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我国纳米二氧化硅行业竞争格局及技术水平特点

   2022-08-30 中国粉体技术网62130
导读

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

 

 

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。但由于目前有能力生产特种用途的纳米二氧化硅的企业不多,行业地域性不明显。


1、行业竞争状况


(1)国内纳米二氧化硅行业竞争情况


目前,我国液相法二氧化硅消费构成仍以价格相对较低的橡胶制品为主。橡胶工业(包括鞋类、轮胎和其他橡胶制品)的二氧化硅消费量占总量为76.47%,其余产业仅占二氧化硅消费总量23.53%。随着生产技术的不断进步,近年来我国液相法二氧化硅中高附加值应用品种如涂料用特种二氧化硅、打印介质吸附剂、塑料薄膜开口剂、牙膏用磨擦剂与增稠剂、食品用二氧化硅、电池隔板用二氧化硅等有所发展,但整体上目前国内能生产用于涂料、数码相纸、塑料薄膜等特种用途的纳米二氧化硅的企业并不多。


(2)全球纳米二氧化硅竞争情况


全球液相法二氧化硅的主要生产厂商有格雷斯和赢创工业等国际化工巨头及国内各应用领域的纳米二氧化硅生产企业。目前格雷斯、赢创工业等国际化工巨头掌握了成熟而全面的二氧化硅生产技术,能综合运用二氧化硅、氧化铝和硅铝化合物生产品类丰富、通用性强的各类二氧化硅产品,建立了包括消光剂、防锈颜料、水分清除剂、打印介质吸附剂、塑料薄膜开口剂、啤酒澄清助剂、药物赋形剂和石油化工催化剂等在内的全品类的纳米二氧化硅产品线。近年来跨国化工巨头在全球多地进行投资以扩大纳米二氧化硅的产能,以进一步抢占全球市场。


2、行业技术水平特点发展趋势


(1)行业技术水平


目前,我国的液相法二氧化硅生产企业已达到国外同类企业的生产规模,原材料和动力消耗与赢创工业、格雷斯等国外知名企业的差距逐步减小,并且产品质量可满足国际主流市场需求,主要出口地区为欧洲、韩国、巴西、东南亚等。但在气相法二氧化硅领域,德国、美国和日本等传统气硅强国仍占据全球大部分市场份额。我国气相法二氧化硅产业经过近50年的发展,在单套产能、工艺自动化、后续高附加值深加工方面和国外企业相比仍欠缺竞争优势。


产品品种和质量方面,国内液相法二氧化硅主要品种包括:涂料消光剂、喷墨打印相纸用二氧化硅、塑料薄膜开口剂用二氧化硅、牙膏摩擦剂和增稠剂用二氧化硅、轮胎用高分散二氧化硅、鞋用二氧化硅、硅橡胶用二氧化硅等。剂型有纳米级、超细、粉状、微珠和块状等。近年来,国内液相法白炭黑的质量取得长足进展,替代进口产品趋势明显。国内气相二氧化硅产品型号按疏水性、亲水性分为A系列和B系列产品。亲水性二氧化硅可用水润湿,并能在水中分散。除了在传统工业领域,如聚酯、有机硅、油漆和涂料中应用外,亲水性气相二氧化硅产品越来越多地应用于高科技领域中,如在电子和光纤工业中的应用起主导作用。疏水性气相二氧化硅产品对有机硅弹性体有补强作用,可用于涂料和塑料中提高耐划伤性,亦可用于电缆复合物中改善介电性能或作为粉末助流剂。


(2)行业技术特点


液相法二氧化硅通常采用硅酸钠和浓硫酸进行化学反应,生成二氧化硅,然后进行过滤、干燥、粉碎分级和包装。二氧化硅用途多样,其中消光用二氧化硅生产技术特点如下:


1)参照行业标准规定,液相法二氧化硅产品参数有多项控制指标,单一指标不能决定二氧化硅的预期性能,只有对各项理化指标进行精准管控,才能实现预期性能。此外,纳米二氧化硅面向的下游行业较多,生产商需要具备根据下游客户具体用途、特定需求,定制调整生产工艺、表面改性处理、粒径分布等要素的生产能力,对生产商的精细化工生产能力要求高。


2)二氧化硅生产工艺的关键技术在于精确控制化学反应的原材料浓度、搅拌强度、反应温度、pH值和反应加量流量等多种因素。不同的工艺组合生产出二氧化硅产品性能千差万别。要保证生产产品质量持续稳定,就需要生产商具备扎实的流程控制能力和产品质量把控能力。


3)新材料、新技术不断涌现的今天,下游客户群体也在不断更新配方及迭代升级生产工艺。二氧化硅生产商要想保持市场竞争力,需要具备强大的技术研发实力及柔性生产能力。


(3)技术发展趋势


我国是全球最大的二氧化硅生产国,经过不断发展,在国际市场中的竞争力不断增强,成为二氧化硅净出口国。我国二氧化硅行业正在逐步向着规模化方向发展,企业数量有所减少,产能趋于稳定。随着制造业转型升级,二氧化硅产品向高品质、高性能、专业化、多样化发展成为趋势,技术导向型的企业未来更具竞争优势。


不同行业对二氧化硅性能要求侧重不同,二氧化硅产品规格标准较多,在制造业转型升级的背景下,二氧化硅行业专业化生产趋势进一步加强。总体发展趋势呈现以下几点:


1)生产技术专业化


纳米二氧化硅产品的制备是一个相当复杂的过程,它受化学反应、热力学、动力学、表面化学等多种因素的影响,工艺过程不易控制,尤其是涂料用二氧化硅,其技术指标要求众多,由于其合成的工艺特点,使得它能够通过改变合成工艺参数,通过控制工艺过程因素的变化来调节二氧化硅的结构,实现产品的多样性。因此,纳米二氧化硅行业是个高度技术密集型行业,具有一定的技术门槛,需要一定的专业技术经验。


2)高端纳米二氧化硅产品国产替代进程加速


相比跨国化工巨头,目前国内生产商生产的纳米二氧化硅品种主要集中在中低端应用领域,产品质量、稳定性及通用性与国外产品尚有一定差距。但伴随着生产技术的积累和生产工艺的进步,国内生产商逐步掌握精细化控制纳米二氧化硅产品纯度、表面性能控制、粒径分布等重要参数的生产技术。此外在环保趋严背景下,价格较低但含重金属的原材料使用受限,下游企业成本控制压力上升,对国产高性价比产品的需求更加迫切,预计高端纳米二氧化硅产品领域国产替代进程将进一步加速。


3、二氧化硅行业发展趋势


(1)全球二氧化硅市场将稳定增长


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。


二氧化硅因其优良的电物理性质,逐渐成为锂电池隔板材料的主流选择。动力锂电池为新能源汽车的核心部件,需求受新能源汽车销量的拉动最为明显。在能源技术变革及特斯拉等新兴科技企业的带动下,全球新能源汽车产业取得爆发性增长,我国新能源汽车产业受政府扶持,自2015年以来已成为全球规模最大的电动汽车市场。预计未来几年,锂电池隔板专用二氧化硅存在较大增长空间。


此外,受益于涂料行业的蓬勃发展,二氧化硅在涂料行业的应用愈加广泛,涂料用二氧化硅成为行业中高附加值细分领域。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。


(2)环保政策趋严将推动行业集中度进一步提高


二氧化硅属化工行业,环保要求高。目前,我国在环境保护方面的法律法规包括《环境保护法》《清洁生产促进法》《水污染防治法》《节约能源法》等,我国对环保、节能等方面的相关法律法规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,容易受到相关政策严格排查,企业项目通过核准或环评的程序多、难度大。随着环保要求的提高,国内规模较小、技术水平较低、环保投入不足的企业将逐步被淘汰,导致市场总供给相应下降;与此同时,随着部分环保不达标企业被逐步淘汰退出市场,也将进一步带动行业集中度提高,改变市场整体竞争格局,规模和技术水平领先的企业市场份额和竞争力将进一步提高。


(3)专业化生产以及高附加值产品趋势


液相法二氧化硅的生产需要经反应、老化、过滤洗涤、干燥和粉碎等多道工序,通过硅酸钠和一种无机酸(通常情况下为硫酸)发生化学反应沉淀而成。液相法二氧化硅生产过程对反应的控制有较高要求,原材料浓度、搅拌强度、反应温度、pH值和反应加量流量等多种因素将影响最终形成的二氧化硅的表面积、结构、分散性和硅羟基的浓度等理化指标,因此各个变量都要求精确的控制和调节。目前市场上标准的生产设备尚未能完全满足液相法二氧化硅生产工序要求,还需专业的非标核心生产设备。企业的生产经验、生产技术、研发能力在生产工艺中显得尤为重要,而以上这些优势均需企业长期的理论和实践积累。


(4)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。


 
(文/小编)
 
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