溶聚丁苯橡膠中國專利技術(shù)分析及展望

熊 瑜

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100070）

隨著歐盟強(qiáng)制頒布的輪胎標(biāo)簽法對(duì)輪胎滾動(dòng)阻力（節(jié)能）、抗?jié)窕阅埽ò踩⒛湍バ阅埽▔勖┖途G色環(huán)保的要求越來越高[1]，輪胎行業(yè)對(duì)原材料提出了更高的性能指標(biāo)。其中，溶聚丁苯橡膠（SSBR）作為丁苯橡膠的一種，因其更高的線性度、更低的相對(duì)分子質(zhì)量和更窄的相對(duì)分子質(zhì)量分布，被公認(rèn)為是高性能輪胎胎面膠的重要原材料[2]。SSBR是以丁二烯和苯乙烯為單體，在有機(jī)鋰引發(fā)劑作用下、在脂肪烴類有機(jī)溶劑中通過陰離子聚合反應(yīng)得到的一種共聚物[3-6]。SSBR具有優(yōu)異的耐熱性能、耐磨性能、耐龜裂性能、路面抓著性能以及在高溫下長時(shí)間暴露的耐屈撓性能良好[1，7-11]，此外SSBR的分子鏈規(guī)整性、彈性和耐候性好以及永久變形小和滾動(dòng)阻力低[12]，SSBR可廣泛應(yīng)用于輪胎（胎面）、膠管、輸送帶、鞋底和氣墊床等橡膠制品領(lǐng)域[13]。

SSBR的研發(fā)工作始于20世紀(jì)50年代末期，美國的菲利普斯公司采用有機(jī)金屬鋰引發(fā)陰離子聚合，成功地合成了SSBR，并于20世紀(jì)60年代初由美國菲利普斯公司和費(fèi)爾斯通公司率先實(shí)現(xiàn)了SSBR的工業(yè)化生產(chǎn)[14]。SSBR的聚合工藝有連續(xù)聚合（包括單釜串聯(lián)工藝、多釜串聯(lián)工藝和其他連續(xù)聚合工藝）和間歇聚合兩大類[10]。其中，間歇聚合生產(chǎn)靈活性大，品種應(yīng)變性強(qiáng)，是現(xiàn)階段SSBR生產(chǎn)較為常用的工藝模式。目前，國外生產(chǎn)SSBR的主要企業(yè)有法國拜耳彈性體公司、西班牙戴納索彈性體公司、美國固特異輪胎橡膠公司、日本合成橡膠公司和韓國錦湖石油化學(xué)公司等。我國生產(chǎn)SSBR的主要企業(yè)有采用中國石油化工集團(tuán)有限公司（中國石化）自有技術(shù)的北京燕山石油化工有限公司和巴陵石油化工有限責(zé)任公司、采用意大利埃尼公司技術(shù)的中國石油天然氣股份有限公司（中國石油）獨(dú)山子石化分公司、采用日本旭化成公司連續(xù)聚合工藝技術(shù)的中國石化上海高橋石油化工有限公司、采用比利時(shí)菲納公司技術(shù)的中國石化茂名分公司等。此外，近年來SSBR的改性主要包括分子鏈末端官能化改性和分子鏈鏈中接枝改性的研究也逐漸活躍。分子鏈末端官能化改性包括封端法[15-16]、官能化引發(fā)劑合成法[17-18]和偶聯(lián)改性法[19-20]等，分子鏈鏈中接枝改性包括溶液接枝法[21-22]和熔融接枝法。

本工作從專利視角出發(fā)，針對(duì)SSBR技術(shù)在中國的專利申請(qǐng)態(tài)勢，梳理、總結(jié)、分析相關(guān)重點(diǎn)專利。以SSBR技術(shù)相關(guān)專利為研究對(duì)象，揭示該領(lǐng)域的專利布局特點(diǎn)，旨在厘清相關(guān)領(lǐng)域核心技術(shù)的發(fā)展方向，為我國在SSBR領(lǐng)域的研發(fā)、生產(chǎn)以及專利的布局提供相應(yīng)的參考。此外，從側(cè)面揭示了我國SSBR技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1 數(shù)據(jù)來源及檢索方法

本工作以合享（incopat）數(shù)據(jù)庫為專利數(shù)據(jù)來源，以SSBR中國專利為數(shù)據(jù)分析對(duì)象，利用關(guān)鍵詞構(gòu)建檢索式TIABC＝（溶聚丁苯橡膠or SSBR or苯乙烯-丁二烯橡膠），檢索日期為2023年5月7日，對(duì)檢索到的專利逐篇進(jìn)行篩選，得到與技術(shù)主題相關(guān)的專利1 057篇。由于專利公開期限滯后問題，2022和2023年的部分已提交申請(qǐng)但還未公開的專利不在本次檢索結(jié)果中。

2 中國區(qū)域?qū)＠暾?qǐng)狀況分析

2.1 總體發(fā)展趨勢分析

我國受理的SSBR技術(shù)專利數(shù)量的年度變化趨勢如圖1所示。

圖1 我國受理的SSBR技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量的年度變化趨勢Fig.1 Annual trend of number of SSBR technology patent applications accepted in China

從圖1可以看出，SSBR技術(shù)的中國相關(guān)專利最早出現(xiàn)在1993年，專利年度申請(qǐng)數(shù)量呈現(xiàn)上升趨勢。具體來說，1993—2007年處于緩慢發(fā)展期，專利申請(qǐng)數(shù)量較少，年申請(qǐng)量不超過10件；2008—2014年處于發(fā)展期，年申請(qǐng)量從11件達(dá)到近50件，這段時(shí)期國外機(jī)構(gòu)開始相繼在我國進(jìn)行專利布局，我國在相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)研究也日益增加；2015—2018年的申請(qǐng)量出現(xiàn)快速增長，尤其是2018年申請(qǐng)量達(dá)到了154件，這與國內(nèi)企業(yè)和相關(guān)機(jī)構(gòu)在SSBR技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化布局方面的日趨活躍有關(guān)；不過，2019—2022年的申請(qǐng)數(shù)量有所下降，這可能與國內(nèi)外大環(huán)境等因素有關(guān)。

2.2 中國區(qū)域?qū)＠暾?qǐng)來源國家分析

SSBR技術(shù)的中國專利申請(qǐng)來源國家構(gòu)成如圖2所示。

圖2 SSBR技術(shù)的中國專利申請(qǐng)來源國家構(gòu)成Fig.2 Composition of Chinese patent application source countries for SSBR technologies

從圖2可以看出：在檢索到的1 057件SSBR技術(shù)的中國申請(qǐng)專利中，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)、高校和研究機(jī)構(gòu)申請(qǐng)了838件，占比79%；其余219件為其他國家或地區(qū)申請(qǐng)，占比21%，這些申請(qǐng)專利主要來源于美國、德國、日本、韓國和法國。由此可見，在SSBR技術(shù)領(lǐng)域，中國本土申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)總數(shù)量占絕對(duì)優(yōu)勢，尤其是近年來布局密集。

SSBR技術(shù)的中國專利受理量居前5位的國家的年度分布如圖3所示。

圖3 SSBR技術(shù)的中國專利受理量居前5位的國家的年度分布Fig.3 Annual distribution of number of Chinese patent acceptances of top 5 countries for SSBR technologies

從圖3可以看出，美國是較早進(jìn)入該技術(shù)領(lǐng)域的國家，隨后為中國，德國、日本和韓國相對(duì)較晚。其中，美國、德國、日本、韓國的專利申請(qǐng)數(shù)量始終保持穩(wěn)定，增長較為緩慢；而中國自2009年起申請(qǐng)數(shù)量迅速增長，在2018年申請(qǐng)數(shù)量到達(dá)頂峰，隨后一直維持相對(duì)較大的申請(qǐng)數(shù)量，且受理的相關(guān)專利集中在近10年。

2.3 中國區(qū)域?qū)＠暾?qǐng)地域分布分析

SSBR技術(shù)的中國專利在國內(nèi)大陸地區(qū)的申請(qǐng)量分布（包括申請(qǐng)量大于10件的省市）如圖4所示。

圖4 SSBR技術(shù)的中國專利在大陸地區(qū)的申請(qǐng)量分布Fig.4 Distribution of number of Chinese patent applications for SSBR technologies in mainland China

從圖4可以看出：北京的專利申請(qǐng)量最多，達(dá)到208件，其次是山東省的143件，再是浙江省的87件，這3個(gè)省市合計(jì)申請(qǐng)量438件，占大陸地區(qū)專利總量的52%；其后依次為江蘇、廣東、安徽、福建、遼寧、四川、上海、廣西，這8個(gè)省市合計(jì)申請(qǐng)量占大陸地區(qū)專利總量的41%，剩余23個(gè)省市僅占7%。

由以上的分析可見，北京、山東和浙江已經(jīng)成為我國SSBR技術(shù)研發(fā)的核心基地，江蘇、廣東、安徽、福建等省市也已經(jīng)形成了我國SSBR技術(shù)研發(fā)的聚集區(qū)。

2.4 中國區(qū)域?qū)＠暾?qǐng)法律狀態(tài)分析

國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局受理的SSBR技術(shù)的中國專利申請(qǐng)的法律狀態(tài)如表1所示。

從表1可以看出，授權(quán)專利為355件，實(shí)質(zhì)審查和公開專利共為266件。一般來說，專利法律狀態(tài)信息可分為有效和失效兩大類。利用專利存活率指標(biāo)，即專利存活量/專利申請(qǐng)量比可衡量專利的整體質(zhì)量情況。通過計(jì)算得出，專利存活率（專利授權(quán)率）為0.34。由此可知，我國SSBR技術(shù)的專利數(shù)量較多，有效專利占比相對(duì)較大，與近年來申請(qǐng)量的快速上升趨勢相符合，一定程度上反映了我國SSBR技術(shù)的專利質(zhì)量較高的特點(diǎn)。

2.5 專利技術(shù)領(lǐng)域分布

SSBR技術(shù)的中國專利申請(qǐng)數(shù)量居前15位的技術(shù)領(lǐng)域[基于國際專利分類（IPC）大組]如表2所示。

從表2可以看出，SSBR技術(shù)的中國專利主要集中在兩個(gè)方面。（1）SSBR的合成與制備：主要包括SSBR的連續(xù)聚合（包括單釜串聯(lián)工藝、多釜串聯(lián)工藝和其他連續(xù)聚合工藝）和間歇聚合兩大類技術(shù)，分類號(hào)有C08L9/06，C08L9/00，C08K3/22，C08K5/09等；（2）SSBR的開發(fā)與應(yīng)用：主要包括SSBR在輪胎（胎面）、膠管、輸送帶、鞋底和氣墊床等橡膠制品中的應(yīng)用技術(shù)，分類號(hào)有C08L9/00，B60C1/00，C08K3/04，C08K3/36，C08K13/02，C08L7/00，C08L91/00，C08K13/04，C08L91/06，C08L15/00等。

2.6 重要專利申請(qǐng)人

SSBR技術(shù)的中國專利申請(qǐng)人及專利申請(qǐng)量如圖5所示。

圖5 SSBR技術(shù)的中國專利申請(qǐng)人及申請(qǐng)量Fig.5 Chinese patent applicants and number of Chinese patent applications for SSBR technologies

從圖5可以看出,專利申請(qǐng)人9個(gè)來自于中國（中國石油、中國石化、中策橡膠集團(tuán)股份有限公司、北京化工大學(xué)、安徽中意膠帶有限責(zé)任公司、萬力輪胎股份有限公司、四川遠(yuǎn)星橡膠有限責(zé)任公司、三角輪胎股份有限公司和北京諾維新材科技有限公司），1個(gè)來自于美國（固特異輪胎橡膠公司），1個(gè)來自于德國（大陸輪胎公司），1個(gè)來自于法國（米其林技術(shù)公司），2個(gè)來自于日本（橫濱橡膠株式會(huì)社和住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社）。從主要申請(qǐng)人的分布情況來看，專利申請(qǐng)數(shù)量較大的申請(qǐng)人均為企業(yè)，高校僅有1個(gè)，這表明SSBR技術(shù)的研究與產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)趨于成熟。

德國、法國、美國和日本4個(gè)國家的5家典型企業(yè)在全球主要國家和地區(qū)的SSBR技術(shù)專利申請(qǐng)情況如表3所示。

表3 SSBR技術(shù)的主要國外專利申請(qǐng)人及其在不同國家和地區(qū)的專利申請(qǐng)量Tab.3 Main foreign patent applicants and their number of patent applications in different countries for SSBR technologies

從表3分析得出，德國、法國、美國和日本申請(qǐng)人通常都會(huì)通過《專利合作條約》途徑在全球進(jìn)行系統(tǒng)的專利布局，并圍繞核心技術(shù)進(jìn)行多方面的外圍專利布局。而我國在SSBR技術(shù)領(lǐng)域排名前列的申請(qǐng)人大多以國內(nèi)申請(qǐng)為主，海外布局非常欠缺。此外，固特異輪胎橡膠公司、大陸輪胎公司、米其林技術(shù)公司、住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社、橫濱橡膠株式會(huì)社在我國的專利布局?jǐn)?shù)量均超過在其他國家和地區(qū)，這側(cè)面說明國外知名企業(yè)對(duì)中國市場前景的看好。

2.7 國 外重要專利申請(qǐng)人在我國的專利布局分析

SSBR技術(shù)的中國專利申請(qǐng)數(shù)量排名前10位的國外專利申請(qǐng)人的專利布局如表4所示。

表4 SSBR技術(shù)的中國專利申請(qǐng)量排名前10位的國外專利申請(qǐng)人的專利布局Tab.4 Patent layout of top 10 foreign patent applicants of Chinese patent applications for SSBR technologies

從表4可以看出，SSBR技術(shù)的中國專利主要申請(qǐng)人來自于美國、德國、法國、日本和韓國。其中，米其林技術(shù)公司、住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社、莫門蒂夫性能材料股份有限公司、普利司通株式會(huì)社、德國德固賽股份公司等在增強(qiáng)和增韌改性等領(lǐng)域有所布局；固特異輪胎橡膠公司、大陸輪胎公司、米其林技術(shù)公司、橫濱橡膠株式會(huì)社、莫門蒂夫性能材料股份有限公司、韓國輪胎株式會(huì)社、普利司通株式會(huì)社、韓國輪胎與科技株式會(huì)社等在功能改性、交聯(lián)改性、接枝改性和硫化改性等領(lǐng)域有較為全面的布局；除了莫門蒂夫性能材料股份有限公司外，其余9家企業(yè)在輪胎胎面、充氣輪胎、工業(yè)軟管、粘合劑等領(lǐng)域做了大量的布局。

3 結(jié)論

（1）SSBR技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量在1993—2007年處于緩慢發(fā)展期，2008—2014年處于發(fā)展期，2015—2018年處于快速發(fā)展期，2019—2022年處于穩(wěn)定發(fā)展期。

（2）SSBR技術(shù)專利申請(qǐng)主要集中在增強(qiáng)和增韌、交聯(lián)和硫化改性、接枝改性以及橡膠制品的開發(fā)。

（3）SSBR技術(shù)在國外的開發(fā)已相對(duì)成熟，而在我國則仍處于合成研發(fā)與應(yīng)用大規(guī)模推進(jìn)階段。

綜上所述，我國SSBR技術(shù)正在合成研發(fā)與應(yīng)用大規(guī)模推進(jìn)階段，具有廣闊的應(yīng)用前景，而我國又面臨著核心專利掌握在國外企業(yè)手中、在海外專利布局缺乏等問題。因此，下階段我國需加強(qiáng)SSBR技術(shù)的核心專利申請(qǐng)，同時(shí)推動(dòng)海外的專利布局。