聚酰亚胺薄膜PI膜行业分析报告.docx
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聚酰亚胺薄膜PI膜行业分析报告
2019年聚酰亚胺薄膜PI膜行业分析报告
2019年2月
目录
一、PI膜性能优越,市场空间广阔4
1、PI膜的基本性能和重要性4
2、PI薄膜的应用市场和种类5
二、电子显示需求:
技术发展打开PI膜市场空间8
1、柔性AMOLED产能催生PI膜需求8
2、需求增量短期看PI浆料,长期看CPI硬化膜11
(1)短期PI膜需求增长主要来自柔性AMOLED的衬底基板11
(2)作为折叠手机的触控基膜,透明聚酰亚胺薄膜(CPI膜)有望替代COP基膜需求12
(3)作为折叠手机的柔性盖板,CPI硬化膜技术难度大12
(4)CPI硬化膜市场空间大,技术壁垒较高13
三、挠性电路板(FCCL)需求:
PI膜进口替代空间大14
1、PI膜主要用作FCCL的绝缘基膜和覆盖膜,需求量较大14
2、海外依赖度高,PI薄膜进口替代空间较大16
四、导热石墨膜需求:
5G有望催生更大市场17
1、导热石墨膜是现阶段最佳电子产品散热材料,PI膜是重要的原料18
2、行业总体需求保持稳健,国内PI膜厂商有进口替代的机会19
五、行业供给格局:
高端市场海外寡头垄断,国产替代或将迎来拐点20
1、PI技术在世界范围内呈寡头垄断局面,技术封锁严密20
2、产能技术壁垒较高,但国产替代机遇加大20
六、重点企业:
时代新材22
聚酰亚胺薄膜(PI膜)性能优越,应用领域广泛。
按用途可分为绝缘和耐热为目的的电工级应用、附有挠性等要求的电子级应用、国防军工及航空航天应用、柔性显示光电应用、环保消防应用等。
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年将达到24.5亿美元。
AMOLED技术发展打开PI膜的市场空间。
生产柔性AMOLED屏需要PI浆料作为衬底,这是现阶段显示领域最主要的需求;折叠屏对PI膜的需求最多有3处,作为衬底基材的PI浆料、作为触控板的CPI膜和作为盖板的CPI硬化膜(透明色)。
随着中国大陆柔性AMOLED的产线扩张,需求将快速成长,其中技术难度最大是CPI硬化膜。
根据搜狐财经数据,CPI硬化膜到2021年的市场规模有望达到8.2亿美元。
挠性电路板和导热石墨膜领域,PI膜国产替代空间大。
PI膜主要用作FCCL的绝缘基膜和覆盖膜,预计2018年全球FCCL用PI膜的需求量达到13750吨,中国的FCCL用PI膜需求量达到4500吨,是PI膜最主要的应用领域。
导热石墨膜市场受益于5G,需求有望持续增长催生更多PI膜需求。
目前,国内市场主要由外资供应,国产替代空间大。
高端市场海外寡头垄断,国产替代或将迎来拐点。
PI膜全球高端市场主要由国外少数企业所垄断,包括美国杜邦、日本钟化、韩国SKPI、以及日本宇部兴产株式会社等,而国内企业供应低端市场为主。
尽管高端PI膜生产壁垒较高,随着国内技术、产业配套、人才、政策等条件的成熟,目前国内PI膜龙头厂商有望突破高端市场。
技术持续创新,促使PI膜高端市场需求持续增长。
供给端技术壁垒高,海外寡头垄断市场,但国内PI膜厂商受益于工艺积累、产业配套、人才交流、政策配套等外部因素的改善,有望实现高端市场0到1的突破。
因此,在行业需求增长,国产化替代加速的背景下,我们看好行业的发展。
一、PI膜性能优越,市场空间广阔
1、PI膜的基本性能和重要性
聚酰亚胺(Polyimide)是指由二胺和二酐经一系列反应制得的主链上含有酰亚胺环(—CO—NH—CO—)的一类高分子聚合物,主要包括脂肪族聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺,现在应用比较广泛的是芳香族聚酰亚胺。
聚酰亚胺薄膜(Polyimidefilm)在聚酰亚胺的各种应用形式中,最先被商业化。
聚酰亚胺薄膜具有最高的UL-94阻燃等级,良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能、抗辐射性能、低介电损耗,且这些性能在很宽的温度范围(-269~400℃)内都不会有显著变化,其按用途可分为绝缘和耐热为目的的电工级应用、附有挠性等要求的电子级应用、国防军工及航空航天应用、柔性显示光电应用、环保消防应用等。
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、芳纶纤维一起,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。
2、PI薄膜的应用市场和种类
PI薄膜主要应用于电工、电子、轨交、航空航天等领域,从技术的角度看,PI薄膜的种类较多,常见的有四种:
黑色PI膜、棕黄色PI膜、透明PI膜和耐电晕PI膜,其中后三种主要以化学亚胺法制备,也是高端市场主要的应用品种。
棕黄色的PI薄膜在可见光下(波长400~700nm)透光率低,对500nm处透光率小于40%,400nm附近时被100%吸收,因此限制了其在光电封装材料、光伏材料、光波导材料以及液晶显示器领域的应用。
而透明PI薄膜光学性能好、介电常数低、热稳定性好以及力学性能优异,应用范围比棕黄色PI膜更广,透明型PI薄膜主要有含氟芳香型和脂环族两大类,其中脂环族PI薄膜由于部分刚性分子链段被柔性脂环族分子链取代,在一定程度上牺牲了材料的耐热性与力学性能;而含氟芳香族PI薄膜,利用氟原子较大的电负性可以很好的抑制分子内电子转移络合物(CTC)的产生,显著降低PI分子结构中电荷的转移作用,同时可增加PI分子间及分子内的自由体积,进而降低材料的介电常数与介电损耗,提升材料在远紫外和近红外区光的透过性,不过氟元素的引入会带来薄膜机械强度降低、热稳定性下降、黏接性变差、与其他基体的亲和性下降等问题。
此外,耐电晕功能的PI薄膜高频脉冲波在其传输过程中很容易产生高频过电压,一旦电机绝缘中的气隙在高电压下起晕放电,会大大降低绝缘材料的寿命,因此具有耐电晕功能的PI薄膜才能满足市场需求。
随着航空航天、汽车、电子工业等领域的高速发展,PI应用领域不断扩大,待开拓市场,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。
二、电子显示需求:
技术发展打开PI膜市场空间
1、柔性AMOLED产能催生PI膜需求
电子显示领域,驱动PI膜需求增长的主要是柔性AMOLED技术的发展,具体可以分为三个阶段:
第一阶段是2007年三星的刚性AMOLED量产,尽管刚性AMOLED产线并不需要PI薄膜,但拉开了手机领域OLED取代LCD的序幕;
第二阶段是2013-2018年柔性AMOLED的发展。
2013年三星首条柔性AMOLED量产,并应用在手机GalaxyRound上;2017年苹果IphoneX也首次采用了柔性AMOLED屏幕,同年京东方首条6代柔性屏投产;2018年华为的爆款手机mate20pro也采用柔性AMOLED,由京东方和LGD供货,至此全球顶尖手机厂商三星、苹果、华为的旗舰手机均采用了柔性AMOLED屏幕,行业技术趋势已经形成。
柔性AMOLED屏幕的生产需要PI浆料作为衬底,这是现阶段显示领域最主要的需求;
第三阶段是2019年折叠屏成为风口。
2019年2月折叠手机三星GalaxyFold和华为MateX先后上市,在柔性AMOLED的基础上做出了折叠屏,同时小米、摩托罗拉也宣称要发布折叠手机。
折叠屏对PI的需求最多有3处,作为基材的PI浆料、作为触控板的CPI基膜和作为盖板的CPI硬化膜(透明色)。
如果折叠AMOLED成为手机屏幕标配,意味着显示领域对PI的需求会翻倍增加。
新增柔性AMOLED产线快速催生PI膜需求。
PI膜的需求主要来自柔性AMOLED产线。
目前柔性AMOLED的产能主要来自三星、LGD和京东方各有一条产线,而近几年全球主要新增柔性AMOLED产能来自大陆:
京东方、华星光电、深天马、维信诺等主要面板厂商未来均有投产计划;仅以6代柔性OLED面板产线数量来看,中国大陆面板厂商已建和在建的产线加起来总共有10条,如果加上深圳柔宇的类6代线,一起为11条;这些6代柔性OLED面板产线总共加起来的投资近4000亿人民币,月产能为38.7万张,约108万平方米,以4万元/平方米的价格,良率60%的积极量产水平折算,总营收约260亿/月。
根据IHSMarke数据,2017年全球柔性AMOLED面板产能约415.5万平米,占总AMOLED产能的35%,2019年柔性AMOELD产能预计增长到1538.7万平米,增幅达到270%,AMOLED中占比达到61%。
2、需求增量短期看PI浆料,长期看CPI硬化膜
(1)短期PI膜需求增长主要来自柔性AMOLED的衬底基板
柔性基板为柔性AMOLED的支撑部分,当前AMOLED面板制造商通常采用具有极高的耐热性能以及超低热膨胀系数液态PI,以保障显示屏制造过程中的稳定性;目前,三星、LG等主要柔性产线均使用了PI浆料,全球主要供应商是杜邦、SKC、东丽等海外公司。
柔性显示、触控或电极等结构单元的不耐弯折部件,均需采用光学透明聚合物薄膜。
目前透明聚酰亚胺薄膜是唯一能够满足这些要求的有机薄膜材料。
(2)作为折叠手机的触控基膜,透明聚酰亚胺薄膜(CPI膜)有望替代COP基膜需求
从柔性AMOLED触控发展蓝图及当前主流厂商解决方案看,CPI膜有望替代COP膜成为可折叠触控导电基膜。
COP薄膜在透明度、双折射率、光学性能方面都优于PET薄膜,但在折叠性和稳定性上PI膜更胜一筹。
(3)作为折叠手机的柔性盖板,CPI硬化膜技术难度大
来自折叠手机中更大的需求在柔性盖板,柔性盖板要求高光透过率、低雾度、耐摩擦、高温/高湿/高气压可用、不易破碎、且柔韧性好。
满足这些条件光有CPI膜还不够,需要通过hardcoating工艺加上硬化层,做成CPI硬化膜。
CPI膜具有满足透明型、柔性(10万次折叠以上)和高硬度(>6H)等特点,且产品专利壁垒较高,从技术源头到原材料与CPI膜相关200多个专利。
(4)CPI硬化膜市场空间大,技术壁垒较高
根据搜狐财经数据,2017年全球智能手机盖板(CoverGlass)市场规模为28.2亿美元,CPI硬化膜市场份额几乎为零,到2021年盖板市场规模达到118.9亿美元,其中CPI硬化膜市场约8.2亿美元,占比接近7%。
目前,全球主要的CPI硬化膜厂商是科隆、SKC和住友化学这三家,其中住友化学PI盖板膜材料的透明度也可达到90%以上,可实现20万次的折叠,已获得三星可折叠手机GalaxyFold的订单。
此外,LG化学、SKInnovation等企业均有意加速投入PI盖板薄膜市场,SKI则计划在2019年2季度投资3600万美元(折合人民币约2.47亿元)在韩国忠清北道开始该膜材料的商品化。
三、挠性电路板(FCCL)需求:
PI膜进口替代空间大
1、PI膜主要用作FCCL的绝缘基膜和覆盖膜,需求量较大
挠性覆铜板(FCCL)是指在绝缘基膜上覆以铜箔所制成的可以弯曲的薄片状复合材料,也是柔性印刷电路(FPC)的主要材料,生产和应用规模仅次于刚性覆铜板。
挠性覆铜板从品种上分为有胶型的三层挠性覆铜板和无胶型的二层挠性覆铜板,相比于前者,二层挠性覆铜板具有耐温性能更好、尺寸稳定性更好、粘结强度更高、更加薄型化、耐折性更好等性能特点。
目前,在高密度挠性印刷电路领域几乎都是使用无胶粘剂的二层挠性覆铜板产品。
根据GGLL的数据,2017年全球FCCL用PI膜的需求量达到12500吨,而中国的FCCL用PI膜需求量达到4181吨,预计2018年全球FCCL用PI膜的需求量达到13750吨,中国的FCCL用PI膜需求量达到4500吨,是PI膜最主要的应用领域。
用挠性覆铜板制作的挠性印刷电路板非常适合三维空间安装,使布线更加合理,结构更紧凑,节省了安装空间,满足了电子设备轻、薄、短、小化要求,广泛应用于手机、数码相机、数码摄像机、笔记本电脑等便携式电子设备中,以及平板电视、办公自动化设备、汽车电子、仪器仪表、医疗机械、航空航天、军工等领域。
挠性覆铜板具有一般覆铜板电气连接、绝缘、机械支撑三大功能外,挠性覆铜板的突出表现为既可以静态弯曲,也可以动态反复弯曲。
因此,PI薄膜是FCCL制造中的最优选择,在FCCL领域,PI膜主要用作绝缘基膜和覆盖膜。
近年来全球电子行业增长放缓,PCB行业整体增速较低,而FPC作为手机、数码相机等小型化设备的重要元件,占比逐步提升,也带动了FCCL行业的需求增长;2017年底我国挠性覆铜板行业产能达到1.29亿平方米,占同期国内覆铜板行业产能总量的15.47%。
2、海外依赖度高,PI薄膜进口替代空间较大
2017年全球FPC厂家约285家,中国大陆180家,占总数量的63%。
中国是生产FPC、FCCL的世界大国,但配套的PI薄膜市场在制造水平的落后,使得高端的PI膜高度依赖进口。
PI膜市场主要参与者分别是美日韩企业:
杜邦、宇部兴产、钟渊化学、迈达、韩国SKC等,这些公司对中国实行技术封锁,短期难以突破。
但国内PI膜厂商的优势在于下游FPC重点厂商分布在大陆,有机会深耕本土市场实现突破,进口替代空间较大。
四、导热石墨膜需求:
5G有望催生更大市场
电子器件的发热直接影响设备的性能和可靠性,5G时代散热问题更加突出。
随着电子器件的高频、高速以及集成电路的密集和小型化,微机电系统(MEMS)技术的进步,电子元器件的总功率密度大幅度增长而物理尺寸却越来越小,热流密度也随之增加。
试验已经证明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%。
随着5G的推广,数据传输量将大增,这将使得智能手机的过热风险持续提升。
例如从手机芯片耗电量看,5G是4G的2.5倍,这就对电子设备的散热提出更高的要求,而导热材料主要用于解决电子设备的热管理问题。
1、导热石墨膜是现阶段最佳电子产品散热材料,PI膜是重要的原料
传统的散热材料多为金属,但由于金属密度大、热膨胀系数高、导热系数低,已经很难满足目前电子产品高效散热的要求。
导热石墨膜是由高碳磷片石墨经化学处理,再经高温膨胀扎制压延成形,目前是目前世界上导热性最好的材料,水平方向导热系数高达600-1200w/(m-k)(相当于铜的2到4倍,铝的3到6倍),垂直方向导热系数5-20w/(m-k),几乎起到隔热作用,热量很好地扩散和均匀,消除了局部过热的现象。
同时导热石墨膜具备高效的散热能力、一定的柔韧性和强度。
高导热石墨膜的生产工艺包括了基材处理、碳化、石墨化、压延、贴合、模切等六道工序,核心工艺在于碳化和石墨化;其中PI膜用于第二道工序中的碳化,高温下PI膜结构分子径向排列被打乱,羰基断裂,非碳成分全部或大部分挥发,最后形成乱层结构的聚酰亚胺碳化膜,是一种芳杂环多环化合物。
2、行业总体需求保持稳健,国内PI膜厂商有进口替代的机会
导热石墨膜的主要终端产品手机、平板电脑、笔记本电脑(超极本)近年来增速放缓,全球导热膜整体市场保持稳健。
未来主要增长点在于5G时代,数据传输量和耗电量大增,导热石墨膜需求有望放大,催生更多高性能PI膜需求。
目前,全球主要供应商为杜邦、韩国SKC、日本钟渊化学等,几乎占据全球九成以上的市场。
目前国内主要供应商是时代新材,自2018年开始供货。
五、行业供给格局:
高端市场海外寡头垄断,国产替代或将迎来拐点
1、PI技术在世界范围内呈寡头垄断局面,技术封锁严密
PI薄膜发展较好,拥有技术的巨头企业较多,但PI薄膜仍属于高技术壁垒行业。
目前全球产能仍然主要由国外少数企业所垄断,包括美国杜邦、日本钟化、韩国SKPI、以及日本宇部兴产株式会社等,产能总体在2000-3000吨/年之间,而国内企业生产的PI膜应用在低端市场,而高端市场以进口为主。
2、产能技术壁垒较高,但国产替代机遇加大
高端PI膜主要技术壁垒在于设备、工艺和人才:
第一是设备定制周期较长。
核心设备采购主要来自海外,采购周期约18-24个月,这就对厂商的技术和市场有足够的预判能力,否则不敢贸然下订单采购;
第二是工艺难度大、定制化程度高。
PI膜本身制备难度较大,特别是亚胺化工艺能否突破化学法是普遍难题;并且对不同的行业和客户,PI薄膜的相关参数和工艺都不一样,需要通过反复调试和技术攻关才有望获得稳定量产。
PI膜下游高端市场电子、通信、轨交等对产品质量极为苛刻,不能保证稳定量产则难以获得客户认可;
第三是技术人才稀缺。
具备PI膜生产能力的研发和车间操作人员需要较高的理论水平和长期的研发实践,难以速成;因此,对任何PI膜厂商,核心研发团队均受到高度重视;
此外,PI膜的投资规模也不可小觑,投资一条产线需要2-3亿元人民币,尽管投资规模不算大,但风险高、投资周期长,也非一般企业能够承担。
尽管困难重重,但现在对国内PI膜龙头厂商来说是一个比较好的突破机遇:
1)研发和技术人才积累。
经过几十年的积累,不少PI膜厂商已经有了丰富的研发经验,也培养了不少技术人才;
2)大陆厂商成为下游主要客户,带来更多尝试机遇。
OLED、柔性电路板、石墨膜等下游重点市场的主要客户均在中国大陆,这意味着上游PI膜厂商会有更多机会和本土客户沟通、了解产品技术要求、尝试走向高端市场。
3)东亚人才流动加快产业升级。
随着中国高端制造领域的崛起,大陆、台湾、日本和韩国的技术人才流动已经成为常态,这进一步加快了国内厂商的技术突破和产品升级。
4)政策加大对高端技术领域的扶持。
近年来中国政府出台各种政策鼓励技术创新,扶持国内高新技术龙头企业,在资本、人才、土地等多个层面给高新技术企业提供了帮助。
因此,尽管PI膜技术壁垒较高,但现阶段同样是国产替代最好的机遇期,国内PI薄膜厂商龙头有望迎来技术突破。
六、重点企业:
时代新材
技术持续创新,促使PI膜高端市场需求持续增长。
供给端技术壁垒高,海外寡头垄断市场,但国内PI膜厂商受益于工艺积累、产业配套、人才交流、政策配套等外部因素的改善,有望实现高端市场0到1的突破。
因此,在行业需求增长,国产化替代加速的背景下,看好行业的发展。
公司以高分子复合材料研究及工程化应用为核心,产品主要面向轨道交通、汽车、风力发电、新材料等市场。
公司是轨道交通减振降噪全球领先的企业;布局风电新能源领域,风电叶片收入规模进入国内前三;公司通过BOGE公司进入国内外中高端汽车NVH和轻量化市场,收入规模逐年增长。
新材料领域,公司研究PI膜项目数十载,2018年第一条500吨/年化学亚胺法产线顺利量产,得到业内认可;目前正在筹划二期扩能建设,预期PI膜将成为公司未来核心利润增长点。
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