国内真空绝热板产业的发展.docx

国内真空绝热板产业的发展一、 真空绝热材料行业概况常规的绝热材料中除了聚氨酯（PU）外，还有硅酸钙、玻璃纤维、挤塑聚苯乙烯（XPS）、酚醛树脂泡沫等产品，这些产品广泛应用于各个领域，但这些传统绝热材料均在不同程度上存在一定的不足为了克服上述绝热材料的不足，新型复合型绝热材料应运而生，即将多种绝热材料按各自的功能优点取长补短，从而形成一种技术性能更全面、更优越的绝热材料传统绝热材料大多为多孔和纤维类材料，以微孔绝热的方式实现绝热，导热系数一般在20mW/（m•K）以上；新型复合型绝热材料则往往结合多种绝热方法，导热系数要远低于传统绝热材料，其中真空绝热板采用真空绝热原理，抽除板内气体使其保持一定真空度，有效地消除了对流传热和气体传热，从而导热系数一般在3．5mW/（m•K）以下，是目前绝热性能最佳的绝热材料与普通聚氨酯泡沫绝热材料相比，真空绝热板绝热性能是其6倍甚至更高，且真空绝热板制造不需使用消耗臭氧层的物质或者产生温室气体物质，还可以回收利用，具备绿色环保属性相反，聚氨酯用到的发泡剂HCFCs是消耗臭氧层物质，近年来作为氟利昂替代品的HFCs又被证明会产生强效温室气体，会导致全球变暖，热效是二氧化碳的数千倍，并被《蒙特利尔协定书》基加利修正案列为限制控制使用清单，并拟定了时间表，逐步减少其使用；作为热固性有机材料，当使用聚氨酯的冰箱报废时的处理面临环保难题。

价格差异方面，传统聚氨酯保温塑料是由主要原材料硬泡组合聚醚（白料）和多异氰酸酯（黑料）、水、催化剂、表面活性剂、发泡剂及其他添加剂等原料，在高速搅拌下混合后进行发泡而成，不同原材料可以发泡出不同密度泡沫塑料，销售价格也会存在差异但是，下游冰箱客户对其设计制造的冰箱是否使用真空绝热板及每台冰箱使用量的多少，主要从传统聚氨酯泡沫能否满足冰箱能效标准、冰箱容量（容积率）要求、产品性价比等因素综合考虑，而不是通过单纯对比真空绝热板与聚氨酯泡沫的用量和成本来决定除了绝热材料成本增加之外，类似的使用真空绝热板的高端冰箱更加节能环保、容积率更高、冰箱售价更高，潜在利润空间更大随着各国对于冰箱能耗标准的提升、消费者对大容量、高容积冰箱需求的提升以及真空绝热板性价比的提升，促使更多冰箱客户采用越来越多的真空绝热板作为新型绝热材料近年来随着全球能源危机及节能环保趋势的发展，对绝热材料提出了更加严格的要求，尤其是建筑墙体保温、冰箱、冷柜等应用领域要求绝热材料不仅具有低导热系数，还必须具备可回收绿色环保特性，真空绝热板作为新型的绝热材料，性能更优、更加轻便、节约空间并且节能环保可回收利用，其首先应用于能效要求较高、容积率较高及价格较高的冰箱、冷柜家电领域，未来随着节能环保政策标准的提升，以及真空绝热板性价比的凸显，真空绝热板对聚氨酯等传统绝热材料的替代效应会更加明显。

二、 真空绝热板行业技术水平及特点热量传递主要包括芯材固体传热、内部残留气体传热、对流传热和辐射传热等四部分组成，真空绝热板由于结合了真空绝热、微孔绝热和多层绝热三种方法，属于新型复合绝热技术，具有技术跨度大、涉及领域广的特点，实现其绝热性能提升的关键技术在于最大程度优化各构成部分的性能，降低热传导1）初始真空度一方面，不同芯材的真空绝热板的初始真空度不同，将板内气体抽至更高的真空度会大大增加生产成本，但并不会因此而形成更高的热阻，因此该数值为真空绝热板绝热性能的典型目标值，而生产过程中的不稳定因素可能会使部分真空绝热板内部达不到该合理的初始真空度，从而影响真空绝热板的绝热性能另一方面，具有较低初始真空度的芯材性能受真空度影响更敏感，需要阻隔性更好的阻隔膜配合以维持真空绝热板的性能及使用寿命2）阻隔膜气体渗透率及热阻性能外部气体通过阻隔膜渗透到真空绝热板内部是导致真空度降低，从而影响其使用寿命的主要原因之一，阻隔膜的性能主要是通过包覆达到隔绝热量传导及防止气体渗透，渗透率主要由阻气层材料确定，与阻气层特性有关，目前普遍采用多层金属与有机材料复合薄膜作为阻气层材料此外，阻隔膜的性能还包括降低热传导与热辐射的影响，较好的阻隔膜可以通过材料的改良将固态热传导和高温热辐射降到最低。

3）芯材和阻隔膜材料放气情况大多数材料在真空环境下都会释放气体，释放气体的种类和数量以及释放持续时间的长短因不同种类的材料而存在差异芯材和阻隔膜所释放的气体会使板内部压力增高，某些情况下，真空绝热板芯材和阻隔膜所释放的气体甚至要超过渗入板内的气体量因此，选用不同的芯材和阻隔膜所产生的材料放气会在很大程度上影响真空绝热板产品的使用寿命4）阻隔膜封边渗透率真空绝热板是由阻隔膜材料封边后形成芯材阻气层构成，大多数阻隔膜是由一薄层塑料复合于膜层内部而形成，因而采用热压法对其进行封边但是，这些封边对气体和水蒸气的阻隔性能并没有阻隔膜本身性能好因此，阻隔膜的封边质量也影响了真空绝热板的性能5）吸附剂数量及吸附效率对真空绝热板而言，实现外来气体和水蒸气、内部材料释放气体的持续吸附是延长其有效使用寿命的重要方法，通过捕集芯材、阻隔膜放气或外部渗透产生的气体，吸附剂能够使得真空绝热板内保持一个较好的真空度，从而维持真空绝热板较长的使用寿命三、 真空绝热板市场发展情况真空绝热板作为近年来兴起的一种新型高效绝热材料，与常规绝热材料相比，具有明显的性能优势，并因其节能环保属性而具有广泛的应用前景，但由于发展时间较短，目前尚处于市场发展初期阶段，主要应用于家用电器（冰箱、冷柜等）、冷链物流（医用及食品保温箱、自动贩卖机等）领域以及建筑保温领域。

就地域分布而言，日本、韩国、欧洲、北美具有领先的节能理念，且真空绝热板技术应用较早，普及率较高国内对真空绝热板的研究始于20世纪末，前期由于发展时间较短、国内节能政策未及时推进，加上成本较高，在国内还未得到广泛应用近几年来，受下游家电产品升级换代及国家能效标准提高的影响，一些国内外一线品牌家电厂商陆续在高端节能冰箱大规模投资，促进了真空绝热板需求在家电领域的增加目前真空绝热板在冰箱冷柜等市场的规模仍然相对较小、渗透率相对较低，但未来，随着各国节能环保政策趋严、终端消费升级带动下游市场对冰箱冷柜产品大容量、轻薄化需求提升及行业技术发展推动产品性价比优势持续凸显，真空绝热板在冰箱冷柜的渗透率预计将持续提升此外，真空绝热板在冷链物流与建筑节能领域的市场也极为广阔四、 纳米孔绝热材料和辐射绝热材料在国内外的研发与生产情况自1931年美国人S．S．Kistler在《Nature》杂志上首次发表有关硅基气凝胶研究成果以来，相关研究取得快速发展，仅1990年以来，美国《科学引文索引》收录的关于硅基气凝胶的文献就多达800多篇，被认为是20世纪90年代以来十大热门技术之一2001年，与美国宇航局（NASA）具有密切关系的Aspen的成立，是真正商业意义上的气凝胶产业化的开始。

2013年，美国材料与试验协会发布了《柔性气凝胶绝热材料规范》（ASTMC1728-17）标准，经过十余年发展，目前，国外主要纳米孔绝热材料生产商有英国oco、美国Aspen、美国opore等辐射绝热材料方面的主要代表为低辐射绝热玻璃（Low-E玻璃），20世纪80年代开始，Low-E玻璃以其优良的节能性能在欧美等发达国家得到迅速推广和普及，目前欧美发达国家普及率已基本超过80%受益于节能环保政策的推进，2006年以来，我国快速发展，目前国内一、二线城市住宅Low-E玻璃使用率较高，但总体普及率还较低，受益于支持性政策的持续出台，建筑节能市场有望继续保持增长趋势国内主要生产企业有信义玻璃（HK0868）、旗滨集团（SH601636）等企业经过数十年的发展，纳米孔绝热材料（硅基气凝胶绝热复合材料）虽然品种在不断丰富，性能在不断提高，但仍面临成本高、制备周期长、工艺复杂、溶剂消耗量大等技术瓶颈，阻碍了其产业化进程和更广泛的应用，其昂贵的价格使其主要应用领域限制在航空航天、装备及高端民用防隔热领域进一步优化其成分与结构，改进工艺流程，开发更先进的表面处理技术及后处理技术，使其在较低的密度下仍具有高强、低导热和耐温变等优异性能是今后的主要发展方向。

纳米孔绝热材料处于发展初期，其应用领域的成熟和拓展依赖研发技术的进步与市场推广情况，其完成导入期阶段到实现大规模运用需要较长的过程，难以进行预计纳米孔绝热材料是采用纳米气凝胶材料制作的一种绝热产品，气凝胶是指通过溶胶凝胶法用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成单一种纳米级多孔固态材料，因其具有超轻、超低导热率和可设计性强等优异性能在隔热保温领域具有广阔的应用前景气凝胶因成分不同，主要分为二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶等当前，二氧化硅气凝胶最为成熟，国内外气凝胶的产业化发展大多围绕二氧化硅气凝胶绝热应用展开二氧化硅气凝胶通过复合改性能够提高其力学、绝热和耐温性能，还能实现功能化并降低成本，目前全球商业化最成功的气凝胶产品即为二氧化硅凝胶与玻璃纤维复合而成的气凝胶毡，因其耐高温、绝热性能稳定等特点主要应用在航空航天、装备、高温管道窑炉、城市热力管网等领域但是，二氧化硅气凝胶强度低、韧性差、易碎和易吸湿等性能缺陷制约了其在冰箱冷库和节能建筑等潜在领域的应用纳米孔绝热材料的产业化研究和应用均处于较初期阶段，其完成导入期阶段到实现大规模运用需要较长的过程，难以进行预计。

辐射绝热材料主要是指通过在基材上（比如玻璃）镀上单层或多层金属（银、铜或锡等金属）或其他化合物组成的膜系产品，其镀膜层具有对可见光高透过及对红外线高反射的特征，作为目前生产和应用最多的是镀膜低辐射玻璃（Low-E玻璃），相比普通中空玻璃，具有良好的隔热效果和透光性，主要在节能建筑、交通工具等领域作为代替普通中空玻璃使用五、 真空绝热板在冰箱等家电领域的应用冰箱作为家用电器中开机时间最长的家电之一，一直以来都是家用电器中主要的耗能产品，随着各国对节能环保的日益重视，冰箱已成为重点监管对象以我国为例，根据2019年10月发布的《中国家用电冰箱产业技术路线图》（2019年版）的规划目标，2025年冰箱能效水平较2019年要提高25%，2030年较2025年再提高25%目前，全国冰箱保有量已达2亿台，提高冰箱的能效水平对于推动节能环保政策的实施具有重要意义因此，冰箱冷柜领域作为真空绝热板的重要应用领域，也是真空绝热板市场最先发展的领域根据太平洋证券研究院发布的行业研究报告数据显示，目前真空绝热板在日本、韩国以及欧美国家的应用较为普遍，尤其在日本、韩国的大容积风冷冰箱上，为追求使用容积最大化，真空绝热板被大量使用，其中日本受2011年福岛核泄漏事件导致的能源危机影响及国内较有利的补贴政策，真空绝热板节能冰箱市场发展较快，应用比例达到70%，韩国也较高，欧洲次之，美国较少。

国内外冰箱主要品牌生产商如三星、LG、惠而浦、海尔、松下、伊莱克斯、美的、东芝等都使用真空绝热板生产冰箱，而我国真空绝热板在国内冰箱冷柜领域的市场渗透率仅为3%，在全球冰箱冷柜领域平均市场渗透率也仅为10%左右六、 国内真空绝热板产业的发展真空绝热板因生产成本相对较高，首先在家电领域的能效要求较高、容积率要求较高的冰箱产品中应用，目前国内市场中绝大部分的冰箱、冷柜仍以聚氨酯作为主要保温材料随着我国能源状况紧张、节能社会意识的形成以及消耗臭氧层物质的全面禁用，海外及国内产品能效标准的提高，迫使各大冰箱、冷柜生产厂商在设计、制造产品中采取更加有效的节能措施和节能技术，提高压缩机性能和使用新型绝热材料为最有效的两种节能措施为实现节能目的，通过改进压缩机技术的手段与使用新型绝热材料相比，难度更大、成本更高，并且压缩机的能效水平已难以大幅提升，真空绝热板替代传统绝热材料成为冰箱行业现实可行的主要节能措施之一2014年12月，国家发改委等七部委联合发布的《能效领跑者制度实施方案》。