石墨烯/橡膠復(fù)合材料專利分析

羅 曼 張治翰

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北 武漢 430070）

石墨烯/橡膠復(fù)合材料專利分析

羅 曼 張治翰

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北 武漢 430070）

石墨烯是一種有著優(yōu)異性能的二維納米填料，將石墨烯與聚合物復(fù)合是發(fā)揮其性能的重要途徑，石墨烯／橡膠復(fù)合材料對(duì)橡膠的力學(xué)機(jī)械性能、電學(xué)性能、導(dǎo)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(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)國內(nèi)外專利情況進(jìn)行了分析，揭示了石墨烯／橡膠復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，以期為我國在該領(lǐng)域的科研決策提供有價(jià)值的參考。

石墨烯；橡膠；專利；專利分析

橡膠具有獨(dú)特的高彈性，但生膠各項(xiàng)性能較差，不具備使用價(jià)值[1]，只有加入補(bǔ)強(qiáng)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(huì)獲得較好性能，因此多種石墨烯/橡膠復(fù)合材料被廣泛研究。為了更好地了解石墨烯/橡膠復(fù)合材料，在中國專利文摘數(shù)據(jù)庫（CNABS）和德溫特世界專利索引（DWPI）數(shù)據(jù)庫[3]中C08L分類號(hào)進(jìn)行檢索并統(tǒng)計(jì)分析。

1 全球重要申請(qǐng)人分布

在數(shù)據(jù)庫中對(duì)該領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)的所有申請(qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這些申請(qǐng)人中企業(yè)申請(qǐng)占絕大多數(shù)，個(gè)人申請(qǐng)極少，而由于國外石墨烯/橡膠復(fù)合物材料的技術(shù)在2006年才開始發(fā)展，在國內(nèi)2010年才首次出現(xiàn)，且石墨烯的價(jià)格昂貴，因而申請(qǐng)量較少。關(guān)于石墨烯/橡膠復(fù)合材料全球重要申請(qǐng)人如圖1所示。

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

2 石墨烯/橡膠復(fù)合材料性能專利分布

圖2為石墨烯/橡膠復(fù)合材料的主要性能分布圖。可從看出，石墨烯/橡膠復(fù)合材料的性能主要集中在機(jī)械性能、電性能、熱性能等，專利中應(yīng)用最多的是石墨烯的力學(xué)性能，與現(xiàn)有的炭基質(zhì)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(xué)性能有著明顯的優(yōu)勢(shì)。石墨烯/橡膠復(fù)合材料還具有氣密性、熱穩(wěn)定性、阻燃性、輻射吸收和防滑性，但對(duì)這些性能應(yīng)用的專利并不多。

3 石墨烯/橡膠復(fù)合材料制備方法專利分布

從圖3中可看出石墨烯/橡膠復(fù)合材料的制備方法主要集中在直接共混法，該方法耗時(shí)短，成本低。其次是膠乳共混法，由于絕大多數(shù)橡膠都存在膠乳，而且石墨烯能穩(wěn)定分散在水中，該方法為復(fù)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(jī)溶劑的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成損害。熔融共混法的專利申請(qǐng)量較少。

圖1 關(guān)于石墨烯/橡膠復(fù)合材料全球主要申請(qǐng)人

圖2 石墨烯/橡膠復(fù)合材料的主要性能分布圖

圖3 石墨烯/橡膠復(fù)合材料制備方法分布圖

4 重要申請(qǐng)人技術(shù)發(fā)展路線

石墨烯/橡膠復(fù)合材料的專利申請(qǐng)量相對(duì)更多的申請(qǐng)人為高校和科研結(jié)構(gòu)，該領(lǐng)域申請(qǐng)量最多的為北京化工大學(xué)，下面將對(duì)該申請(qǐng)人的重點(diǎn)研發(fā)技術(shù)進(jìn)行分析，以期對(duì)國內(nèi)石墨烯/橡膠復(fù)合材料領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展路線能有一定的把握。

從圖4可以看出，北京化工大學(xué)對(duì)石墨烯/橡膠復(fù)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(wěn)定性的熔融共混法。且膠乳共混法方法克服了機(jī)械共混法分散性能不佳的缺點(diǎn)，同時(shí)也避免了溶液共混法中有毒溶劑的使用。且北京化工大學(xué)重點(diǎn)研究了將該復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐磨性、導(dǎo)熱、導(dǎo)電和抗?jié)窕阅埽瑢⑵鋺?yīng)用于輪胎胎面、氣密層、內(nèi)胎或抗撕裂材料等領(lǐng)域，為推動(dòng)石墨烯/橡膠復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用作了大量貢獻(xiàn)。

圖4 北京化工大學(xué)重點(diǎn)專利技術(shù)發(fā)展圖

5 小結(jié)

從上述數(shù)據(jù)來看，國內(nèi)的申請(qǐng)量占全球的領(lǐng)先地位，體現(xiàn)了一定的科研實(shí)力和技術(shù)創(chuàng)新能力，但石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料的工業(yè)化還沒有成形，技術(shù)還大多停留在實(shí)驗(yàn)室階段。因此，目前國內(nèi)的石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料研究亟待解決的是產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合，把實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成功的有市場(chǎng)應(yīng)用前景的科研成果推向市場(chǎng)，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行國外的專利布局，搶占專利保護(hù)權(quán)和市場(chǎng)先機(jī)，增強(qiáng)我國在的石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料領(lǐng)域的國際實(shí)力。

[1]唐征海，郭春寶，張立群，賈德民.石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料[J].高分子學(xué)報(bào)，2014，7，865-877.

[2]王鵬，蘇正濤，王珊，趙艷芬，王景鶴.國內(nèi)外石墨烯/橡膠復(fù)合材料研究進(jìn)展[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2015，6，58-66.

[3]田力普.發(fā)明專利審查基礎(chǔ)教程·檢索分冊(cè)[M].北京：知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(lǐng)域的發(fā)明專利實(shí)質(zhì)審查工作；張治翰（1989-），男，審查員，研究方向：機(jī)床領(lǐng)域的發(fā)明專利實(shí)質(zhì)審查工作（等同于第一作者）。