根據專利申請信息展望我國高吸水樹脂領域技術的發展

周芳宇(國家知識產權局專利局 化學發明審查部高分子化學處， 北京 100088)

根據專利申請信息展望我國高吸水樹脂領域技術的發展

周芳宇(國家知識產權局專利局 化學發明審查部高分子化學處， 北京 100088)

本文以專利信息為基礎，通過研究聚丙烯酸類高吸水樹脂發明專利申請量的年代變化、申請人分布、技術領域分布以及主要申請人的技術發展路線等方面，分析了近年來該領域的發展現狀，為我國相關企業知識產權戰略的實施提供參考和依據。

高吸水樹脂；專利申請；發明專利

0 引言

高吸水樹脂是一種吸水溶脹型高分子聚合物，不溶于水和有機溶劑，有著良好的吸水性能和保水能力，在醫藥衛生、農林園藝和石油化工等領域具有廣泛的用途，如用于婦女衛生巾、土壤保水劑以及石油開采中的分散劑等，成為人類生活和國民經濟中不可缺少的高分子材料[1]。

高吸水樹脂可以分為合成樹脂類、淀粉類和纖維素類。在合成樹脂類中，聚丙烯酸類高吸水樹脂因吸水倍數高、合成工藝簡單、產品保質期長等優點，備受社會的青睞。目前，聚丙烯酸類高吸水樹脂的產量和消耗量在高吸水樹脂中占據主導地位[2]。

本文針對高吸水樹脂領域，在中國專利數據庫和世界專利索引數據庫中進行了檢索和統計分析，截止2016年09月30日公開的該領域專利申請中，在中國專利數據庫中檢索到專利申請448件，在世界專利索引數據庫中檢索到專利申請1865件。本文中的數據分析僅以發明專利申請為基礎，不包含實用新型專利和外觀設計專利。將該領域的專利申請進行分類總結，統計分析，從專利申請的角度分析了聚丙烯酸類高吸水樹脂領域的發展狀況，為相關企業和科研院所的研究、決策以及知識產權戰略的實施提供參考和依據。

1 全球專利申請情況概述

1.1 全球專利申請年度趨勢分析

從全球聚丙烯酸類高吸水樹脂專利申請趨勢圖(見圖1)可以看出，從1955年開始，聚丙烯酸類高吸水樹脂的專利申請量總體上保持增長的趨勢。在此期間，1955年至1978年專利申請量增長相對緩慢，自1979年以來專利技術開始迅速發展，分別在1988年和2012年達到頂峰。

1.2 全球主要專利申請人分析

日本在高吸水樹脂領域具有非常強的綜合實力。全球申請人排名前十位中有五位來自日本，分別為株式會社日本觸媒、三菱石油化學株式會社、三洋化成工業株式會社、三菱化學株式會社和日本花王株式會社。德國的巴斯夫歐洲公司位居第二。中國申請人內蒙古大學和西北師范大學也躋身于前十位，內蒙古和甘肅省由于其地理環境的因素更加重視水土保持，因此，其當地的重點大學內蒙古大學和西北師范大學對于用于土壤保水劑的高吸水樹脂進行了大量的研究并申請相關專利。

圖1 全球聚丙烯酸類高吸水樹脂專利申請趨勢

圖2 全球聚丙烯酸類高吸水樹脂專利申請的主要申請人及其申請量

2 中國專利申請情況分析

2.1 中國專利申請年度趨勢分析

由于中國的專利制度始于1984年，而且改革開放初期大力引進國外技術，自主研發力量不足，在聚丙烯酸類高吸水樹脂領域的專利申請自1985年才開始出現，起步較晚。進入21世紀，隨著我國經濟的發展和人民生活水平的提高，以及高吸水樹脂應用領域的擴展，該領域相關技術才取得長足發展，在我國科研人員的努力下，開發出性能更優異、應用領域更廣泛的高吸水樹脂產品，2003年以后，專利申請量有了明顯的增長。

圖3 中國聚丙烯酸類高吸水樹脂專利申請趨勢

2.2 專利申請涉及的技術領域分布

通過對聚丙烯酸樹脂的改性，可以進一步提高其吸水速度、保水性、吸濕性和耐鹽性等性能。從技術領域方面，對聚丙烯酸樹脂進行改性的專利申請主要分布在以下三個領域：生產工藝的改進、以天然可再生資源為原料對樹脂的改性和樹脂的復合化。目前的研發重點是對于生產工藝的改進，生產工藝中對于開發新的交聯劑和分散劑等助劑以及改善生產設備的相關研究較為集中。同時，通過利用纖維素、淀粉等天然可再生資源進行接枝反應生產高吸水樹脂是目前研究的熱點之一，利用天然可再生的高分子化合物改性高吸水樹脂，有利于節能環保。樹脂的復合化是通過與無機物或有機聚合物復合，制備性能優良高吸水樹脂的同時降低了生產成本，目前樹脂的復合化主要集中在添加高嶺土和膨潤土等無機物[3]。

從我國該類技術領域分布情況來看，技術涉及的各領域專利申請量略有差別，但是差距相對較小。其中，專利申請量最多的技術領域是對于生產工藝的改進，占申請總量的44%，專利申請量相對較少的技術領域是樹脂的復合化，僅占申請總量的26%。

圖4 中國聚丙烯酸類高吸水樹脂專利申請領域分布

2.3 中國主要專利申請人及其申請量分析

在中國的專利申請中，株式會社日本觸媒和德國巴斯夫歐洲公司的專利申請量分別位居第一和第三位，在我國仍然是專利申請的大戶。國外來華專利申請占有較大的比例，中國的研發力量較為分散，進入排名前十位的有兩位來自高校和科研院所，另外五位為企業，但是專利申請數量未形成規模效應。我國的企業為該類專利申請的主力軍，企業申請人能夠及時地以市場需求為導向，利用其信息和技術上的優勢，對市場的細微變化做出較快的反應和跟進，其創新的主體地位還需要進一步提高。高校或科研院所在研發上也起到了一定的作用。

圖5 中國聚丙烯酸類高吸水樹脂專利申請的主要申請人及其申請量

2.4 中國專利主要申請人的技術發展路線

在中國的專利申請中，排名前三位的申請人為株式會社日本觸媒、內蒙古大學和巴斯夫歐洲公司。由于株式會社日本觸媒和巴斯夫歐洲公司的相關研究起步較早，并進行了專利布局，下面對這兩位申請人的技術發展路線進行研究。

2.4.1 株式會社日本觸媒

株式會社日本觸媒于1941年成立，以催化劑技術為核心。自2002年設立吸水性樹脂研究所以后，高吸水樹脂的市場占有率穩居世界前列。該公司有關聚丙烯酸類高吸水樹脂的研究領域即涵蓋了對生產工藝的改進，還采用了淀粉等天然可再生資源為原料對樹脂改性。該公司最初的專利申請關注于聚合反應的基本條件，如CN1224024A中對于聚合反應溫度的控制，以及CN1383432A中對于反應原料丙烯酸單體的純化精制。從2009年開始，研究重點在于對于交聯劑的開發，如CN101679566A采用聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯和多元醇等兩種交聯劑并用提高了吸水性能，CN101600762A中采用聚亞烷基二醇和甲氧基苯酚等為交聯劑在實現優異吸水性能的同時提高了粒子表面顏色的白度。此外，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺等交聯劑可以提高樹脂的強度，如CN10140424A。2011年至今，該公司的研究范圍拓展到了對于交聯、分級和干燥等具體生產工序的改進，如CN102482434A在交聯反應步驟中的使用了具有多個攪拌盤的旋轉軸組成的攪拌機，在提高吸水倍率和液體透過性的同時，以低成本實現高生產性。CN102906163A在分級工序中使用特定拉伸張力的金屬篩網，CN102482435A中利用連續通氣帶式干燥劑進行干燥提高了吸水樹脂的物理性能。

2.4.2 巴斯夫歐洲公司

巴斯夫歐洲公司是德國巴斯夫集團的核心公司，也是世界最大的化工廠之一。該公司專利申請重點技術全部集中在對于生產工藝的改進，聚丙烯酸類高吸水樹脂的生產工藝主要分為以下幾個步驟：單體的中和，單體的聚合，凝膠的干燥、研磨以及凝膠的表面交聯等。該公司于2008年對于中和方法進行了一系列的申請，如CN101258121A、CN101258122A 、CN101258123A。此后，以聚合步驟的改進為研發重點，于2009年創新性的提出通過在圍繞單體溶液液滴的氣相中聚合所述液滴的方法，并申請了系列相關專利，包括CN101489596A、CN101489595A、CN101522719A、CN101522720A等。2012年以后，該公司逐步開展了對干燥、研磨和交聯步驟改進的研究，如：CN103415553A、CN104204039A和CN104718228A。從圖7中可以看出，對于聚合步驟工藝的改進一直是該公司的研發重點。

3 結語

目前，聚丙烯酸類高吸水樹脂技術的研究重點集中于對生產工藝的改進、以天然可再生資源為原料對樹脂的改性和樹脂的復合化。未來聚丙烯酸類高吸水樹脂的研究熱點應該在于樹脂的復合化和以天然可再生資源為原料。復合化能夠改善凝膠的網絡結構，是改善高吸水樹脂綜合性能的較為直接、簡單和高效的方法，同時由于復合化可以使生產成本降低，從而有利于擴大高吸水樹脂的應用范圍。此外，綠色環保是當今時代的主題，開展天然原料的綜合利用，以天然可再生資源為原料制備高吸水樹脂將成為未來的研究熱點之一[3]。

對我國高吸水樹脂行業的建議如下：首先，國外專利申請量較大的申請人通常是能夠將專利技術直接應用于生產的企業。我國申請人相對分散，單個申請人擁有專利的數量較少。雖然我國企業的創新主體作用已經逐步得到體現，但是，由于我國該領域的研究相對薄弱，所以要在研究方向上實現突破，我國高嶺土和膨潤土資源豐富，相關公司技術人員可以加大對于樹脂復合化領域的研究。其次，我國申請人還需要持續的技術升級，進一步完善專利布局，從而形成自己的技術發展路線，實現產品的連續創新性，從而在專利保護中進一步拓展我國高吸水樹脂在全球范圍內的影響力。此外，要提高科研院所和高校的專利轉化率，高校利用人才和實驗設備優勢，根據企業和應用的需求進行具有明確市場目標的研發，加強技術交流與合作，實現產學研的良好結合，不斷推出擁有自主知識產權的新產品。最后，技術創新和專利保護是企業可持續發展的有力保障，國內企業在培養專業技術人才的同時，還要重視專利管理的基礎性工作以及知識產權管理人才的培養，從而形成技術升級與專利保護的良性循環。面對國際市場的巨大壓力，只有重視科技創新和專利保護，才能贏得市場。

圖6 株式會社日本觸媒聚丙烯酸類高吸水樹脂技術發展路線圖

圖7 巴斯夫歐洲公司聚丙烯酸類高吸水樹脂技術發展路線圖

[1]馬斐,程冬炳,王穎,余響林,楊君,余訓民.聚丙烯酸類高吸水性樹脂的合成及吸水機理研究進展[J].武漢工程大學學報,2011.01.33，(1)：4-9.

[2]嚴小妹，沈慧芳.耐鹽性聚丙烯酸類高吸水性樹脂的研究進展[J].化工新型材料，2013.4.41，(4)：30-32.

[3]周芳宇.聚丙烯酸類高吸水樹脂企業需提升專利實力[J].中國知識產權報，2016.11.30(7).

周芳宇，國家知識產權局專利局化學發明審查部高分子化學處審查員，主任科員，四級審查員，局級審查業務骨干人才。畢業于北京師范大學，理學碩士，2007年8月參加工作至今，曾參與過多項課題研究，并發表過多篇論文。