(jīng)過不懈的努力，已經(jīng)開發(fā)出聯(lián)苯型、均苯型、酮酐型、可溶性、無色透明性等多種PI品種。國(guó)內(nèi)的研發(fā)及關(guān)鍵技術(shù)主要集中在中國(guó)科學(xué)院、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所和相關(guān)高校等，以及桂林電科院、深圳瑞華泰、長(zhǎng)春高崎、山東萬達(dá)、江蘇亞寶、溧陽華晶、寧波今山電子、江陰天華、無錫高拓、江蘇先諾等公司。

PI行業(yè)快速發(fā)展，龍頭企業(yè)有望享受替代紅利

CPI克服了傳統(tǒng)聚酰亞胺薄膜帶有淺黃或深黃顏色的缺點(diǎn)，是聚酰亞胺品種中較新的一種，其優(yōu)異的熱學(xué)性能很好地滿足了光電材料新發(fā)展的需求，在柔性器件襯底膜等光電器件上具有重要作用。

CPI薄膜的工業(yè)化以三菱瓦斯、杜邦、三井化學(xué)、SKC、KOLON、東洋紡等為主要生產(chǎn)者。三菱瓦斯是最早商業(yè)化生產(chǎn)CPI薄膜的公司，SKC和KOLON也在積極研發(fā)CPI薄膜。

國(guó)內(nèi)在光學(xué)級(jí)透明聚酰亞胺薄膜領(lǐng)域相對(duì)落后，尚沒有企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)。但隨著整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展，不少企業(yè)在積極布局，通過持續(xù)的研發(fā)投入、技術(shù)引進(jìn)和吸收，提升制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)品的合理布局，未來有望在聚酰亞胺高端市場(chǎng)取得一席之地。國(guó)內(nèi)布局了PI膜的上市企業(yè)主要有丹邦科技、時(shí)代新材、國(guó)風(fēng)塑業(yè)、新綸科技、鼎龍股份等，隨著技術(shù)的不斷突破和產(chǎn)能的逐步落地，國(guó)產(chǎn)聚酰亞胺產(chǎn)品的品質(zhì)正逐步追趕國(guó)際水平，未來國(guó)產(chǎn)龍頭企業(yè)有望實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，享受市場(chǎng)紅利。

審核編輯 ：李倩