氣相二氧化硅行業特性及技術水平特點發展概況機遇挑戰壁壘構成
1、行業特性
（1）周期性
氣相二氧化硅應用領域較為廣泛，主要用作有機硅彈性體的補強劑，在其他有機硅產品如硅樹脂中也有應用；另外在涂料油墨、膠粘劑、合成樹脂、化學機械拋光、復合材料、膠體電池、消泡劑、污水處理、農業、化妝品、食品、醫藥、絕熱保溫材料等領域，氣相二氧化硅的應用范圍及使用量也保持持續增長的趨勢。氣相二氧化硅行業作為納米級的精細化工產業，其運行周期與國家宏觀經濟的運行情況有一定的正相關性。
（2）區域性
我國氣相二氧化硅生產企業的區域布局較為明顯，主要集中在華東區域，其中主要生產企業主要分布于湖北、新疆、江蘇、浙江及江西等地區。從地區分布來看，華東地區氣相二氧化硅生產企業的產能占全國總產能的六成以上。氣相二氧化硅產品主要應用于中高端領域，其生產企業的分布與產業集群分布有關。
（3）季節性
氣相二氧化硅行業的發展主要根據有機硅、合成樹脂、油墨涂料、膠粘劑、復合材料等行業相關應用領域的市場需求量而波動，由于產品應用領域較廣，行業整體季節性特征不明顯。
2、行業技術水平與特點
（1）行業技術水平
氣相二氧化硅技術最早產生于二十世紀四十年代，由德國的 Degussa 公司首先發明這項技術。我國的氣相二氧化硅產業起步較晚，二十世紀六十年代我國開始小規模生產氣相二氧化硅，氣相二氧化硅的制備核心技術和市場主要由德國、美國和日本控制，當時氣相二氧化硅主要用于軍工領域，在民用領域的使用較少。隨著上世紀九十年代民用市場規模的逐漸增大，我國氣相二氧化硅產品在較長時間內主要依賴進口。
我國氣相二氧化硅的生產工藝和規模近年來得到了較大的發展，目前國內以部分領先企業自主生產的氣相二氧化硅已可以部分替代進口，特別是在硅橡膠領域，其產品質量已接近世界先進水平，但與國外大型企業相比還存在著裝置規模小、產品品種少等問題，特別是在化學機械拋光、散光材料、高性能復合材料、高強度特種材料等領域，我國氣相二氧化硅的需求仍依賴于進口產品。
此外，國外氣相二氧化硅生產企業正在積極進入國內市場，我國氣相二氧化硅產業面臨巨大的競爭壓力與挑戰。目前市場對表面改性疏水型氣相二氧化硅的需求量很大，國內產業化生產已開始起步，但在產能、質量及產品類別上還是與國外企業存在一定的差距。
（2）技術特點
氣相二氧化硅原生粒子大小具備了納米材料的特性，是公認的無機納米材料，也是世界上最早實現工業化生產的納米材料之一。其優異的性能使它在眾多的現代工業領域中扮演著重要作用，被稱之為“工業味精”、“材料科學的原點”，氣相二氧化硅在有機硅行業更是具有“芯片”般的作用，目前已成為硅橡膠最關鍵的補強填料。正是由于氣相二氧化硅特殊的性能和作用，在過去相當長的時期內，國外曾經對氣相二氧化硅的出口一直有所限制，并禁止技術轉讓。
根據氣相二氧化硅表面性質的不同，產品型號分為親水型和疏水型兩個系列。氣相二氧化硅本身具有親水性，其表面經過疏水基團的改性即可獲得疏水產品。親水型氣相二氧化硅是由硅的鹵化物（主要是一甲基三氯硅烷和四氯化硅，少部分企業使用三氯氫硅）在氫氧火焰中高溫水解生成的帶有表面羥基的無定形納米級白色粉末，常態下為白色絮狀粉末，振實密度在 40-100g/L，是一種無毒、無味、無嗅，無污染的非金屬氧化物。它具有粒徑小（聚集體一般小于 500nm）、比表面積大（一般為 100-400m2/g）、化學純度高、分散性能好等特征，其生產工藝較為復雜，行業發展與有機硅和多晶硅行業的發展息息相關，目前國內主要采用一甲基三氯硅烷和四氯化硅兩種工藝路線進行生產，在生產過程中，生產設備均為非標準化設備，需要自行設計和調試，同時對原材料的比例調節及反應溫度等生產條件的控制決定了產品的最終質量。疏水型氣相二氧化硅是通過親水型氣相二氧化硅與功能硅烷等發生化學反應而制得。目前國際市場上親水型和疏水型產品占比約為 87%和 13%，我國正在接近這個比例，但目前我國只有少數企業具備自主生產疏水型產品的能力且產能較小，疏水型產品的市場份額主要由跨國企業占據。
3、全球氣相二氧化硅發展概況
氣相二氧化硅，又名氣相法白炭黑，是由硅的鹵化物（主要是一甲基三氯硅烷和四氯化硅，少部分企業使用三氯氫硅）在氫氧火焰中高溫水解生成的帶有表面羥基的無定形納米級白色粉末。
二十世紀初期，隨著世界范圍內橡膠工業的快速發展，橡膠工業的補強填料主要是氧化鋅，到二十世紀二十年代，隨著炭黑的試制成功從而開創了橡膠補強的新時代，將炭黑用于橡膠補強使橡膠的力學性能得到極大的提高，然而炭黑最大的缺點是其本身為一種黑色粉末，其顏色屬性決定了炭黑不能用于制備淺色或彩色橡膠制品。到了二十世紀四十年代，德國 Degussa 公司成功開發出以四氯化硅在氫氧火焰中高溫水解制備氣相二氧化硅的工藝，隨著氣相二氧化硅產品的出現，賦予了橡膠及硅橡膠產品極好的拉伸強度和撕裂強度，打破了黑色橡膠獨占市場的局面。
氣相二氧化硅是由氯硅烷在氫、氧火焰中高溫水解生成二氧化硅粒子，然后經過聚集、分離、脫酸等處理工藝而獲得產品。在二十世紀六十至七十年代，氣相二氧化硅主要是以四氯化硅為原料，生產工藝容易控制，但生產成本較高。隨著有機硅單體工業的發展，其副產物一甲基三氯硅烷等的處理問題成了束縛其發展的瓶頸。通常情況下，一甲基三氯硅烷被用于硅烷交聯劑、硅樹脂和防水涂料制造, 但是因為用量有限，因此其急需找到新的出路。到二十世紀八十年代，使用有機硅單體副產物或將該副產物與四氯化硅進行混合制備氣相二氧化硅的工藝得到突破和應用，通過有機硅單體副產物生產氣相二氧化硅有效的降低了生產成本。
根據 SAGSI 的統計，2021 年全球氣相二氧化硅產能為 45.89 萬噸/年，同比增加 3.20%，新增產能全部來自我國。結合已公布計劃，再考慮新建項目投產可能性及部分落后產能被淘汰，預計到 2026 年全球產能仍將凈增 8.99 萬噸/年，達到 56.88 萬噸/年左右。2022-2026 年全球產能年均增長率預計為 3.60%。
2021 年全球氣相二氧化硅產量約為 32.40 萬噸，同比增加 8.00%。2017-2021年全球產量年均增長率為 4.60%。根據 SAGSI 預計，2026 年全球氣相二氧化硅產量將達到 39.90 萬噸，2022-2026 年全球產量年均增長率約 4.50%。
4、國內氣相二氧化硅發展概況
我國的氣相二氧化硅產業起步較晚,二戰以后，氣相二氧化硅工業實現了商業化和規模化發展，但整個行業呈現寡頭壟斷的局面，行業核心技術被少數跨國公司封鎖和壟斷，二十世紀六十年代我國開始小規模生產氣相二氧化硅，氣相二氧化硅的制備核心技術和市場主要由德國、美國和日本控制，我國亟需具有自主知識產權的優質氣相二氧化硅產品的企業進行技術研發，并打破國外技術封鎖和產品壟斷的局面。二十世紀九十年代初，隨著一大批民營有機硅下游深加工企業的崛起，氣相二氧化硅的市場需求快速增長，國內少部分企業開始對氣相二氧化硅的生產工藝技術進行持續攻關，2001 年國內首套以一甲基三氯硅烷為原材料的氣相二氧化硅裝置點火成功，隨著國內部分氣相二氧化硅生產企業在此后的十幾年時間內不斷的產能提升和完善工藝技術，國內企業的親水型氣相二氧化硅產品質量和供應量已經達到或接近國外生產企業的水平，我國已經成為全球除德國、美國和日本外能自主生產氣相二氧化硅產品的少數國家之一。
經過長期發展，我國氣相二氧化硅工藝技術有了較大進展。2010 年至 2021年我國氣相二氧化硅產能和產量呈現穩定上升趨勢，截至 2021 年，我國氣相二氧化硅生產能力為 17.88 萬噸/年，占全球總產能的 39.00%；產量約 12.84 萬噸，占全球產量的 39.60%。2017-2021 年，我國氣相二氧化硅產能年均增長率為 7.20%。
資料來源：普華有策
5、行業發展趨勢
（1）多晶硅產業副產物的回用比例顯著提高
國內的多晶硅產業起步于上世紀六十年代，隨著本世紀初國內光伏產業的快速發展，多晶硅產能在大幅提高的同時，必然導致其還原反應中的副產物四氯化硅的消化成為多晶硅行業發展的瓶頸。四氯化硅作為一種高度危險的化學品，不能用普通的方法進行處理，傳統方法是將四氯化硅提純，然后跟無水乙醇（或甲醇）進行酯化反應，在常溫常壓下制備硅酸乙酯（或硅酸甲酯），由于使用量十分有限，且處理過程中仍存在一些技術困難，因此利用多晶硅副產物四氯化硅為原料生產氣相二氧化硅是一個具有經濟和環保雙重效益的工藝技術，既解決了束縛多晶硅行業發展的瓶頸問題，降低了多晶硅生產成本，達到多晶硅生產節能減排、潔凈環保、循環利用的目的，從而促進我國多晶硅行業健康發展，又可以給氣相二氧化硅行業提供大量生產原料，從而形成產業之間的資源互補，互相利用的循環生態產業鏈。但目前隨著國內多晶硅企業普遍采用冷氫化技術回收及循環使用大部分的四氯化硅副產物，導致四氯化硅供應量大幅減少，使得純粹采用四氯化硅作為原材料生產氣相二氧化硅的企業可能面臨原材料短缺的風險。
（2）有機硅行業的發展對產業的促進作用
有機硅是“新材料”戰略新興產業的重要分支，被列入《中國制造 2025》重點發展領域。氣相二氧化硅主要用作有機硅彈性體的補強劑，目前其在硅橡膠領域的使用量占其總消費量的 60%以上。氣相二氧化硅在硅橡膠中最重要的作用是補強，另外還能提高硅橡膠的抗高溫性和耐化學性，使硅橡膠應用于更廣泛的領域。由于氣相二氧化硅產品價格較高，雖然市場上存在使用沉淀法二氧化硅作為替代產品的情形，但氣相二氧化硅在硅橡膠中的補強性能仍然具有不可或缺的作用。隨著我國有機硅單體工業的快速發展，其副產物一甲基三氯硅烷的出路問題成了束縛其發展的瓶頸，因此以一甲基三氯硅烷為原料制備氣相二氧化硅逐漸成為新的生產方式，氣相二氧化硅的生產成本明顯下降，使得氣相二氧化硅的競爭優勢不斷增強，因此有機硅行業的持續發展無論從原材料供應端還是市場需求端均將促進氣相二氧化硅行業的快速穩步發展。
（3）氣相二氧化硅的應用領域呈現多元化發展的趨勢
氣相二氧化硅最重要的用戶是有機硅行業，其中以硅橡膠為主，硅橡膠在航空航天、國防工業、機械制造、電子電器、建筑裝飾、居家用具、生物醫學等多個領域具有不可替代的作用，是公認的新型先進合成材料，在新基建中也發揮了重要重要。除了硅橡膠以外，氣相二氧化硅還可以用于填充硅樹脂，特別是用于電子領域和硅橡膠混煉中的硅樹脂。
我國是涂料生產和消費大國，在涂料中加入氣相二氧化硅，可提供防結塊、防流掛、乳化性、消光性、懸浮、增稠和觸變等功能。氣相二氧化硅也為樹脂基復合材料的合成提供了新的機遇，可以達到改善樹脂基材料性能的目的。在膠粘劑中，氣相二氧化硅主要作為補強劑和添加劑，起到流變控制、防沉降、防止流掛和補強作用。此外，氣相二氧化硅在化學機械拋光、復合材料、膠體電池、消泡劑、污水處理、農業、化妝品、食品、醫藥、絕熱保溫材料等領域中也有廣泛的應用空間。隨著未來氣相二氧化硅下游應用領域的不斷拓展，應用領域的多元化為氣相二氧化硅提供了廣闊的市場空間。
（4）環保政策趨嚴將推動行業集中度進一步提高
近年來，隨著我國環保政策密集出臺，環保力度進一步加大，多地陸續出臺了多個涉及化工園區的環境、整頓、提升、搬遷等政策。隨著環保要求的提高，目前國內生產規模較小、技術水平及環保投入較低的企業將逐步被淘汰。氣相二氧化硅由于生產工藝較復雜，設備投入較大，部分企業未來可能將因為產能規模及環保不達標等因素逐步退出市場，市場格局及行業集中度將向研發能力突出、技術工藝先進的企業集中，從而使具有核心競爭能力的企業進一步提高市場份額及競爭力。
6、有利因素
（1）國家產業政策對行業發展的支持
近年來我國出臺的相關法律法規和行業政策主要側重于技術創新、產業結構調整及綠色發展的理念，引導化工新材料和高端專用化學品領域持續創新。公司的主要產品作為重要的功能性新材料已廣泛應用于多種行業，屬于國家鼓勵發展的新材料領域，國家出臺的相關政策為氣相二氧化硅行業以及上下游相關行業的發展營造了良好的政策環境，有利于我國化工新材料和精細化學品行業的發展。
（2）有機硅行業的發展及有機硅消費品需求的增長
有機硅作為一種高性能的化工新材料，是戰略性新興產業新材料的重要組成部分，在《中國高新技術產品目錄》《鼓勵進口技術和產品目錄》《產業結構調整指導目錄》《中國有機硅行業“十四五”發展規劃》以及《戰略性新興產業分類目錄》等政策文件中，有機硅材料一直被列為鼓勵發展的化工新材料。近 20 年來我國有機硅材料在市場需求的推動下一直保持著高速發展趨勢，我國有機硅消費已超過全球總量的 50%，但與發達國家相比人均消費量還很低，仍有較大的市場空間，有機硅行業對石油和天然氣的依賴度較低，是部分石油基合成材料理想的替代品。目前我國有機硅行業的產能仍然保持持續增長的趨勢，隨著有機硅行業的不斷擴產，將為氣相二氧化硅行業帶來豐富的原材料及下游市場的應用需求，且隨著人們生活水平的不斷提高，將進一步提高硅橡膠等消費品的需求量，有機硅行業的發展及硅橡膠等消費品需求的增長將為氣相二氧化硅行業的發展帶來新的發展機遇。
（3）產品市場應用領域較大
氣相二氧化硅主要用作有機硅彈性體的補強劑，目前其在硅橡膠領域的使用量占其總消費量的 60%以上，在其他有機硅產品如硅樹脂中也有應用；另外在涂料油墨、膠粘劑、合成樹脂、化學機械拋光、復合材料、膠體電池、消泡劑、污水處理、農業、化妝品、食品、醫藥、絕熱保溫材料等領域，氣相二氧化硅的應用將保持持續增長，根據 SAGSI 預計，未來鋰電池市場將是氣相二氧化硅行業發展的重要領域和市場增長點。隨著氣相二氧化硅產品應用領域的不斷研究和開拓，產品的應用范圍將變得更加廣泛，為氣相二氧化硅行業的持續發展提供了較大的市場空間。
（4）知識產權保護力度不斷增強
由于氣相二氧化硅屬于技術門檻較高的產業，國外公司對我國長期進行技術封鎖，造成國內企業由于缺乏自主研發能力，在知識產權積累方面尚有不足。但隨著國內氣相二氧化硅持續的研發投入、國家相關知識產權保護政策的不斷出臺及實施，將嚴厲打擊侵犯知識產權的行為，從而將對國內氣相二氧化硅企業已取得的知識產權形成有效的保護，對提高領先氣相二氧化硅企業產品的市場競爭力和市場占有率有重要的促進作用。
7、不利因素
（1）市場競爭環境較為激烈
我國氣相二氧化硅的生產工藝和規模近年來得到了較大的發展，但與國外大型企業相比還存在著裝置規模小、產品品種少等問題。在氣相二氧化硅領域，贏創工業集團、卡博特、瓦克化學、德山化工等跨國企業仍是目前世界上最主要的氣相二氧化硅制造商，在部分領域長期占據高端產品大部分的市場份額。近年來，國外氣相二氧化硅生產企業積極進入國內市場，并在國內投資建廠，對我國氣相二氧化硅企業形成了較大的競爭壓力與挑戰。隨著國外知名跨國公司的產業布局更為完整，我國氣相二氧化硅行業的市場競爭環境較為激烈，對我國氣相二氧化硅企業的綜合實力、研發能力及市場開拓能力也提出了更高的要求和挑戰。
（2）國際貿易環境的變動影響
隨著經濟全球化和貿易自由化競爭加劇，反傾銷已成為各國普遍采用的貿易保護手段之一。近年來隨著中美貿易摩擦等情形的發生使得新貿易保護加劇，反傾銷問題已成為我國對外貿易發展的重要屏障，成為影響我國經濟健康有序發展的嚴峻挑戰。國際貿易環境的變動可能將影響國內企業產品的出口，對海外市場的開拓產生不利影響。
8、行業的準入壁壘構成
（1）技術壁壘
氣相二氧化硅材料屬于典型的納米材料，具有納米級原生顆粒、特殊的三維枝狀結構、絕緣、耐熱、化學穩定性好、純度高等特性，可賦予材料優異的補強、觸變性、增稠、流動性、隔熱等性能，屬于環境友好型材料。
氣相二氧化硅的生產工藝主要通過氯硅烷在氫氧焰條件下進行高溫水解反應生成二氧化硅粒子，然后驟冷，顆粒經過聚集、分離、脫酸等處理工藝而獲得產品，產品純度高達 99.8%以上。氣相二氧化硅的原料、生產裝置、生產過程、尾氣脫除、包裝工藝及產品表面處理等均有較高的技術要求。氣相二氧化硅為原生粒子 7-40nm，聚集體為 100-500nm 的無定形納米級粉體材料，其比表面積、pH 值、粒徑、表面化學等均影響產品的質量和性能，在生產過程中對顆粒生成、聚集、分離等各個變量都要求精確的控制和調節，需要較為復雜的工藝技術控制能力才能生產出高品質的產品。除此之外，氣相二氧化硅的生產設備多為非標的專業特種設備，需要自行設計，并且該類設備的設計和調試需要長期的工藝實踐和技術積累方能確保設備的可靠性，因此從事氣相二氧化硅的生產對專業技術的要求較高。
（2）人才壁壘
氣相二氧化硅屬于納米材料中的一種，其產品的特殊性對專業人才的知識儲備和技術水平要求較高，目前我國在氣相二氧化硅領域的專業人才十分緊缺，由于相關高端精細化技術被少數幾家國外巨頭壟斷，國內企業尚需持續加大研發投入和自身及校企聯合的人才培養，堅持自主創新，不斷加強人才儲備，才能在國際化的競爭中具備持續的競爭優勢。
（3）環保壁壘
氣相二氧化硅的原料氯硅烷為腐蝕性較高的危險化合物，氫氣為易燃易爆氣體，生產裝置涉及高溫壓力容器，尾氣涉及鹽酸等強腐蝕氣體的處理等，均對環保提出了較高的要求，生產過程中對各類生產裝置的安全性要求較高，必須解決易燃、易爆、腐蝕、有毒物質及高溫等典型化工工業難題，隨著國家相關政策對環保的要求愈發嚴格，行業準入門檻也逐步提高。
（4）資金壁壘
氣相二氧化硅行業屬于重資產型產業，在生產裝置和研發設備的投入規模上高于沉淀法產品，因裝置基本為非標準件且研發設備專業性強，國外大型生產廠商對相關技術嚴格保密，國內企業主要通過自主創新和研發的方式不斷摸索和反復試驗，才能掌握相關技術和生產路線，因此相關項目資金投入較大，對生產企業的資金實力有較高的要求。
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