2021年中国气凝胶现状及趋势分析

2021年中国气凝胶现状及趋势分析一、气凝胶产业概述气凝胶是目前已知导热系数最低、密度最低的固体材料，因轻若薄雾颜色泛蓝，又被称为“蓝烟”；具有超长的使用寿命、超强的隔热性能、超高的耐火性能等1、概述相比其他保温材料，气凝胶导热系数最低、质量最轻，耐热温度更高。实现相同保温效果，气凝胶厚度不足其余材料1/3；厚度更薄，散热面积更小，管线温降更低，热效率更高，同时最大限度节约空间；若地下管道保温，则大幅减少开挖量。传统保温材料如岩棉、聚氨酯等在长期使用过程中容易吸水，一方面影响保温效果，另一方面在吸水后由于重力作用导致保温材料分布不均匀，尤其是在管道保温的使用场景下，容易造成保温材料在管道下部堆积，最终影响使用寿命。气凝胶则具有优异的防水效果，其憎水率达99%以上，在长期使用过程中仍能保持稳定的结构和隔热效果。2、合成工艺气凝胶的制备过程主要包括溶胶-凝胶、老化、改性、湿凝胶的干燥过程。溶胶-凝胶过程指前驱体溶胶聚集缩合形成凝胶的过程。但由于刚形成的湿凝胶三维强度不够而容易破碎坍塌，因此需要在母体溶液中老化一段时间提高强度或者利用表面改性减小或消除干燥应力。干燥过程即用空气取代湿凝胶孔隙中的溶液并排出。主要干燥方法是超临界干燥和常压干燥。前者是气凝胶发明之初至今的最主流干燥手段，条件苛刻，设备要求高；常压干燥对设备要求低，但是干燥时间长，过程繁琐。冷冻干燥、高温干燥与微波干燥是近年提出的新方法，各有所长，是未来气凝胶大规模生产的新路径探索。二、气凝胶政策背景在“双碳”目标背景下，我国持续出台相关文件，一方面继续坚决遏制“两高”项目盲目发展，另一方面持续推进节能降碳绿色转型。气凝胶是国家基础战略性前沿新材料，对降低碳排放、实现“双碳”目标具有重要战略意义。国家和地方密集出台多项政策，同时出台保险补偿机制等，大力鼓励气凝胶行业发展。三、气凝胶产业链整体简析1、产业链整体简析气凝胶形态多样，包括气凝胶毡、板、布、纸、颗粒、粉末、涂料和异形件等，产品多样化赋予其更加灵活宽泛的下游应用。毡产量最大、应用最广，用于管道、储罐、炉体、交通、建筑等保温隔热；板可用于大型设备和建筑内外墙保温；气凝胶布、纸和异形件主要用于一些特殊领域。如，布主要是服装鞋帽以及汽车领域等；纸（薄毡）主要是热电池和一些空间极小或管径极细或希望缠绕施工的领域；异形件基本上用于军工和制作可拆卸保护套。2、上游端气凝胶独特性能受到了众多行业青睐，但整体高昂的原料成本和制造费用而使用受限。数据显示，目前材料成本约占总成本的48%，制造成本约占44%。具体来看，气凝胶的生产成本主要集中在硅源（原料）、设备折旧（干燥）及能耗（干燥）方面。硅源可分为有机硅源和无机硅源。其中，有机硅源包括正硅酸甲酯（TMOS）、正硅酸乙酯（TEOS）等功能性硅烷；无机硅源包括四氯化硅、硅酸钠等。尽管无机硅源的价格远低于有机硅源，但杂质较多，在硅酸钠生产气凝胶过程中需要进行大量水洗和有机溶剂置换，生产过程劳动强度大、制备周期较长、需要废水处理等特点限制其目前大范围运用。目前主要硅源采用有机硅（正硅酸甲酯和正硅酸乙酯）。2021年我国功能性硅烷产能55.76万吨/年、产量32.26万吨、开工率57.86%，2011-2021年产量年均复合增长11.26%；需求21.89万吨，2011-2021年需求年均复合增长9.99%。受疫情影响，2020年我国功能性硅烷产量和需求增速均有放缓，2021年实现修复，整体发展态势依旧强劲。含硫硅烷是我国功能性硅烷第一大品类，占总产量32%；其次是硅烷交联剂，占比27%。我国功能性硅烷产能依旧保持稳健扩张步伐，进而带动硅烷交联剂供给量稳健提升。3、下游端数据显示，我国气凝胶下游应用中占比最多的为油气项目，约占56%；其次是工业隔热占18%、建筑制造占9%、交通运输（锂电）占8%。油气和工业隔热仍将是气凝胶应用的主战场，建筑建造、交通运输和新兴领域将成为未来增长较快的领域。尤其是建筑领域，在气凝胶产业发展更为成熟的美国及部分欧洲地区，建筑用气凝胶已经非常普遍。随着我国节能环保理念的深入，未来建筑领域将成为气凝胶的一大市场。四、气凝胶产业现状分析1、需求空间双碳和环保政策背景叠加下，气凝胶下游需求持续增长，渗透率将有显著提升。数据显示，2020年我国气凝胶需求约在15.8亿元左右，随着下游需求继续渗透，我国气凝胶将保持高速增长，预计2025可达183.8亿元左右。2、产量中国气凝胶市场起步较晚，目前仍处于早期发展探索阶段；气凝胶逐步被下游市场接受以及其下游应用市场持续扩大，将推动气凝胶行业进一步扩大，据统计，截至2020年我国气凝胶制品产量为12.6万吨，同比增长28.05%，2020年我国气凝胶材料产量10万吨，同比增长27.88%。五、气凝胶竞争格局1、市场集中度根据各企业目前披露的数据，目前国内约有16.75万方气凝胶产能。随着下游需求的快速提升，多种背景的企业开始入局气凝胶行业：目前新进的企业的背景包括工程装备企业中国化学、传统煤化工企业华阳新材、化肥企业华昌化工、汽车制品企业泛亚微透、有机硅企业晨光新材和宏柏新材等。目前生产1万方的气凝胶约需投资1-1.8亿元，新入局企业大多为上市公司，均有一定的资金实力，加速了气凝胶行业产能扩张速度。注：单位为万方六、发展趋势1、政策推动2022年1月，工信部、银保监会两部门发布关于开展2021年度重点新材料首批次应用保险补偿机制试点工作的通知。生产《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》内新材料产品，且应用于工业母机、绿色低碳重大技术装备等13条重点产业链并于2021年1月1日至2021年12月31日期间投保重点新材料首批次应用综合保险的企业，符合首批次保险补偿工作相关要求，可提出保费补贴申请。其中，气凝胶系列材料位于《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》中前沿新材料第328项。2、规范化气凝胶行业标准不断推出和立项，一方面，有利于规范气凝胶在工业、建筑、交通、新能源、航空航天等领域的运用，在设计、施工和验收等环节提供技术保证；另一方面，随着气凝胶的优越性能逐步被市场认可，不同领域、不同用途气凝胶标准的出台有助于打开气凝胶下游市场的广阔消费空间。3、需求广泛推动气凝胶可为动力电池隔热提供安全保障，除用于动力电池电芯之间，还可用于模组与壳体之间、电池箱外部。雪佛兰畅巡在电芯间使用了气凝胶进