二氧化硅气凝胶的迅猛发展分析

二氧化硅气凝胶的迅猛发展分析二氧化硅气凝胶的迅猛发展1931年Kistert通过水解水玻璃的方法首次制备出气凝胶，但由于当时制备工艺条件限制，在随后的半个世纪中，气凝胶一直没有很大的发展。直到最近20年，气凝胶理论知识的成熟和溶胶凝胶工艺的完善，以及各行各业对气凝胶材料的需求增大，使得气凝胶发展迅速。二氧化硅气凝胶是一种新型结构可控的孔状材料，有多种独特的性质，例如低折射率、低弹性模量、低声阻抗、低热导率、强吸附性、典型的分形结构等，可被制作成声阻抗耦合材料、过滤材料、高温隔热材料等多种高性能材料，在切仑可夫探测器、催化剂及催化剂载体、宽带减反射、高效可充电电池、防眩光涂层、低介电常数绝缘层、超高速集成电路基片、高激光损伤阈值增透薄膜、高效绝热涂层等众多领域之中具有广泛的应用前景。美国联合市场研究企业（AlliedMarketResearch）于2014年6月发布报告称，全球气凝胶的市场价值预计到2020年可达18．97亿美元，预测期内（2014-2020年）年复合增长率为36．4%。随着气凝胶材料在新应用领域探索的持续进步和时间的推移，市场增长的动力将会进一步增强。目前中美贸易摩擦背景下，国外原材料供应的可靠性和及时性得不到有效保障，此外在环保趋严的背景下，价格较低但含重金属的原材料使用受限，下游化工企业成本控制压力上升，市场对国产高性价比原材料的需求更加迫切。在以上因素的叠加下，高端纳米二氧化硅产品领域进口的趋势进一步加强。二氧化硅行业发展现状二氧化硅以其良好的光学性能和吸附性能，在涂料行业中可充当助剂使用。消光剂、增稠剂和抗沉降剂等各类涂料助剂在涂料组成价值较高，尤其在水性、粉末等涂料中，助剂对于颜填料分散、粘合等作用巨大。预计涂料行业规模的持续扩容将助推涂料用二氧化硅的需求不断增长。二氧化硅行业最早发展于20世纪30年代的欧美发达国家地区。德国、美国最早开始研制二氧化硅产品，在第二次世界大战期间，开始实现工业化生产。国际上掌握生产二氧化硅生产技术的只有少数几个国家，很多国家依靠进口。70年代以来，随着西方国家对二氧化硅研究的不断深入，其生产和应用领域方面得到了很大发展，全球产能达到了较高水平。目前，全球沉淀法二氧化硅的高端应用领域主要由大型跨国化工企业所主导。经过长期发展，我国二氧化硅工艺技术有了较大进展。以沉淀法为例，2010至2020年我国沉淀法二氧化硅产能和产量整体呈现上升趋势，截至目前我国沉淀法二氧化硅行业产能和产量位居世界首位。目前，从企业规模看，中国沉淀法二氧化硅生产企业向规模化、大型化和集中化发展。数据显示，5万吨以上规模企业数量达16家，年产能达177．1万吨，占比高达71．12%;产量达129．15万吨，占比高达78．9%。2-5万吨规模企业达17家，数量最多，年产能达50．1万吨，占比为20．12%;产量达23．67万吨，占比为14．46%。沉淀法二氧化硅全球市场空间超过50亿美元和400万吨，高端二氧化硅市场约为每年150万吨。从细分领域的市场规模来看，二氧化硅在牙膏的应用领域较大，全球总量约30万吨;其中工业（蓄电池隔膜，硅橡胶等）、食品、药品等应用市场规模快速增长，需求超过30万吨。食品药品用二氧化硅产品，主要作为抗结剂，抗结剂又称抗结块剂，具有颗粒细微、松散多孔、吸附力强、易吸附等优势。是用来防止颗粒或粉状食品聚集结块，保持其松散或自由流动的物质，其包裹在粉末外，以无数个内在细孔吸收周围空气的潮气，防止食品在储存期间受潮结块。二氧化硅环保标准趋严趋势二氧化硅属化工行业，环保要求非常高。目前，我国在环境保护方面的法律法规包括《环境保护法》、《清洁生产法》、《水污染防治法》、《节约能源法》等，对环保、节能等方面的相关条律的执行力度越来越强，而化工企业由于本身耗能大、排污多的特点，容易到受相关政策严格排查，企业项目通过核准或环评的程序多、难度大。本行业中很多企业使用燃煤方式生产，随着脱硫脱硝的监管要求趋严，原有排放标准将进一步提高。二氧化硅行业发展前景我国二氧化硅生产企业的区域布局较为明显，主要集中在华东和中南两大区域，并集中在福建、山东、江苏、湖南4省。由于二氧化硅主要应用于轮胎、制鞋等下游行业，华东和东南沿海地区是我国轮胎工业和制鞋工业集中地区，故二氧化硅生产企业的分布与产业集群分布有关。橡胶工业为二氧化硅的主要消费市场，占二氧化硅消费总量的70%以上。目前包括欧盟、美国、日本和韩国等在内的国家和组织已经推行了绿色轮胎标签法规多年，绿色轮胎已成为轮胎发展的主流产品。轮胎为橡胶工业中规模最大的细化行业，近年来轮胎用二氧化硅消费量呈现稳中有升的态势。进入21世纪之后，绿色轮胎的概念更加深入人心，在欧盟的推动下，多项关于绿色轮胎的法规和行业标准得以施行。2008年，欧盟实行了REACH法规;2009年，欧盟颁布EC661/2009《欧盟汽车一般安全的型式认证要求》和EC1222/2009《有关燃油效率及其他基本参数的轮胎标签》，对轮胎滚动阻力、湿路面抓着性及噪声性能提出了要求，并将轮胎的性能划分为7个等级，达不到最低限定等级的轮胎不得在欧盟内销售。在此背景下，各轮胎制造企业相继加大了绿色轮胎的研发和生产规模，绿色轮胎实现产业化发展，二氧化硅的用量迅速上升，对二氧化硅的全球需求构成了强劲支撑。二氧化硅的高端日化应用市场空间超50万吨级，目前仍处于放量初期，未来增长空间较大。而日化领域行业分散，产品和渠道的针对性布局是关键。面对数以千计的食药妆细分领域及其产品功能需求，没有足够的产品研发实力和渠道开拓能力的公司将难以发展。沉淀法二氧化硅产业链沉淀法二氧化硅所需的主要原材料是硅酸钠和硫酸，硅酸钠的主要原材料包括纯碱、石英砂等，硫酸的主要原材料为硫磺。沉淀法二氧化硅广泛应用于橡胶、轮胎、医药、农药、固体消防材料、农业、饲料、涂料、油墨、造纸等行业，其中，对橡胶行业的依赖程度较大。气相二氧化硅又名气相法白炭黑，据统计，2021年全球气相二氧化硅产量约为32．40万吨，同比增加8%。2016-2021年全球产量年均复合增长率为4．58%。预计2022年全球气相二氧化硅产量将达到33．8万吨。从全球气相二氧化硅消费结构来看，有机硅行业是气相二氧化硅主要的消费领域，占比57．40%，其中以硅橡胶为主。硅橡胶具有较好的耐高低温、隔热、绝缘、防潮、防化学腐蚀、抗污染和生理情性，在航天、航空、国防工业、机械制造、建筑装饰、生物医学等多个领域具有不可替代的作用，是公认的新型先进合成材料。二氧化硅产业规模二氧化硅（白炭黑）按生产工艺可分为沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅，两者产品性能有所差别，应用领域也不相同。气相二氧化硅是一种白色蓬松状的高纯纳米非金属氧化物，是气相法规模化制备产量最大的一种纳米材料，也是迄今为止最早规模化生产、用途最为广泛的一种纳米粉体材料，广泛用于硅胶制品、墨粉、油漆等行业，尤其是在硅橡胶领域有着难以替代的地位，近年来我国二氧化硅产量逐年攀升，2021年中国二氧化硅产量达347．1万吨，较2020年增加了31．5万吨，同比增长10．0%，预计2022年中国二氧化硅产量将达到379．7万吨。随着这些下游需求市场良好发展，二氧化硅产品下游市场规模将扩大。2021年中国二氧化硅行业市场规模达121．93亿元，较2020年增加了10．5亿元，同比增长9．5%，预计2022年中国二氧化硅行业市场规模将达到133．48亿元。这几年随着能源危机的加剧，多晶硅工业得以大力发展，导致其副产物四氯化硅大量积压，