石油石化行业研究周报：高性能PI薄膜国产化替代加速

高性能PI薄膜国产化替代加速 ——石油石化行业研究周报 行业研 究 行业研究周 报 申港证券股份有限公司证券研究报 告 投资摘要： 每周一谈： 聚酰亚胺（Polyimide，PI）性能优良。聚酰亚胺是指主链中含有酰胺结构的高分子聚合物，被誉为“二十一世纪最有希望的工程塑料之一”。性能居于高 分子材料金字塔的顶端，具有最高阻燃等级（UL-94）以及良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能、耐辐照性能和低介电损耗性能，且这些性能在很宽的温度范围（-269℃-400℃）内不会发生显著变化。 PI膜是其主要应用形态，是电工电子领域的关键性材料。PI产品形态包括薄膜、浆料、树脂、纤维、泡沫、复合材料等，其中薄膜是最早商业化、市场容 量最大的PI产品形式。PI膜可用作电缆绝缘材料、隔热材料、防辐射保护材料、记录载波材料、柔性印刷线路板材料等，是电力、电器、微电子和精密机械行业不可替代的关键性材料。 PI薄膜主要用于电工电子绝缘、印刷电路板基材、气体分离、制作合成纸等，可分为电工PI薄膜、电子PI薄膜、热控PI薄膜、航天航空用PI薄膜、柔性 显示用CPI薄膜等。 PI膜生产过程涉及配方设计、生产工艺、装备技术三个方面的整套技术：PAA树脂合成，树脂的配方设计和合成工艺直接影响PI薄膜的性能和制膜工艺设 定，需精准控制合成条件，单体配比、加料顺序、反应温度对树脂的性能和质量有很大的影响。流涎铸片，高粘度的PAA树脂料通过厚度设定的自动挤出模头均匀挤压到匀速运行的环形钢带上，通过精确热风干燥，制成具有自支撑性的PAA凝胶膜。定向拉伸和亚胺化，高性能PI薄膜亚胺化过程通常伴随定向拉伸，可根据工艺需要双向拉伸和单向拉伸，双向拉伸工艺要求更高水平的配方技术和装备技术。 亚胺化过程可以通过加热（热法）或加入脱水剂和催化剂（化学法）的方法实现。化学法相较于热法的主要区别在于催化剂的添加，使得生产效率提高，但 其配方涉及多种催化剂选配需要调整工艺，设备复杂性、新产品开发难度相对更高，目前国内企业基本采用的都是热亚胺法工艺。 PI薄膜属于高技术壁垒行业，国内高性能产品较国外仍有所差距。通用塑料和工程塑料的产品加工模式通常是由供应商提供基础树脂，再由生产企业加工成各种制品供应市场，而PI企业大多是集合了材料合成与制品成型，直接向市 场提供制品。根据《聚酰亚胺发展概况与应用展望》，截至2020年，中国大陆有超过30家PI薄膜生产商，合计产能10.4kt，其中桂林电科院是中国大陆产能最大的生产商。多数生产商以生产电工级产品（价格10~30万元/吨）为主，低端电绝缘PI薄膜市场基本已实现自给，高性能电子领域的产品仍然高度依赖进口（进口率85%以上，日本、韩国和中国台湾省是最主要的进口来源地）。 高性能CPI市场由美、日、韩主导。CPI主要生产企业包括杜邦、三菱瓦斯、日本东洋纺公司、三井化学、KOLON等，其中日本占全球CPI产量的95%， 以引入脂环、设计网络结构为主要手段，其他工艺均未公开，技术壁垒较高。国内CPI生产企业整体规模和技术水平都与国外巨头仍存在较大差距，产品在透明度、耐黄变性、耐弯折性以及机械强度等方面的性能仍然不能满足高端应用需求。当前，部分国内生产企业已开始布局柔性AMOLED用PI，但尚未形成完整的产业体系，离实现大规模产业化应用还有一定距离。 FPC、柔性OLED、石墨膜推动PI薄膜需求高速增长。目前，FPC占PI薄膜下游消费总量约50%，已成为全球聚酰亚胺薄膜市场最大、增长最快的应用领 评级增持（维持） 2023年01月08日 曹旭特分析师 SAC执业证书编号：S1660519040001 周志鹏研究助理 SAC执业证书编号：S1660121040010 行业基本资料 股票家数46 行业平均市盈率8.14 市场平均市盈率11.63 域。随着5G通信、物联网等技术的发展驱动消费电子产品升级，对材料的散热性能、介电性能等要求越来越高，曲面屏、折叠屏等柔性显示技术的快速发展等均将在未来加速电子级PI市场的发展。电工应用方面，PI薄膜由于耐电晕、高绝缘等特性，常用于变频电机、发电机等高级绝缘系统，高铁、风电、新能源汽车市场稳定增长带动电工级PI薄膜市场规模持续扩大。根据观研天下，2021年全球PI薄膜材料的市场规模达到22.4亿美元。 PI薄膜进入国产化替代加速期。2017年开始，聚酰亚胺薄膜广阔的市场前景及国内产业现状引起众多企业及资本的关注，国内多家企业开始引进国外先进 的生产设备，布局化学亚胺法高性能聚酰亚胺薄膜。未来几年，随着国内新建聚酰亚胺薄膜生产线量产，国内聚酰亚胺薄膜产能及技术水平与国际聚酰亚胺薄膜巨头差距有望进一步减小。高性能电子级PI材料技术壁垒较高，进口替代空间较大，建议关注电子级PI材料国产化替代加速期的投资机会，相关标的主要有：瑞华泰、万润股份、鼎龙股份、国风新材等。 市场回顾： 板块表现：本周中信一级石油石化指数涨跌幅+2.10%，位居30个行业指数第18位。本周沪深300指数+2.82%，中信一级石油石化指数相对沪深300指数-0.72%。石油石化子板块涨跌幅情况：其他石化（+3.78%）、油品销售 及仓储（+3.70%）、石油开采（+1.22%）、炼油（+1.09%）、工程服务（+0.72%）、油田服务（+0.45%）。 个股涨跌幅：本周石油石化板块个股涨跌幅前5名：茂化实华（+12.5%）、东方盛虹（+11.5%）、东华能源（+11.4%）、国际实业（+8.05%）、沈阳化工 （+7.22%）；个股涨跌幅后5名：康普顿（-3.57%）、昊华科技（-3.29%）、蒙泰高新（-2.99%）、中曼石油（-2.62%）、和顺石油（-2.1%）； 风险提示：政策风险；地缘政治加剧风险；原油价格剧烈波动风险；全球新冠 疫情持续恶化风险； 内容目录 1.每周一谈：高性能PI薄膜国产化替代加速4 2.本周行情回顾9 2.1板块表现9 2.2个股涨跌幅10 3.重点石化原料产品价格走势10 3.1原油&石脑油10 3.2C211 3.3C312 3.4C413 3.5纯苯及下游14 3.6甲苯及下游14 3.7二甲苯及下游15 4.风险提示16 图表目录 图1：2020年全球PI薄膜产能企业分布（%）6 图2：2020年中国PI薄膜应用需求分布（%）8 图3：全球PI膜材料市场规模（亿美元）8 图4：石油石化指数涨幅（%）9 图5：石油石化子板块涨跌幅（%）9 图6：本周石油石化板块领涨个股（%）10 图7：本周石油石化板块领跌个股（%）10 图8：原油价格（美元/桶）10 图9：石脑油价格（美元/吨）11 图10：乙烯价格（美元/吨）11 图11：丙烷价格（美元/吨）12 图12：国内丙烯价格（元/吨）12 图13：丙烯酸价格（元/吨）12 图14：丁烷价格（美元/吨）13 图15：进口液化气价格（元/吨）13 图16：丁二烯价格（元/吨）13 图17：纯苯价格（元/吨）14 图18：苯乙烯价格（元/吨）14 图19：甲苯价格（元/吨）14 图20：TDI价格（元/吨）15 图21：二甲苯价格（美元/吨）15 图22：PTA价格（元/吨）15 1.每周一谈：高性能PI薄膜国产化替代加速 聚酰亚胺（Polyimide，PI）性能优良。聚酰亚胺是指主链中含有酰胺结构的高分子聚合物，被誉为“二十一世纪最有希望的工程塑料之一”。性能居于高分子材料金字塔的顶端，具有最高阻燃等级（UL-94）以及良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性能、耐辐照性能和低介电损耗性能，且这些性能在很宽的温度范围（-269℃-400℃）内不会发生显著变化。 聚酰亚胺膜是其主要应用形态，是电工电子领域的关键性材料。PI产品形态包括薄膜、浆料、树脂、纤维、泡沫、复合材料等，其中薄膜是最早商业化、市场容量最大的PI产品形式。PI膜可用作电缆绝缘材料、隔热材料、防辐射保护材料、记录载波材料、柔性印刷线路板材料等，是电力、电器、微电子和精密机械行业不可替代的关键性材料。 表1：PI主要产品及应用领域 产品形态应用领域 薄膜薄膜是PI最早开发的应用领域，可作为绝缘及电缆绕包材料；透明PI可做成柔性基板/盖板材料浆料PI绝缘涂料、PI胶黏剂、PAA溶液、PI溶液等 树脂适合大型电站、纺织机械、气体压缩机、刹车片、轴承等场景，用于耐高温、自润滑、密封以及耐磨零部件纤维用于制作防弹防火织物应用于降落伞、消防服，用作高温介质及放射性物质的滤料等（高温滤料的最佳选择）泡沫作为隔热、隔音、防震等功能材料广泛应用于飞机、船舰、火车、汽车等领域 复合材料广泛应用于航空航天零部件、耐热高强的机械件等，如汽车的热交换元、汽化器外罩和阀盖仪表等 分离膜可用于各种气体分离（如氢/氦、氦/氧、二氧化碳/甲烷等），从气体原料气及醇类中脱除水分，用作渗透蒸发膜和超滤膜 光刻胶有负性胶和正性胶。分辨率可达亚微米级，与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，极大简化加工工序质子传输膜用于燃料电池的隔膜，其燃料渗透率远低于传统的商业全氟磺酸膜 光电材料用作波导材料、光学开关材料等。PI作为发色团的基体能够提高材料的稳定性 资料来源：《聚酰亚胺发展概况与应用展望》，申港证券研究所 PI膜是由PAA浆料流涎成膜后经亚胺化制成，生产过程涉及配方设计、生产工艺、装备技术三个方面的整套技术： PAA树脂合成：PAA树脂是制备PI薄膜的初始溶液树脂，树脂的配方设计和合成工艺直接影响PI薄膜的性能和制膜工艺设定。PAA溶液溶解性好、设计性和加工性强，但制备过程影响因素多，并且储存稳定性不好，其体系中不可避免的水分还会加剧PAA的降解，PAA分子量一旦下降后得不到恢复。PAA树脂合成时需精准控制合成条件，单体配比、加料顺序、反应温度对树脂的性能和质量有很大的影响。 流涎铸片：是实现树脂形成PAA凝胶膜的工序。高粘度的PAA树脂料通过厚度设定的自动挤出模头均匀挤压到匀速运行的环形钢带上，通过精确热风干燥，制成具有自支撑性的PAA凝胶膜导入定向拉伸工序。 定向拉伸和亚胺化：将PAA凝胶膜进一步干燥并进行定向拉伸和实现亚胺化制成PI薄膜的过程。高性能PI薄膜亚胺化过程通常伴随定向拉伸，使得分子链沿拉伸方向获得部分取向排列，产品性能得以提升。定向拉伸可根据工艺需要双向拉伸和单向拉伸，双向拉伸工艺要求更高水平的配方技术和装备技术。 表2：PI合成方法 合成方法 合成步骤 优势 不足 一步法 二酐与二胺在高温熔融状态下，通过本体聚合 步骤简单、易操作 聚合温度高，聚合产 的方式直接生成PI 率低且性质不稳定 两步法 第一步由二酐和二胺在非质子极性溶剂中低温聚合，得到前体PAA；第二步用热/化学法脱水环化得到PI 聚合温度低，操作简单，产率高且产物性能好 PAA溶液贮存稳定性不佳 三步法 在脱水剂作用下PI脱水环化成聚异酰亚胺，再经酸或碱的催化发生异构反应生成PI 聚异酰亚胺溶解性好，玻璃化转变温度低，加工性能好 存在副反应，导致产品纯度和产率较低 气相沉积法 将二酐和二胺高温下气化，在基片上充分接触 产品均匀、致密、纯度高，聚合过程可 操作复杂，成本高 反应聚合 控，适合制备超薄、超低介电PI薄膜 资料来源：《聚酰亚胺发展概况与应用展望》，申港证券研究所 亚胺化过程可以通过加热（热法）或加入脱水剂和催化剂（化学法）的方法实现。热法相对简单、投资少，但是产品性能相对化学法较差，化学法相较于热法的主要区别在于催化剂的添加，使得生产效率提高，但其配方涉及多种催化剂选配需要调整工艺，设备复杂性、新产品开发难度相对更高，目前国内企业基本采用的都是热亚胺法工艺。 表3：亚胺化方法 亚胺化方法方法简介优势劣势 热法将PAA浆料加热到一定温度，使其脱水环化形成PI 化学法在PAA浆料中加入一定量的 低温催化剂，与物理加热相结合，加快脱水环化形成PI 资料来源：《聚酰亚胺发展概况与应用展望》，申港证券研究所 1）开发难度低，可缩短