石墨烯/橡膠復合材料專利分析

羅 曼 張治翰

（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，湖北 武漢 430070）

石墨烯/橡膠復合材料專利分析

羅 曼 張治翰

（國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心，湖北 武漢 430070）

石墨烯是一種有著優異性能的二維納米填料，將石墨烯與聚合物復合是發揮其性能的重要途徑，石墨烯／橡膠復合材料對橡膠的力學機械性能、電學性能、導熱性能和氣體阻隔性能等都有很大提升。本文通過專利檢索和數據統計對國內外專利情況進行了分析，揭示了石墨烯／橡膠復合材料的發展現狀和趨勢，以期為我國在該領域的科研決策提供有價值的參考。

石墨烯；橡膠；專利；專利分析

橡膠具有獨特的高彈性，但生膠各項性能較差，不具備使用價值[1]，只有加入補強填料等助劑加工后才擁有更多功能[2]，石墨烯作為橡膠納米填料加入會獲得較好性能，因此多種石墨烯/橡膠復合材料被廣泛研究。為了更好地了解石墨烯/橡膠復合材料，在中國專利文摘數據庫（CNABS）和德溫特世界專利索引（DWPI）數據庫[3]中C08L分類號進行檢索并統計分析。

1 全球重要申請人分布

在數據庫中對該領域全球專利申請的所有申請人進行統計分析，這些申請人中企業申請占絕大多數，個人申請極少，而由于國外石墨烯/橡膠復合物材料的技術在2006年才開始發展，在國內2010年才首次出現，且石墨烯的價格昂貴，因而申請量較少。關于石墨烯/橡膠復合材料全球重要申請人如圖1所示。

從圖1看出，北京化工大學專利申請量最多，且對石墨烯復合材料研究體系化。安徽省的中小企業專利申請量也比較多，國外企業申請量較少，主要是阿克瑪公司、固特異輪胎有限公司和現代汽車公司。

2 石墨烯/橡膠復合材料性能專利分布

圖2為石墨烯/橡膠復合材料的主要性能分布圖。可從看出，石墨烯/橡膠復合材料的性能主要集中在機械性能、電性能、熱性能等，專利中應用最多的是石墨烯的力學性能，與現有的炭基質填料如炭黑、碳纖維、碳納米管等相比，石墨烯用于改善聚合物力學性能有著明顯的優勢。石墨烯/橡膠復合材料還具有氣密性、熱穩定性、阻燃性、輻射吸收和防滑性，但對這些性能應用的專利并不多。

3 石墨烯/橡膠復合材料制備方法專利分布

從圖3中可看出石墨烯/橡膠復合材料的制備方法主要集中在直接共混法，該方法耗時短，成本低。其次是膠乳共混法，由于絕大多數橡膠都存在膠乳，而且石墨烯能穩定分散在水中，該方法為復合材料的制備提供了一種有效簡單的途徑。然后為溶液共混法，但有機溶劑的使用會對環境造成損害。熔融共混法的專利申請量較少。

圖1 關于石墨烯/橡膠復合材料全球主要申請人

圖2 石墨烯/橡膠復合材料的主要性能分布圖

圖3 石墨烯/橡膠復合材料制備方法分布圖

4 重要申請人技術發展路線

石墨烯/橡膠復合材料的專利申請量相對更多的申請人為高校和科研結構，該領域申請量最多的為北京化工大學，下面將對該申請人的重點研發技術進行分析，以期對國內石墨烯/橡膠復合材料領域的技術發展路線能有一定的把握。

從圖4可以看出，北京化工大學對石墨烯/橡膠復合材料制備方法使用較多的為膠乳共混法，未使用低分散性和不穩定性的熔融共混法。且膠乳共混法方法克服了機械共混法分散性能不佳的缺點，同時也避免了溶液共混法中有毒溶劑的使用。且北京化工大學重點研究了將該復合材料的力學性能、耐磨性、導熱、導電和抗濕滑性能，將其應用于輪胎胎面、氣密層、內胎或抗撕裂材料等領域，為推動石墨烯/橡膠復合材料的產業化應用作了大量貢獻。

圖4 北京化工大學重點專利技術發展圖

5 小結

從上述數據來看，國內的申請量占全球的領先地位，體現了一定的科研實力和技術創新能力，但石墨烯/橡膠納米復合材料的工業化還沒有成形，技術還大多停留在實驗室階段。因此，目前國內的石墨烯/橡膠納米復合材料研究亟待解決的是產學研的結合，把實驗室研發成功的有市場應用前景的科研成果推向市場，在此基礎上，進行國外的專利布局，搶占專利保護權和市場先機，增強我國在的石墨烯/橡膠納米復合材料領域的國際實力。

[1]唐征海，郭春寶，張立群，賈德民.石墨烯/橡膠納米復合材料[J].高分子學報，2014，7，865-877.

[2]王鵬，蘇正濤，王珊，趙艷芬，王景鶴.國內外石墨烯/橡膠復合材料研究進展[J].新材料產業，2015，6，58-66.

[3]田力普.發明專利審查基礎教程·檢索分冊[M].北京：知識產權出版社.2012.

[4]Kim K S，Zhao Y，Jang H，et al.Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes[J].Nature，2009(457)∶706-710.

Patent Analysis of Graphite/Rubber Composites

Man Luo Zhihan Zhang
(Patent Examination Cooperation Hubei Center of The Patent Office,SIPO,Wuhan Hubei 430070)

Graphene is an excellent two-dimensional nano-filler,The synthesis of graphene and polymer is an im?portant way to play its performance.The mechanical properties,electrical properties,thermal conductivity and gas barrier of graphene/rubber composites Performance,etc.have greatly improved.Through analyzing and summariz?ing the situation of domestic and foreign patent,the paper reveals the present situation and trend of graphene/rub?ber composites,in order to provide a valuable reference for scientific research decision on the field.

graphene;rubber;patent;patent analysis

O0633.5

A

1003-5168(2017)11-0000-02

2017-9-14

羅曼（1991-），女，審查員，研究方向：橡膠領域的發明專利實質審查工作；張治翰（1989-），男，審查員，研究方向：機床領域的發明專利實質審查工作（等同于第一作者）。