На фоне волны модернизации высокотехнологичного производства и новых материалов, полиимид (PI) — «коронное сокровище полимерных материалов» — благодаря своей высокой и низкотемпературной стойкости (-269°C до 400°C), превосходным диэлектрическим свойствам и механической прочности — стал ключевым базовым материалом в таких стратегических отраслях, как упаковка полупроводников, аэрокосмическая промышленность и гибкая электроника. Однако традиционная отрасль PI уже давно сталкивается с двумя основными узкими местами: во-первых, зависимость от импортного сырья (доля импорта ключевых мономеров — пиромеллитового диангидрида (PMDA) и 4,4'-диаминодифенилового эфира (ODA) — когда-то достигала 65%). Кроме того, процесс синтеза требует использования высоко полярных органических растворителей (например, N,N-диметилацетамида (DMAc)), что приводит к значительным выбросам ЛОС. Во-вторых, ограниченная функциональность продукта: обычный полиимид обладает относительно высокой диэлектрической постоянной (ε ≈ 3,5–4,0) в условиях высокочастотной связи. Его пропускная способность (<85%) и устойчивость к изгибу в гибких дисплеях не удовлетворяют требованиям высокого класса, что ограничивает его применение в перспективных областях.

Чтобы решить эти проблемы, отрасль разработала трёхкомпонентную систему технологических инноваций: «сырьё, процессы и функциональность». На стороне сырья отечественные компании добились прорывов в новых технологиях синтеза мономеров посредством молекулярного дизайна. Разработка фторированных диангидридных мономеров (например, 6FDA) и диаминовых мономеров на основе кремния не только позволила преодолеть иностранную монополию, но и снизить диэлектрическую постоянную полиимида (PI) ниже 2,8 (что соответствует требованиям высокочастотной связи 5G), а также повысить его светопропускание выше 90% (подходящего для гибких OLED-подложек). Кроме того, достигнут прогресс в области разработки биоосновных мономеров. При использовании фурандикарбоновой кислоты, получаемой из ферментированной соломы, в качестве исходного сырья синтезированный биоосновной полиимид (PI) обладает углеродным следом на 42% ниже, чем традиционный полиимид на нефтехимической основе, а на пилотной стадии степень конверсии уже достигла 88%.

Зелёные инновации в процессах полимеризации также имеют решающее значение. Традиционные процессы растворной полимеризации требуют больших объёмов органических растворителей, а последующее образование пленки требует высокотемпературной десольвентизации (на её потребление энергии приходится 35% от общего энергопотребления производства). Сегодня процессы плавленой полимеризации благодаря внедрению новых катализаторов (таких как органические фосфонаты) позволили снизить температуру реакции с 280°C до 220°C, исключив необходимость использования органических растворителей и сократив выбросы ЛОС более чем на 95%. Водная суспензионная полимеризация, использующая воду в качестве дисперсионной среды и совмещённая с ультразвуковой дисперсификацией, улучшила однородность распределения размеров частиц ПИ-смолы до 92%, что на 30% повысило эффективность последующей обработки. Одна химическая компания построила производственную линию высокопроизводительного ПИ мощностью 30 000 тонн в год, используя метод плавленой полимеризации; это позволило снизить энергозатраты на единицу продукции на 28% по сравнению с традиционными процессами и ежегодно сократить расход органических растворителей на 12 000 тонн.

Функциональная кастомизация расширила границы применения ПИ. В полупроводниковой отрасли, путем введения нано-нитрида бора (h-BN) в матрицу из поливинилхлорида (ПИ), был получен высоко теплопроводный композитный материал на основе ПИ (с теплопроводностью 25 Вт/(м·К), что в 50 раз превышает показатель обычного ПИ). Этот композитный материал используется в качестве подложки для отвода тепла в чипах при упаковке чипов по технологии TSMC 7 нм. В аэрокосмической отрасли композитные материалы на основе углеродного волокна и ПИ (с содержанием углеродного волокна 30%) обладают прочностью на растяжение 1200 МПа и устойчивостью к температурам до 350°C. Они применяются в компонентах дверей двигателей для крупных самолетов отечественного производства. В области гибкой электроники прозрачные ПИ-пленки, модифицированные поверхностными покрытиями (например, антицарапной слоем SiO₂), выдерживают свыше 100 тысяч циклов изгиба, что делает их основным материалом подложки для гибких OLED-дисплеев компании BOE. В настоящее время отечественная индустриализация высокопроизводительного полиимида (ПИ) вступила в критическую стадию «импортозамещения и выхода на высокие уровни». Объем отечественного рынка ПИ вырос с 8,5 млрд юаней в 2018 году до 21 млрд юаней в 2024 году. Доля отечественных высококлассных ПИ в полупроводниковой упаковке увеличилась с 5% до 35%. Высокочастотный ПИ с низкой диэлектрической проницаемостью, разработанный одной из компаний, уже прошел сертификацию Huawei для базовых станций 5G. В будущем, благодаря внедрению искусственного интеллекта в молекулярное проектирование мономеров (что позволяет сократить срок разработки новых ПИ на 60%) и переходу на непрерывные производственные процессы (производственная мощность которых увеличена до 100 тыс. тонн в год), высокопроизводительные ПИ будут развиваться дальше в направлении таких характеристик, как «более низкая диэлектрическая проницаемость, более высокая теплопроводность и полностью биологическое происхождение». Это не только поддержит независимое и контролируемое развитие высокотехнологичной производственной цепочки Китая, но и позволит занять ключевое положение на глобальном рынке ПИ, придав новую динамику качественному развитию отрасли новых химических материалов.