1、水性聚酰亚胺项目书田剑书第一章 聚酰亚胺特点随着科学技术的进步，各行业对材料需求十分迫切。工程塑料以其高强、轻质、价格便宜等特点逐渐取代其他类型材料，在各个领域，尤其在航空航天等新兴领域，占据主导地位。而聚酰亚胺作为新型工程塑料中的佼佼者，以优异的电绝缘性、耐磨性、抗高温辐射和物理机械性能，广泛用于机电、电子电气、仪表、石油化工、计量等领域，已成为全球火箭、宇航等尖端科技领域不可缺少的材料之一。聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，其中以含有酰亚胺结构的聚合物尤为重要。由于这种特殊的分子结构存在，使得聚酰亚胺能够耐高辐射，耐高温，分子链不易断裂，具有较好的热稳定性和优良的机械力学性能。近
2、半个世纪以来，聚酰亚胺已经发展成为芳杂环高分子中应用最为广泛的材料之一，在已经产业化的芳杂环聚合物中，聚酰亚胺占有绝对的主导地位。如Figure 1.2 芳杂环聚合物世界专利和美国专利图所示。 NONO OOFigure1.1 聚酰亚胺的结构及结构特点Figure1.2 芳杂环聚合物的专利比例图聚酰亚胺的性能主要表现在：（1）优良的综合性能 在-200-260之间聚酰亚胺能够维持其优良的力学性能及介电性能，可在次温度范围内长期使用，具有优良的耐磨、耐热、耐辐射性以及较的尺寸稳定性；（2）加工形态的多样性 可以以预聚物、固化膜、纤维、粉体、模压件等多种形态应用与涂料、胶黏剂层压板以及树脂基复合材
3、料等方面；（3）易于改性 特有的官能团结构赋予了聚酰亚胺许多独特的功能，使其可用作膜材料：如反渗透膜、气体分离膜、超滤膜等；光电材料：如非线性光学材料、光敏材料、液晶取向膜材料等；（4）合成上的多样性 合成上的易操作性、合成方法多样化，这都利于根据需要对聚酰亚胺进行分子设计和化学设计，以达到性能的优化。第二章 聚酰亚胺用途及应用前景由于聚酰亚胺在性能、合成化学上的特点和可以使用多种方法加工的特点，在众多的聚合物中，现在还很难找到像聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用领域，而且在每个应用领域都显示出极为突出的性能的一种聚合物。目前，聚酰亚胺有如下广泛的用途：（1） 1薄膜：是聚酰亚胺最早的商品之一，用
4、于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。今年来在柔性印刷线路板上的应用已经形成巨大的产业。主要产品有杜邦的 Kapton、宇部兴产的 Upilex 系列和钟源的 Apical。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底板。（2） 涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用。（3） 先进复合材料：用于航天就，航空器及火箭的结构部件及发动机零部件。在 380或更高的温度下可以使用数百小时，短时间可以经受 400-500的高温，是最耐高温的树脂基复合材料。（4） 纤维：弹性模量仅次于碳纤维，是先进复合材料的增强剂，也可以作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。（5） 泡沫材料：用作耐高温及超
5、低温的隔热和隔音材料。（6） 工程塑料：有热固性和热塑性，可以模压成型也可用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。（7） 胶黏剂：用作高温结构胶。（8） 分离膜：用于各种气体对，如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离，从空气、烃类原料气及醇类中脱除水分。也可用于渗透气化膜及超滤膜。由于聚酰亚胺耐热和耐溶剂的性能，在对有机液体和气体的分离上具有特别重要的意义。（9） 光刻胶：有负性胶和正性胶，已经可以使用水显影液，分辨率可达亚微米级。与颜料和染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序。（10） 在微电子器件的应用：用作介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力，提高成
6、品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对 -粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误差。（11） 液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在 TN-LCD、STN-LCD、TFT-LCD 及未来的铁电液液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要哦的地位。（12） 电-光材料：用作无源或有源波导材料、光学开关材料等，含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内透明以聚酰亚胺作为发色团的集体都占有十分重要的地位。（13） 质子传输膜：用作燃料电池尤其是甲醇燃料电池的隔膜，其甲醇透过率大大低于传统的全氟磺酸膜。（14） 生物相容材料：含氟的聚酰亚胺对血液和组织的相容性，使得在生物相容材料方面的应用引起了人们的兴趣。综
7、上所述，不难看出聚酰亚胺之所以可以从 20 世纪 60 年代、70 年代出现的众多芳杂环聚合物中脱颖而出，最终成为一类重要的高分子材料的原因。聚酰亚胺作为很有发展前途的高分子材料已经得到充分的认识，在绝缘材料和结构材料方面的应用也正在不断扩大。在功能材料方面虽然获得应用，但其潜力仍在发掘中。第三章 聚酰亚胺市场分析3.1 目标市场长期使用温度至少在 200 度以上，模压或注塑加工；耐高温、耐磨、耐腐蚀产品为主；如模具隔热垫、活塞环、密封环、轴套。耐磨损、自润滑、耐高温、耐腐蚀的部件均可应用聚酰亚胺。航空航天应用中，配合目前国内的大飞机计划，应用聚酰亚胺制作的紧固件可以减少飞机重量、减少油耗，其
8、自润滑性可以避免金属紧固件摩擦对于表面的损伤；在半导体应用中，聚酰亚胺制作的测试插座，以防静电、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀性能防止芯片测试过程中对于芯片表面的损伤；工业机械中的压缩机活塞环、金属部件之间的垫圈，可以有效的延长产品使用寿命。本项目产品的用户主要是国内主要从事半导体测试、压缩机活塞环、化工机械、汽车的公司，典型客户有：汽车行业，如奥迪公司，无油压缩机行业，蚌埠鸿申压缩机厂、蚌埠联合压缩机厂等。工业机械领域，威海汇鑫化工机械公司、洛阳轴研科技股份有限公司；半导体测试领域，如深圳世坤科技公司；目前，我司已与威海汇鑫化工机械公司达成初步意向，产品量产后，该公司的采购量将不少于 500 公斤
9、/年。同时，我司还在与湖北艾克尔公司、蚌埠压缩机公司正在洽谈相关合作事宜，目前进展较为顺利。目前国内的聚酰亚胺市场面临从以前客户广、用量少、多批次向进一步行业细分、精细化经营转变，市场急需聚酰亚胺生产厂商根据各自的产品特性及企业自身的资源优势确定目标的细分市场；如国内的常州君华特种塑料公司，通过与 PEEK 产品有效的互补，立足于纺织行业聚酰亚胺的应用，其产品在国内行业已经占有一定优势，部分产品随主机设备已经出口国外；市场的进一步细分，要求生产商要及时了解客户需求，更快的推出针对某一细分行业的产品。国内的压缩机活塞环、耐高温泵阀的密封、大型电机的绝缘、半导体测试设备、油田设备商耐腐蚀、耐磨的密
10、封和结构件估计将是聚酰亚胺争夺的主战场。3.2 国内外市场特点美国的聚酰亚胺市场以美国杜邦公司、美国苏威公司、美国 GE 公司三家寡头垄断，美国的聚酰亚胺产品种类多、应用广、需求量大、规模大；日本的聚酰亚胺市场以日本三井东压、日本三菱、日本宇部、日本日东电工为主，产品以薄膜为主、应用广、需求量大、产量高、价格贵；中国的聚酰亚胺市场目前以上海树脂所、长春应化特种工程塑料有限公司为主，产品种类单一、应用广、多批次、小批量、规模小：3.3 国内外市场发展现状国外聚酰亚胺产品占据整个聚酰亚胺市场，但昂贵的产品价格限制了其在中国的使用，国内聚酰亚胺产品性能差，影响其应用；国内聚酰亚胺产品按单订制、产品分
11、布广、多批次、小批量，国外聚酰亚胺产品与实际应用相结合，提供产品设计、加工支持，产品易批量生产，易于在整个行业推广。国外的聚酰亚胺生产商基本上占据了聚酰亚胺从高端到低端的市场（高低端市场以长期使用温度划分） ，杜邦的 Vespel 的长期使用温度为 300 度以上，美国苏威的 Torlon 长期使用温度在 270 度，Sabic（原 GE Ultem）PEI 的长期使用温度在 170 度至 230 度；价格上 Vespel 型材价格在 12000 元/kg, Torlon型材价格在 4000 元/kg, Ultem 塑料粒子价格在 250 元/kg,价格主要来源于产品的性能优势；从加工性能来看
12、，Vespel 只能提供型材和零件，不能注塑成型，Torlon 既可以注塑成型也可以提供型材，但是 Torlon 的产品必须经过后处理固化，固化周期长，Sabic Ultem 可注塑，实现大规模、批量生产；国内的聚酰亚胺生产商上海树脂所的聚酰亚胺长期使用温度在 230 度以上，常州广成的长期使用温度在 230 度左右，长春应化特种工程塑料的长期使用温度在 230 度以上；国内的聚酰亚胺价格在 1000 元/kg，主要以模塑粉、型材为主；国内除上海树脂所聚酰亚胺性能稳定外，一般产品性能不稳定；国内贸易商因为盈利的考虑，代理的产品多样化，不会有太多的精力针对某一产品进行大力度市场营销，其次由于产品
13、本身价格贵，可选择的客户群体窄，贸易商基本上提留在等客户询单或维持原有客户，提高单一客户产品的使用量；国内聚酰亚胺生产商更多精力在于稳定、提高产品质量，未对某一细分行业进行大力度市场营销，导致产品按单订制，产品应用的面广，但未在某一细分行业形成优势，持续性的产品较少；国外聚酰亚胺生产商与聚酰亚胺用户合作，根据用户的实际应用，该进产品性能，从而提供产品从设计、加工等方面的技术支持，通过该方式形成的产品具有行业特性，易于在行业推广，规模化生产。中国聚酰亚胺市场长期以来因为产品使用成本高，产品更多被限制在高端领域的应用，产品规模较小；常州广成新型热塑型塑料有限公司近年来通过广告、网络对于聚酰亚胺的市
14、场推广，聚酰亚胺的应用行业在不断地扩大。 第四章 水相聚酰亚胺4.1 水相合成基本工艺特点水相合成聚酰亚胺是一种介于熔融缩聚法和溶液缩聚法之间的一种新型绿色的聚酰亚胺合成方法。这种聚合方法以溶液聚合法和熔融缩聚法为理论基础，以水为溶剂、通过加热提供所需能量来合成聚酰亚胺。一方面利用水对原料的溶胀或溶解作用来降低反应所需要的能量，另一方面采用加热来提供反应所需的能量，因而皆具溶液聚合法和熔融聚合法的特点。整个反应过程中没有有机溶剂的参与，而且反应后的废液可以循环利用，因而避免了对环境的污染，弥补了溶液聚合法的不足；由于水的存在，降低了反应温度，避免单体和聚合物分解，反应平稳易控制。水相制备聚酰亚
15、胺工艺弥补了熔融缩聚法、溶液缩聚法所存在的部分缺陷，是一种新型的、环保的聚酰亚胺合成方法。4.2 竞争优势1产品性能独特（1）较高的热力学性能，玻璃化温度及热分解温度均高于市场同类产品，保证了材料在极端条件下的使用效果；（2）较高的机械力学性能，拥有 120Mpa 以上的抗冲击强度，高于市面同类产品；（3）较好的加工性能，拥有较高的熔融指数和较宽的加工窗口，在不牺牲热力学等性质的前提下，能够进行挤出、注塑、压模等多种加工工艺，大大降低了客户的加工门槛，满足了客户对材料加工的各种需求；2工艺及设备简单，反应周期短，生产效率高（1）溶液法合成聚酰亚胺一个周期包括三个阶段：原料精馏和脱水阶段、生成聚
16、酰胺酸阶段、脱水亚胺化阶段。其中，原料精馏、脱水阶段耗时12h，生成聚酰胺酸阶段耗时 12h 左右，脱水亚胺化阶段耗时 68h，一个周期共耗时 20h 左右；而水相法合成聚酰亚胺一个周期仅耗时 8h，大大缩短了生产时间，提高了生产效率。3环保，符合国家产业发展战略传统溶液法合成聚酰亚胺以 N，N-二甲基乙酰胺、间甲酚等有机溶剂为溶剂，而水相法合成聚酰亚胺则是以纯净水为溶剂，符合绿色化学发展方向。以下从三个方面说明有机溶剂的危害：（1）有机溶剂对人体的危害、环境的危害；（2）合成有机溶剂的单体来源于石油化工，造成了资源的浪费；（3）石油化工产业制造了大量的二氧化碳，产生温室效应，导致环境进一步恶
17、化；4性价比高（1）通过与同类产品对比，本产品性能达到国内市场水平，部分性能优于国内产品的性能，尤其是热力学性能和抗冲击强度等主要关键指标；（2）所选用溶剂的价格对比，大大节省了溶剂成本、使用及回收后处理开支；（3）工艺简化所节约的开支，整个工艺流程大幅缩短，使得工艺运行维护以及其他过程费用降低；第五章 关于上海三普化工“水相聚酰亚胺”项目是上海三普化工有限公司与加拿大 McGill 大学绿色化学研究室以及复旦大学高分子系合作，自主研发的新一代聚酰亚胺产品。合成过程采用了革命性的理念，颠覆了溶剂相合成聚酰亚胺的传统模式，符合现在绿色环保的时代精神，同时大大降低了成本，无论是研究领域还是工业界都
18、具有划时代的意义。上海三普化工是一家由国外顶尖绿色化学科学家和国内资深实务金融人士创建的新型科学企业，提供以科学为基础的产品及服务。本着告别污染，健康和谐的经营理念和社会责任，长期致力于构建中国绿色化工产品的研发和推广，力求在高分子化学领域领先进国际先进水平，为高速发展的中国经济输入高科技的环境保护性的绿色化工产品，广泛的创新产品和服务，创造以科学为基础的解决方案，帮助世界各地的人们生活更美好、更安全、更健康。附录附录 1 国内外聚酰亚胺产能对比国家 品种或牌号 生产公司名称生产能力/（ t/a）PEI Ultem GE（美国） 15000Kapton（均苯型） 杜邦（美国） 1600美国PA
19、I 模塑料 Torlon 苏威（美国） 2000Kapton（均苯型） 东丽-杜邦（日本） 2520Apical 钟渊化学（日本） 500模塑料 Aurum 三井东压化学（日本） 85Upilex-S（联苯型）宇部兴产工业（日本） 2700 万平米聚氨基酰亚胺（BT-树脂）三菱瓦斯化学（日本） 500ESPANEX 日本新日铁 850 万平方米日本SUNEVER 日产化学工业 460GCPI常州市广成新型塑料有限公司（已停产）200（西北工业大学）西安双马新材料有限公司200TY 河南省沁阳市天益化工有限公司 1000无 湖北省洪湖双马树脂厂 50RATEM和伏达（ FIMIDE）上海合成树酯
20、研究所 100YHPI 长春应化特种工程塑料有限公司100（筹建中）中国ZKPI 北京波米科技有限公司（中科院化学 不详所）附录 2 国内外主要聚酰亚胺生产商销售情况对比主要厂商销售情况对比公司生产能力销售量 销售额 销售价格 信息来源广成200 吨/年3 吨/年 260 万（07 年） 900 元/KG 公司员工上海树脂所100 吨/年10-15 吨/年 1500 万 1200 元/KG 公司员工常州永邦 未知 2-3 吨（估） 180 万（估） 900 元/KG 网上报价常州君华 未知 1 吨（估） 100 万（估） 1000 元/KG 公司员工南京岳子 未知5 吨（10 吨）460 万（06 年） 800 元/KG 公司员工 北京波米 未知 未知 未知 未知 未知河南天益 500 吨 未知 未知 280 元/KG 公司员工长春应化所100 吨（筹建）未知 154.23 万（06 年） 未知 母公司年报西安双马 300 吨 300 吨 3600-4500 万120-150 元/KG公司员工南京元邦 未知 1-2 吨 160 万 800 元/KG 公司员工杜邦 未知 未知6.9 亿美元（06 年全球）12000 元/KG 贸易商日本三井85 吨/年未知 未知 3000 元/KG 贸易商GE15000吨/年200 吨（国内）2200 万（07 年国内） 220 元/KG 贸易商
