從專利布局角度研究防爆材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展

陳青香，張穎異，王存鐸，王有軒，劉震宇

（山東非金屬材料研究所，山東 濟(jì)南 250031）

一、引言

阻隔防爆技術(shù)是指利用一種阻隔防爆裝置，阻止設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的火焰通過管道傳播到別的設(shè)備中去。阻隔防爆技術(shù)的載體是阻隔防爆材料，該材料是一種特殊材料，一般分為兩類，即金屬類防爆材料和非金屬類防爆材料［1-4］。

文章對美國、日本、德國和中國等國家關(guān)于防爆材料的專利技術(shù)構(gòu)成、技術(shù)發(fā)展及重要企業(yè)專利布局等方面進(jìn)行分析，以揭示產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展方向。

文章以防爆材料為技術(shù)主題，確定相關(guān)關(guān)鍵詞、分類號等檢索要素并制定有針對性的專利檢索策略，就阻隔防爆材料和抗彈防爆材料兩個技術(shù)分支，在PSS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、智慧芽數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行專利檢索，再通過人工閱讀專利文獻(xiàn)信息對檢索結(jié)果進(jìn)行去噪、篩選、分類標(biāo)引，最終檢索截止日期為2020年12月31日，去噪后篩選865項同族專利，查全率90.6%，并基于以上專利開展分析工作。

二、美國創(chuàng)新發(fā)展與專利布局關(guān)系

（一）技術(shù)構(gòu)成

從表1中可以看出，美國相關(guān)專利重點涉及的是層狀產(chǎn)品（B32B），如Large high density foam glass tile composite（US8197932B2），可 用于建筑物外墻和內(nèi)墻，還可以與其他材料復(fù)合使用。該材料還可與水泥、鋼或其他高強(qiáng)度建筑材料結(jié)合使用，用于建筑物防護(hù)，能夠吸收爆炸引沖擊波，同時具有較好的抗震能力。

表1 美國防爆材料相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成

類建筑物或建筑物（E04H），如Reinforced composite material explosion vent（CN101405463A）；還包括金屬（B21D）和塑料（B29C），如Compositions of matter for stopping fires，explosions and oxidations of materials and build up of electrostatic charges and method and apparatus for making same（US6699563B1），LIGHTWEIGHT BALLISTIC PROTECTION MATERIALS（US20120052222A1）。

（二）技術(shù)發(fā)展

分析美國防爆材料相關(guān)專利技術(shù)申請趨勢，結(jié)果顯示，美國關(guān)于防爆材料的專利申請主要集中于2007—2015年，近5年關(guān)于防爆材料的專利申請量較少，主要集中于防爆材料的應(yīng)用方向。

應(yīng)用于裝甲方向的防彈材料（F41H），如ARMOR，SHIELDS AND HELMETS WITH HIGHLY PROPERTY-MISMATCHED INTERFACE MATERIALS TO REDUCE D Y N A M I C F O R C E A N D D A M A G E（US20160169633A1），用于電氣設(shè)備的防爆材料（G01R），用于消防的防爆材料（A62C）等。

（三）重要企業(yè)專利布局

從美國重要企業(yè)的專利布局情況可以看出：美國大部分企業(yè)關(guān)注的技術(shù)方向較為單一，如FIKE CORPORATION、eijkelenberg tom和jakus guy重點關(guān)注的是用于建筑領(lǐng)域的防爆材料（E04H）；alhamad和alhamad shaikh ghaleb mohammad yassin重點關(guān)注的是用于消防的防爆材料（A62C）；battelle memorial institute重點關(guān)注的是用于飛機(jī)等設(shè)備的輕質(zhì)防爆材料（B64C、B64D）。

三、日本創(chuàng)新發(fā)展與專利布局關(guān)系

（一）技術(shù)構(gòu)成

從表2中可以看出，日本相關(guān)專利重點涉及的是層狀材料；其次為合金材料（C22C），如THERMAL SPRAY MATERIAL MADE FROM MAGNESIUM ALLOY HAVING SUPERIOR EXPLOSION PROOF IN THERMAL SPRAYING AND IMPARTING SUPERIOR CORROSION RESISTANCE TO THERMAL-SPRAYED PORTION，AND THERMAL SPRAYING METHOD USING THE SAME（JP2007138282A）；然后是纖維材料（D03D、D06M），如Tear propagation preventing combustible film excellent in ceiling material（JP6040434B2）；另外，還包括建材（E04B），如The architectural structure of plastic material（JP3224387U）。

表2 日本防爆材料相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成

（二）技術(shù)發(fā)展

分析日本防爆材料相關(guān)專利技術(shù)申請趨勢，結(jié)果表明，日本關(guān)于防爆材料的專利申請主要集中于2006—2012年，近5年關(guān)于防爆材料的專利申請量較少，主要集中在復(fù)合材料和建材領(lǐng)域。

（三）重要企業(yè)專利布局

從日本重要企業(yè)的專利布局情況可以看出：平岡織染株式會社專利布局范圍較廣，主要涉及復(fù)合材料（B32B）、纖維材料（D03D、D06M）以及建材（E04B）；其次為teraoka seisakusho kk、chubu electric power、jerico kk和kobe steel ltd。

四、德國創(chuàng)新發(fā)展與專利布局關(guān)系

（一）技術(shù)構(gòu)成

從表3中可以看出，德國相關(guān)專利重點涉及的是復(fù)合材料，且以高分子化合物的組合物（C08L）為 主，如Flame retardant nanocomposite combination for thermoplastic polymers（SI1475407T1）；其次為金屬材料（B23K、B22F）和建材（B28B）。

表3 德國防爆材料相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成

另外，可以看出德國的防爆材料更加關(guān)注家庭用品的防爆（A47B、E05G、B08B），如Safety cabinet for storing explosive substances（DE20007051U1）。

（二）技術(shù)發(fā)展

分析德國防爆材料相關(guān)專利技術(shù)申請趨勢，結(jié)果顯示，德國關(guān)于防爆材料的專利申請較早，時間主要集中在2004—2010年。

（三）重要企業(yè)專利布局

從德國重要企業(yè)的專利布局情況可以看出，partbauer gerhard專利布局范圍較廣，主要涉及的是家庭用品的防爆材料（A47B、E05G、F42B、B08B）；其次為dynamit nobel ag、hampel heinrich和kernforschungsanlage juelich gmbh等。

五、中國創(chuàng)新發(fā)展與專利布局關(guān)系

（一）技術(shù)構(gòu)成

從表4中可以看出，國內(nèi)相關(guān)專利重點涉及的是合金材料（C22C），如一種耐酸堿腐蝕的合金防爆材料（CN111411269A）；其次為高分子化合物的組合物和塑料等復(fù)合材料（C08L、C09D、B29C），如一種圓形管狀防爆結(jié)構(gòu)體及阻隔防爆復(fù)合材料（CN111550669A）；另外還包括層狀材料（B32B）和建材（C04B），如抗爆抗沖擊多級異質(zhì)纖維預(yù)制體復(fù)合材料及其制備方法（CN111016334A），一種用于提高涉水建筑物水下抗爆性能的新型復(fù)合材料（CN109437746A）。

表4 中國防爆材料相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成

（二）技術(shù)發(fā)展

分析國內(nèi)防爆材料相關(guān)專利技術(shù)申請量及趨勢，結(jié)果顯示，相較于發(fā)達(dá)國家美國、德國和日本，國內(nèi)關(guān)于防爆材料的專利申請較晚，主要集中在2010—2019年。近5年，國內(nèi)防爆材料相關(guān)技術(shù)處于上升趨勢的是層狀材料（B32B）和其他復(fù)合材料（C08L、C08K）。

（三）重要企業(yè)專利布局

中國、日本、美國、德國在防爆材料方向上的專利技術(shù)構(gòu)成對比圖

分析國內(nèi)重要企業(yè)的專利布局，包括上海華篷防爆科技有限公司（上海華篷）（A）、江蘇安普特防爆科技有限公司（江蘇安普）（B）、江蘇本安環(huán)?？萍加邢薰荆ńK本安）（C）、青島大都新材料科技有限公司（D）、洛陽持佳窯業(yè)有限公司（E）、中國工程物理研究院化工材料有限公司（F）、吉林市圣享碳纖維制品科技有限公司（G）、大連理工（H）、北理工（I）、北京桶吉長安防爆材料有限公司（J），結(jié)果顯示，在防爆材料方面，上海華篷專利布局范圍最廣，其次為江蘇安普和江蘇本安等。

從上圖中可以看出各個國家重點關(guān)注的技術(shù)方向：美國防爆材料相關(guān)專利主要涉及多層材料和建材，其次為其他復(fù)合材料和建材；德國防爆材料相關(guān)專利主要涉及其他復(fù)合材料，其次為建材、合金和多層材料；日本防爆材料相關(guān)專利主要涉及合金，其次為其他復(fù)合材料；中國防爆材料相關(guān)專利主要涉及合金，其次為層狀材料和其他復(fù)合材料，另外是建材。

六、結(jié)語

從2009年開始，全球關(guān)于防爆材料技術(shù)的專利申請大致呈現(xiàn)出上升趨勢，2011年之后專利申請量基本維持在一定水平，說明防爆材料相關(guān)技術(shù)在全球處于穩(wěn)步發(fā)展階段。

美國、德國、日本等國家在防爆材料技術(shù)及制品方面均獲得了相關(guān)專利，且他們關(guān)于阻隔防爆材料的研究均比我國要早。二戰(zhàn)后，國外就開始了關(guān)于軍用飛機(jī)燃油箱防爆材料的研制工作，在20世紀(jì)60年代，網(wǎng)狀金屬材料作為一種高效的防火防爆材料，國外便將該材料應(yīng)用于軍用飛機(jī)等軍事裝備領(lǐng)域，有效降低了爆炸事故發(fā)生的概率。美國等國家阻隔防爆產(chǎn)品以金屬防爆產(chǎn)品為主，廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)、坦克和裝甲車等軍工領(lǐng)域。我國對防爆材料相關(guān)技術(shù)的研究起步較晚，且先應(yīng)用在運(yùn)油車、油槽車、加油裝置、埋地儲油罐等設(shè)施。在防爆材料關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面，我國與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大的差距，我們必須把本國市場和優(yōu)勢資源優(yōu)化組織起來，支撐關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，并形成自主知識產(chǎn)權(quán)；重點支持制造業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)的發(fā)展，加大產(chǎn)業(yè)鏈條關(guān)鍵環(huán)節(jié)支持力度，積極探索產(chǎn)學(xué)研政合作模式，加快爆炸防護(hù)產(chǎn)業(yè)綠色環(huán)?；l(fā)展。