國內外氟橡膠領域專利檢索簡析

余國軍 孟慶文 黃 軍 路 迪 程 宇

(浙江巨化股份有限公司氟聚廠，浙江 衢州 324000)

0 前言

氟橡膠是主鏈與側鏈的碳原子上均接有電負性極強的氟原子的一種含氟彈性體。由于其分子中C—F鍵的鍵能高(約為 485 kJ/mol)，且分子極性強，使它具有其他橡膠不可替代的優(yōu)異性能，如耐熱、耐油、耐化學性能及良好的物理力學性能、耐候性和抗輻射性等[1-2]。其在航空航天、石油化工、醫(yī)療、人工智能等諸多領域都得到了廣泛應用，是國防尖端工業(yè)至關重要的材料。

氟橡膠品種繁多，可分為通用和特種氟橡膠兩大類。按化學組成可分為含氟烯烴類氟橡膠、氟硅橡膠、亞硝基氟橡膠、氟化丙烯酸酯橡膠、氟化磷腈橡膠和氟醚橡膠等。其中，含氟烯烴類氟橡膠主要包括偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物、偏二氟乙烯-五氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-五氟丙烯-六氟丙烯三元共聚物和四氟乙烯-丙烯共聚物。特種氟橡膠有別于23型氟橡膠(偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物)、26型氟橡膠(偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物)和246型氟橡膠(偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯三元共聚物)等的通用型氟橡膠，聚合物結構中含有P、N、O和Si等元素，是具有特殊性能的氟橡膠，隨著氟含量的增加，其耐熱和耐介質性能更加優(yōu)異[3-4]。目前，最常用和產量最大的品種是偏二氟乙烯類氟橡膠，其次是全氟醚橡膠[5-6]。雖然國內氟橡膠產能與國外差距逐年縮小，但仍存在高端產品依靠進口為主、自主創(chuàng)新產品不足、研究成果轉化緩慢以及缺少具有國際影響力的企業(yè)等問題。國內企業(yè)普遍處于技術積累和成長期，短期內與國外知名企業(yè)在產品品種和技術上仍將存在較大差距。因此，通過智慧芽數據庫對氟橡膠領域進行專利分析，主要檢索了申請趨勢、地域、申請人排名和應用領域分類等內容，為我國相關行業(yè)和企業(yè)提供參考。

1 全球專利申請趨勢分析

截至2022年3月21日，在智慧芽專利數據庫中檢索到涉及氟橡膠領域的全球專利申請總量為53 077件。該數據庫共收錄126個國家/地區(qū)的專利，數據庫分析規(guī)則：每件申請顯示一個公開文本。

1.1 近20年全球氟橡膠專利申請趨勢

氟橡膠最初是為滿足航空航天技術需要而設計開發(fā)的產品。自1943年以來，國外在氟橡膠的合成技術上進行了大量的工作，相繼研發(fā)出諸多品種以適應不同場合的實際需求。但20世紀90年代后，歐美國家的氟化學公司進行了重組，對氟橡膠等含氟聚合物的研究能力弱化。此外，自20世紀90年代中期以來，研究者發(fā)現含氟表面活性劑全氟辛酸(PFOA)具有極強的持久性，在生物體內具有很高的蓄積性，因此國際上開始禁用全氟辛酸，這也給氟橡膠的研發(fā)帶來一定程度的影響，從而導致這一時期(2000—2010年)全球氟橡膠專利申請趨勢基本維持平穩(wěn)狀態(tài)。但是隨著生產技術的進步，新的工藝路線和PFOA替代品不斷涌現，以及2008年金融危機過后，全球經濟逐步復蘇，氟橡膠應用市場迅速拓展，尤其是汽車、電器等工業(yè)的加速發(fā)展，為氟橡膠的發(fā)展提供了廣闊的市場空間。于是在隨后的10年中氟橡膠的專利申請量平穩(wěn)增長，到2020年，專利申請量最高達到3 627件。2021年專利申請量出現斷崖式下降，僅有1 780件，不到2020年申請量的一半。其主要原因是新冠疫情在全球持續(xù)蔓延惡化，導致全球化工企業(yè)大量減產、停產甚至破產，市場經濟嚴重受挫，對企業(yè)運營產生巨大沖擊，影響行業(yè)技術研究工作的正常進行。圖1為近20年全球氟橡膠專利申請趨勢。

圖1 近20年全球氟橡膠專利申請趨勢

1.2 全球氟橡膠專利申請地域排名

圖2展示了各個國家/地區(qū)的氟橡膠專利申請數量所占比例，排名前3的分別是中國、日本和美國，正面反映了該目標市場在這些國家所受的關注程度。雖然我國不是最先開發(fā)出氟橡膠的國家，但是近年來在以國內大循環(huán)為主體、國內國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局推動下，更多新興市場被迅速打開，氟橡膠產品得到廣泛應用，使我國逐漸成為氟橡膠第一生產和消費大國，并涌現出了巨化、東岳、晨光和三愛富等一批國內知名的氟橡膠企業(yè)。同時，國內申請人專利布局意識也在不斷增強，使我國氟橡膠專利申請量遙遙領先，占總申請量的28.91%。日本、美國是氟橡膠生產和研發(fā)的傳統強國，分別占總申請量的22.04%和20.29%。這兩個國家的申請人非常重視在氟橡膠合成技術方面的基礎研究工作，難題攻關和技術創(chuàng)新活躍，知識產權意識較強，氟橡膠合成技術領域的全球專利申請主要集中在這兩個國家。據報道，全世界從事含氟物質合成技術研究的單位有400余家，其中美國有150家[7]。

圖2 全球氟橡膠專利申請占比地域排名

2 中國專利申請趨勢分析

截至2022年3月21日，在智慧芽專利數據庫中國受理局中檢索到涉及氟橡膠領域的專利申請總量為18 562件。數據庫分析規(guī)則：每件申請顯示一個公開文本。

2.1 近20年國內氟橡膠專利申請趨勢

我國對氟橡膠產業(yè)研究起步較晚，歷經了技術萌芽期和平穩(wěn)增長期(20世紀50年代末至90年代末)，目前正處于快速增長期(21世紀初至今)。圖3展示了近20年中國氟橡膠專利申請趨勢，由圖3可見，自2002年開始我國氟橡膠專利申請量呈現快速上升態(tài)勢，2020年申請量最高達到2 863件。一方面，這與我國政府出臺了一系列政策扶持氟化工產業(yè)的發(fā)展，同時吸引了許多國外企業(yè)進駐中國，開始專利布局是分不開的。另一方面，在這一時期我國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及航空航天、石油、化學、軍事和醫(yī)療等工業(yè)需求的不斷增長，對氟橡膠的需求量越來越大，國內企業(yè)、科研院所等機構在該領域的研發(fā)工作正在快速推進。

圖3 近20年中國氟橡膠專利申請趨勢

2.2 國內氟橡膠專利申請地域排名

圖4列出了國內氟橡膠專利申請地域排名，前3名分別是江蘇、浙江和廣東省，其中江蘇省申請量遙遙領先(3 252件)，超出第2名近一倍。由此可見，國內氟橡膠市場在江蘇、浙江和廣東省備受關注。其主要原因是氟橡膠除了用于國防軍工產業(yè)外，還廣泛應用于汽車、石油、化工和醫(yī)療等國民經濟領域，這3個省是制造業(yè)大省，為氟橡膠產品帶來更多新的市場空間和發(fā)展契機。同時也表明江蘇、浙江、廣東省在國內創(chuàng)新能力領先，創(chuàng)新成果保護力度較大，彰顯了沿海省份的經濟和地域優(yōu)勢，以及政府重視技術引進和對研發(fā)投入力度之大。

圖4 中國氟橡膠專利申請趨勢

2.3 國內氟橡膠專利申請人排名

圖5展示了氟橡膠領域擁有較多專利的申請人在中國排名情況，可以幫助技術人員了解這一時期行業(yè)標桿企業(yè)的發(fā)展動態(tài)。由圖5可見，排名前5位的專利申請人分別是大金工業(yè)株式會社、李榕生、中國石油化工股份有限公司、3M公司和中國石油天然氣股份有限公司，其中李榕生是個人。第1位是日本的大金公司，其在氟橡膠領域的領先地位家喻戶曉。第4位是美國3M公司，也是世界知名的氟橡膠生產商，據文獻[8]記錄，該企業(yè)從2000年開始進入中國申請專利，授權率達到76%，授權有效率為80%，其余2家是國內知名央企。由此可見，國內專利申請量仍少于外企在我國的專利申請量。

圖5 中國氟橡膠專利申請人排名

外企看好中國市場的發(fā)展?jié)摿?，積極在我國進行專利布局，大金和蘇威公司已在我國上海、江蘇和廣東等多地投資建廠，特別是當前疫情時代將我國視為氟橡膠產能的重要轉移地。

3 國內氟橡膠專利應用領域分類

進入21世紀后，隨著國內汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，極大地促進了氟橡膠的市場應用，其主要制品為密封件、墊圈、隔膜、膠管、油封、襯里和防腐件，還可以用作電絕緣制品等。圖6為國內氟橡膠專利應用領域分類情況，由圖6可見，近幾年國內氟橡膠應用主要集中在機械設備和發(fā)動機元件以及電路等領域。這歸功于氟橡膠具有諸如耐高溫、耐燃油、耐化學介質和低滲透的性能特征，可被用作各種苛刻條件下的密封材料[4-5]。同時，伴隨新型特種氟橡膠的研制開發(fā)和技術突破，氟橡膠的應用領域還將繼續(xù)擴大。因此，國內申請人在進行氟橡膠應用領域研究時，可跟隨趨勢調整方向，加大向其他應用分類專利布局。

圖6 中國氟橡膠專利應用領域分類

4 國內氟橡膠專利戰(zhàn)略新興產業(yè)分類

含氟聚合物被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Σξ磥戆l(fā)展有著巨大影響的先進化工材料。圖7 為中國氟橡膠專利戰(zhàn)略新興產業(yè)分類，由圖7可見，當前國內氟橡膠專利高度集中在先進石化化工新材料戰(zhàn)略新興產業(yè)，專利申請數量是其他新興產業(yè)專利數量的4～40倍之多。這與“十三五”期間中央制定的新材料產業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃以及多個化工大省自主出臺的專項政策，鼓勵支持石化化工新材料產業(yè)的研發(fā)和技術創(chuàng)新發(fā)展是密不可分的。如今國家對列入“十四五”規(guī)劃的重大項目開辟了更多“綠色通道”，這將為氟橡膠在戰(zhàn)略新興產業(yè)的拓展帶來新的發(fā)展契機。國內申請人要盯緊發(fā)展趨勢，優(yōu)化戰(zhàn)略新興產業(yè)專利布局。

圖7 中國氟橡膠專利戰(zhàn)略新興產業(yè)分類

5 結語

從全球和國內專利申請趨勢可知，氟橡膠領域專利申請數量整體均呈上升趨勢，且我國專利申請總量已超越日本和美國。但在國內專利申請人排名靠前的仍是海外企業(yè)，可見外企十分重視在我國的專利布局，非常看好國內市場潛力。因此，建議該領域技術人員及時關注行業(yè)巨頭的專利技術、應用領域分布和戰(zhàn)略新興產業(yè)分類等申請動態(tài)，明確研究方向，找準技術差距，有針對性地開展研發(fā)工作，同時可借鑒海外企業(yè)的專利布局經驗，運用專利策略避免侵權，保護國內市場利益。