国外聚酰亚胺薄膜工业发展概况

Development Situation of Polyimide Film Industry Abroad
Ren Xiaolong (Guilin Electrical Equipment Scientific Research Institute, Guilin 541004, China) Abstract: The industrial development course of major polyimide film manufacturers like American dupont (Kapton), Japan UBE(Upilex), Japan Kaneka(Apical) and Korea SKCKOLONPI was presented in terms of their manufacturing scale, product type, market distribution, industrial development, manufacturing technology. And the technology trends of polyimide film varieties were summarized. Key words: polyimide film; manufacturing scale; industry development; manufacturing technology
制造商 产线 T1 T2 T3 美国杜邦 a,b Kapton® T4 T5 T6 T1 T2 日本东丽-杜邦 Kapton® T3 T4 T5 T1 T2 T3 T4 T5 日本宇部兴产 cUpilex® T6 T7 T8 T9 T10 T11 T1 T2 T3 日本钟渊 （含美国钟渊高科 KHM） Apilex® T4 T5 T6 T8 T0 T1 韩国 SKC KOLON PI T2 T3 T4 1985 1998 2002 1985 1989 1998 2005 2007 1979 1983 1991 1993 2001 2002 2003 2006 2007 2008 2008 1984 1987 1990 1998 2001 2004 2012 2004 2006 2007 2005 2007 400 540 700 180 390 560 670 720 80 80 80 80 TAB 需求 150 150 液晶显示器需求 300 200 平板电视应用需求 300 300 液晶、 等离子电视等应用需求 300 200 400 200 600 600 600 主要生产 Apical NPI(2005 规划 T7 未实施) 600 40 300 600 柔性线路行业需求 300 300 试验产线 生产 APICAL AH， 应用 FPC 行业 APICAL AH 制造、 销售 APICAL AH 占 50% 电子信息业应用需要 Upilex R 试验产线 开发生产 Upilex R、 Upilex S 主要生产 Upilex S 柔性线路行业需求 生产、 溶剂回收新技术应用 电子信息行业发展需求 时间/年 1965 1970 1975 产能/吨 200 200 200 Kapton® H、 V、 F 型分别商业化
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厚度均匀性控制方法等都是严格保密的。据透露 杜邦公司采用流涎法 （循环钢带长 30 m， 宽 1.4 m） 。 制造过程对原材料的纯度要求很高， 工艺条件控制 很严格， 生产车间是封闭的， 整个生产过程全部自 动化控制， 实现无人操作。 “Kapton” 薄膜树脂的合成 主要采用均苯四甲酸二酐单体， 制造方法采用热亚 胺环化与化学亚胺环化两种方式， 分别应用于德克 萨斯州与俄亥俄州两个聚酰亚胺薄膜生产基地。 4.2 日本宇部兴产 （UBE） 4.2.1 发展历程 日本宇部兴产工业公司 [1-3,7,9,16-19] 在上世纪 80 年 代初研制成功一种新型线性聚酰亚胺即联苯型薄 膜， 包括 Upilex R、 Upilex S 和 Upilex C 型系列薄 膜， 打破了 “Kapton” 为代表的以 PMDA 与 DDE 为原 料制造聚酰亚胺薄膜独占市场 20 年的局面。二酐 组分是联苯四甲酸二酐， 二胺组分是二氨基二苯醚 或对苯二胺， 根据二胺结构的不同， 把与二氨基二 苯醚结合的定位 R 型， 与对苯二胺结合的定位 S 型。 宇部兴产独立开发型号为 Upilex R、 产能 100 万平方米/年 （合 80 吨/年） 的 PI 薄膜于 1983 年投产， 1985 年增加了一个型号 Upilex S。Upilex 最大宽度 1 016 mm， 共有三个型号： R 型、 S 型、 C 型， 厚度规格 25~125 µm （其中 R 型和 C 型各有 7 种规格） 。与 Kapton 相比， Upilex S 具有高耐热性、 较好的尺寸 稳定性和低吸湿性。 4.2.2 制造技术 联苯型聚酰亚胺薄膜的成型工艺技术采用日 本高分子研究所 1979 年研制成功的技术成果—— 流涎制膜。其特点是在合成过程中， 把聚酰胺酸先 酰亚胺化， 所得到的聚酰亚胺仍是可溶的， 然后溶 在特殊的溶剂中制膜， 制膜时仅让溶剂挥发出去即 可， 采用这种方法制成的薄膜， 表面缺陷小。 4.3 日本钟渊 （Kaneka） 4.3.1 发展历程 日本钟渊 [1-3,7,13] 最早于 1980 年开始实验室内研 究聚酰亚胺薄膜， 并成功开发出一种新型 “均苯” 型 PI 薄膜， 商品名为 “Apical” ， 1984 年在日本志贺建 立 第 一 条 APICAL 聚 酰 亚 胺 薄 膜 生 产 线 ， 并于 1985 年开始量产， 产品主要应用于 FPCS。 1986 年 建立美国 Allied-Signal 销售公司； 1988 年开发出具 有优越尺寸稳定性的 APICAL NPI 型号； 1989 年 Kaneka/Allied JV 公司在美国建立 （主要用于制造、
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国外聚酰亚胺薄膜工业发展概况
任小龙
（桂林电器科学研究院，广西 桂林 541004） 摘要 ： 从制造规模、 产品类型、 市场分布、 产业发展、 制造技术等方面介绍了美国杜邦 (Kapton)、 日本 UBE (Upilex)、 日本钟渊 Kaneka(Apical)以及韩国 SKC KOLON PI 聚酰亚胺薄膜主要制造商的工业发展历程， 并 总结说明了聚酰亚胺薄膜品种的发展技术动向。 关键词： 聚酰亚胺薄膜； 制造规模； 产业发展； 制造技术 中图分类号： TM215 文献标志码： A 文章编号： 1009-9239 （2012） 06-0034-05
， 1962 年芳香族聚酰亚胺开始在布法罗
[4]
试生产， 取名为 “H” 型薄膜 。1965 年在俄亥俄州的 塞克尔维尼建厂开始大规模生产， 并登记商品名为 “Kapton” ， “Kapton” 薄膜有 3 种类型： H 型、 F 型、 V 型， 到 1980 年， 生产有 3 种型号 20 多种规格 （7.5~ 125 µm） ,幅宽 1 500 mm。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%
是美苏两国为发展太空航空器所研发的材料， 经过 40 多年的发展， 已经成为电子、 电机领域重要的原 料之一， 应用于铁路机车牵引、 石油工业潜油、 矿用 电铲、 轧钢和起重等使用条件与环境恶劣场合的电 机绝缘， 还广泛应用于高温电缆、 消费电子产品、 核 电站、 太阳能光伏和风能， 以及国防军工、 原子能工 [1-4] 业、 宇宙空间技术等方面 。 随着科技日新月异的进步与工业技术的蓬勃 发展， PI 薄膜除具有符合各类产品的物性要求外， 还需具有高强度、 高韧性、 耐磨耗、 耐高温、 防腐蚀 等特殊性能， 能符合轻、 薄、 短、 小的设计要求。近 来 PI 薄膜在高阶 FPC、 LED、 电子通讯及光电显示 等产业的新应用使得新型 PI 材料的需求日益增多， 聚酰亚胺薄膜在工业发展上扮演着越来越重要的 角色。 1 简 介 聚酰亚胺是一种含有酰亚胺基的高分子材料，
注： a.杜邦 （美国） T2～T5 线产量是依据有关报道四条产线产能总量推算结果； b.杜邦 （美国） 产能中未统计台湾 （原太巨科 技） 产量； c.宇部兴产在美国产量未纳入统计。
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以分为 0.3 mil、 0.5 mil、 1 mil、 2 mil、 3 mil 及以上。 其中手机、 相机等手持式电子产品使用 0.5 mil 或以 下 更 薄 的 PI， 一 般 电 子 产 品、 汽车和覆盖膜使用 1 mil 厚的 PI， 补强板则使用较厚的 PI。 在材料业， PI 产业需要高技术、 高投资， 其产业 市场具有独占性特点， 迄今为止全球仅少数厂商垄 断此市场， 目前 PI 膜主要生产商包括 Dupont （杜 邦） 、 Kaneka （钟渊化学） 、 韩国 SKC、 Ube （宇部兴产） 等， 市 场 占 有 率 分 别 为 38% 、 30% 、 12% 及 12% 。 2010 年 PI 薄膜市场规模约为 7 000 吨(以 1 mil 产出 能力换算)， 年产值 68 亿元。 2011 年全球年产能约 8 700 吨， 年产值约 82 亿元， 在过去 11 年的发展历程 中， 全球 PI 薄膜产值年增长率约 10%~15% 。近来 随着 IT 产业的发展及各种器材的小型化及轻量化， PI 胶片需求量急剧增长， 到 2015 年市场规模有望达 到 10 000 吨， 年产值约 110 亿元。业内人士表示 PI 薄 膜年均增长率预计将达到 10% 以上， 从区域角度来 说， 韩国及中国市场预计会增长 15%以上。 4 4.1 4.1.1 发展历程 美国杜邦 （Dupont） 发展历程 自 1950 年起美国杜邦公司开始了耐高温聚合 物的研究
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引 言 聚酰亚胺 （PI) 薄膜为高耐热高分子材料， 早年
其主要由双胺类及双酐类反应聚合成聚酰胺酸 （PAA） 高分子， 再涂布成薄膜经过高温亚胺化脱水 形成。目前， 国外 PI 薄膜主要制造厂商均利用化学 催化剂的组合开发出聚酰胺酸的脱水反应即化学 环化法加工制造， 不仅生产效率可达经济规模， 产 品的物性也比传统的加热环化法好。 2 PI 产能 2012 年全球各大 PI 厂都陆续宣布扩产计划， 日 本 Kaneka 于 2012 年 4 月宣布在马来西亚兴建新增 产能达 600 吨的 PI 厂， 同时计划在 2016 年前投资 80 亿日元左右以进一步提高产能； 美国杜邦 2012 年 7 月宣布改造其俄亥俄州工厂现有生产线， 新增产 能 400 吨 。 全 球 各 大 PI 厂 的 产 能 发 展 历 程 详 见 表 1[4-10]。 市场概况 由于 PI 的优异物性与薄膜状优势， 其应用范围 较广。FPC 有通用型和特殊应用之分以及有不同的 高低等级， 因此 PI 除了浅黄色， 还有黑、 白及透明等 颜色， 例如 CCD 模块要求高像素， 要求不反光的黑 色， 也有厂家指定颜色做为产品的企业识别[10]。 根据应用在不同的终端电子产品， PI 膜厚度可 3
————————————— 收稿日期：2012-06-06 作者简介：任小龙(1982-)， 男， 陕西蒲城人， 工程师， 从事绝缘材料 开发以及制程研究工作， (电子信箱)renxiaolong_04@sina.com。
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备注
表 1 全球主要 PI 厂产能、 分布概况