化工：气凝胶 颠覆隔热保温行业的新材料

投资银行部 姚一哲

摘要：本文介绍新型无机固态气体绝热材料（气凝胶）的基本情况。着重从气凝胶材料特性优势、行业规模、行业发展以及上下游之间的整合这4个切入点论述了气凝胶给隔热保温材料行业带来的新机遇。

气凝胶，又称为干凝胶，是化学溶液经反应，先形成溶胶，再凝胶化获得的凝胶，除去凝胶中的溶剂，获得的一种空间网状结构中充满气体，外表呈固体状密度极低的(接近空气密度)多孔材料。

气凝胶是目前已知最轻的固体材料，也是迄今为止保温性能最好的材料。因其具有纳米多孔结构(1~100nm)、低密度(3~250kg/m3)、低介电常数(1.1~2.5)、低导热系数(0.013~0.025W/(m.k))、高孔隙率(80~99.8%)、高比表面积(500~1000m2/g)等特点，在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质，在航天、军事、石油、化工、矿产、通讯、医用、建材、电子、冶金等众多领域有着广泛而巨大的应用价值，被称为“改变世界的神奇材料”。

一、行业规模

据新材料在线的统计，2013年，全球气凝胶市场规模为2.22亿美元，预计到2020年，随着技术不断成熟, 产能逐渐扩大，规模效应凸显，市场规模将增加至18.97亿美元。

全球市场规模估计

资料来源：BCC Research; Allied Market Research; 新材料在线

从市场分布来看，目前全球气凝胶市场主要集中在北美，约为55%,欧洲和亚洲分别为24%和8%；预计到2017 年,北美和欧洲的市场占比会减少，而亚洲和其他地区市场占比会增加。

2012年全球气凝胶市场分布情况2017年全球气凝胶市场分布预测情况

资料来源:BCC Research; 新材料在线资料来源:BCC Research; 新材料在线

国内方面，2015 年的预计市场规模为1.76亿，2019年将达到16.59亿元，2015 至2019年预测期内复合年增长率(CAGR) 超过60%；从气凝胶使用的行业分布来看，未来中国的气凝胶主要用于建筑节能，石油石化，交通运输,电力工业等领域。

二、行业发展趋势

公司所处行业上游即二氧化硅、金属有机物等化工原材料，下游主要在工业

领域、建筑领域、化工领域、日常消费等其他领域。

工业领域

气凝胶在工业领域以石油开采、石油炼化、热电厂管线等保温需求为主，目前该类管线存在如下多个方面的问题：1)保温材料寿命短，需经常维护、更换；2)传统硅酸盐类保温材料结构力差，容易出现上薄下厚的现象；3)大多传统的无机材料都没有防水效果，容易造成管线腐蚀，使得管线无法保证设计压力要求；4)管线因保温效果下降，使得内部流体在末端已经无法达到设计的温度及压力要求。上述问题若导致未充分的绝热, 未加工的碳氢化合物在输送过程中将发生冷却并生成水合物或蜡化,最终堵塞流送管。

采用气凝胶隔热材料在多个方面优势明显，能够降低在输送过程中的热量损失。具体而言，1)相对传统保温材料气凝胶毡可以大幅降低保温层厚度,减小热损失,节能效果优异；2)结构力好，抗压强度高，性能稳定，使用周期长；3)具有良好的防水效果,在最大程度上防止管线腐蚀；4)易于根据复杂的形状、弯曲度和空间限制等来裁剪材料和安装；5)材料用量少,可以减少外保护层用量，降低运输及储存成本；6)与其他传统材料复合使用，可以带来更加经济的保温方案。

在经济效益方面，气凝胶作为保温材料成本节约突出，以纳诺科技生产的气凝胶绝热毡为例，对于管道外径108mm的LNG输送管道(直管段)，1000米气凝胶绝热毡与传统保温材料经济效益对比如下表所示。

资料来源:纳诺科技公司官网

建筑领域

建筑领域主要利用气凝胶突出的隔热性能,作为世界上最大的建筑市场,我国既有建筑面积 400 亿平方米, 每年新增建筑量 20 亿平方米,而新建建筑中 95%

以上仍是高能耗建筑,建筑能耗已达到全社会总能耗的 28%。单从建筑围护结构保温性能方面来看,我国外墙和窗口的热导率系数为同等发达国家的 3~4 倍,外墙单位建筑面积能耗高出 4~5 倍。面对建筑自身带来的巨大能耗,绿色建筑材料、节能建筑成为业内人士探讨的焦点。

以纳米二氧化硅气凝胶为主体材料，通过特殊工艺复合而成的无机纳米保温毡，是集保温、防火、防水、隔音于一体的超级建筑保温隔热材料，其保温性能与其他保温材料对比如下表所示。

气凝胶与其他保温材料性能对比 材料类型 材料名 膨胀聚苯板(EPS) 挤塑聚苯板(XPS) 有机类保温材料 聚氨酯发泡材料 胶粉聚苯颗粒(保温砂浆)
 珍珠岩 无机类保温材料 岩棉板 陶瓷保温板 无机纳米保温毡 0.025-0.028 W/(m·k) 0.057-0.060 W/(m·k) 0.070-0.090 W/(m·k) 0.041-0.045 W/(m·k) 0.080-0.10 W/(m·k) 0.013-0.020 W/(m·k) 导热系数 0.037-0.041 W/(m·k) 0.028-0.030 W/(m·k) 其他行业

除了在工业和建筑领域存在巨大的市场空间,考虑到气凝胶其他方面突出的性能，气凝胶在其他诸如电子, 化工，生物医疗，日常消费领域等也存在着巨大的替代空间,整体而言覆盖人们生活的方方面面。

三、气凝胶行业国内外上市及龙头公司介绍 1、Aspen

公司自 2008 年开始大规模生产,2011 年 3 月公司的第二条线产品投入,产量翻番,达到年 4000 万到 4400 万平方英尺气凝胶毡规模,公司第三条产品线即将在 2015 年中旬完毕,届时产量将达到年 5000 万到 5500 万平方英尺。2014 年 6 月,公司在纽约证券交易所上市,成为气凝胶行业首家上市公司,目前公司产品目

标市场为全球石油石化,冶金,化工,电力生产等行业能源设施隔热市场,主要的客户包括埃克森美孚,台塑石化,墨西哥国家石油公司,新纪元能源公司等。 2、广东埃力生

2006年创立于广东英德市,是一家集研发、生产、销售气凝胶复合隔热材料和真空绝热材料为一体的创新型高新技术企业,也是中国大规模工业化生产气凝胶隔热材料的领军企业。企业目前主打气凝胶毡、气凝胶板、纯气凝胶三大系列产品,从生产规模、质量及产能来看,已经成为国内最大的气凝胶产品生产企业。 3、纳诺高科

公司前身绍兴市纳诺高科有限公司，成立于2004年4月，2008 年初公司取得“NHT干燥成型”工艺的重大突破,摆脱“超临界”成本过高的压力，2011年正式落户绍兴滨海新城，已建成年产10000立方米气凝胶全自动化生产线1条，是国内从事早、规模大、实力强的二氧化硅纳米孔超级隔热材料研发与制造基地。公司现已通过ISO9001:2000国际质量体系认证,获得浙江省高新技术产品认证。公司主要的产品包括气凝胶绝热毡, 气凝胶绝热板，VIP 真空绝热板，绝热筒形异形件，气凝胶粉体颗粒，绝热采光板。