導電纖維專利技術分析

摘 要：隨著國內外導電類纖維的市場需求不斷增加，導電纖維的需求量急劇攀升。文章闡述了導電纖維的原理與技術起源，系統梳理了導電纖維的技術發展過程，并對導電纖維的專利申請情況進行了統計分析，可為專利審查人員和有關工程技術人員了解導電纖維提供參考。

關鍵詞：導電纖維；技術起源；專利分析

1 概述

導電纖維根據其特點可以分為金屬系導電纖維、炭黑系導電纖維、金屬化合物型導電纖維和聚合物導電纖維四大系列；按其開發過程，可分為三個階段：第一階段為金屬纖維，第二階段包括第二代導電纖維和第三代導電纖維，如日本帝人公司的導電纖維（JP72025000B2），杜邦公司的皮芯復合纖維“Antron”（US3803453），孟山都公司的烏爾特倫（JP特開昭51-143723），而在導電纖維高白度化的研究開始后，又有許多新的纖維及專利產生，如日本帝人公司的 “皮芯”型導電纖維（JP昭55-107504A）。在發現聚乙炔經摻雜后有明顯導電能力后，導電纖維的發展進入了第三個階段，如美國的R.V.Gregory將聚苯胺均勻地沉積在基質纖維表面，并滲入到纖維內部，使纖維導電性能持久良好。

在進入21世紀，人們將更多地研究集中在如何利用導電聚合物來直接制備導電纖維，以及通過對導電聚合物進行改性，使其在繼續保持優良導電性能的基礎上，提高加工性能，同時也重視兼顧纖維其它性能，如抗菌、防火、高強、高模等。

2 導電纖維專利申請統計分析

由于金屬纖維較少的應用于民用生產，因此，以下分析統計均對除金屬纖維外的其它類別導電纖維的專利申請進行。

2.1 專利申請量和申請國分析

經過統計分析，全球導電纖維從上世紀60年代開始持續發展，專利申請量在1980-1990間迎來第一個高峰，在1990-2000間申請量下滑，在2000-2010間又有了迅速發展迎來了第二個高峰，之后在2010年后申請量再次下降。而對于申請國，日本在非金屬纖維類的導電纖維領域專利申請量最多，我國經過近十年的蓬勃發展位于第二位，美國和韓國分別位于第三、四位。但我國申請量雖然位于第二位，但申請量與日本有較大差距。

對申請量排名前三的國家進行分析，統計其從1965年到2015年2月的申請量，如圖1所示。

從圖中可以看出，日本的申請量在1980-1990達到了第一個申請量高峰，這與日本各大企業的研究動向有關，在1975-1985年間，日本的各大化纖公司對于炭黑型復合導電纖維以及金屬化合物混入涂覆制備導電纖維進行了大量的專利儲備，接著1980-1990年間的各公司對一系列導電纖維產品進行開發，從而使其申請量達到第一個峰值，而我國的導電纖維研究起步較晚，但在2000年后迅速發展，在2010-2015年間超過日本，這與國內對導電纖維的需求量關系密切，在2000年后，我國的眾多單位均對導電纖維展開了研究，特別是針對聚苯胺導電纖維摻雜研究以及導電纖維的應用進行了較多的申請。

2.2 專利申請人分析

對全球導電纖維主要申請進行統計，獲得該領域的主要申請人包括帝人、東麗、鐘紡、可樂麗及尤吉尼可等，巨頭企業均集中在日本，其中帝人公司和東麗公司的申請量最多，兩家公司比較具有代表性的專利有帝人公司將導電材料分散在低熔點聚合物中，熔融后涂覆到纖維表面獲得的導電纖維 （JP72025000B2）以及“皮芯”型導電纖維（JP昭55-107504A），東麗公司的海島型腈綸SA-7（JP昭52-10325）以聚酰胺及聚酯作為基材聚合物制作的導電纖維（JP昭55-1337A）等；在2000-2010年這十年間，東麗公司針對導電纖維應用于面料以及紗線混紡方面提出了大量的申請，此期間，東麗公司的申請量躍居全球第一。而在1990-2000年間，申請量較多的公司還有鐘紡（KANEBO）和三菱麗陽（MITSUBISHI RAYON），在這十年間，導電纖維的相關申請主要集中在對已有技術的改進，如提高導電纖維的手感、耐久性等。

2.3 國內申請分析

我國從上世紀70年代就開始進行抗靜電纖維的開發研究，在80年代初，上海合成纖維研究所和江蘇省紡織研究所雙雙取得抗靜電錦綸、抗靜電滌綸等的小試成果，之后，東華大學、華東理工大學等單位加入了對導電纖維的研究。在我國申請的第一篇導電纖維的專利由日本帝人公司于1986年8月26日提出（CN86105231），而我國最早對導電纖維進行研究的是江蘇省紡織研究所于1988年2月24日提出的耐久型導電纖維的制造方法（CN87104346A），經過檢索統計，我國在非金屬纖維方面的主要申請人主要以高校為主，而其它較為主要的申請人有中國人民解放軍后勤軍需裝備研究所、江蘇省紡織研究所有限公司、北京中紡優絲特種纖維科技有限公司等。我國在非金屬纖維的導電纖維方面的申請人申請量最多的是東華大學，浙江理工大學次之。其中，東華大學針對聚苯胺以及碳納米管等新型的導電纖維提出了較多的申請，例如東華大學的第一項關于導電纖維的申請（CN1316554A）由聚苯胺、聚酰胺和摻雜劑三組份組成，采用濕法紡絲技術將聚苯胺和聚酰胺及摻雜劑的濃硫酸共混溶液擠入凝固浴中，經拉伸后制得導電纖維。

3 結束語

伴隨著世界工業文明的發展，導電纖維的制造工藝和制造技術得到迅猛發展，其在電磁屏蔽、傳感、抗靜電等領域也獲得了空前的發展。當前，高分子型導電纖維以及新型導電材料如碳納米管等是重要的研發方向。有關導電纖維的專利申請量與世界工業文明進程呈現正相關性，相信，導電纖維相關技術研發會隨著世界經濟的發展而繼續保持較高水平的發展。