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(cè)鏈的碳原子上均接有電負(fù)性極強(qiáng)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(qiáng)，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(xué)性能及良好的物理力學(xué)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(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，是國防尖端工業(yè)至關(guān)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(xué)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(jié)構(gòu)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(zhì)性能更加優(yōu)異[3-4]。目前，最常用和產(chǎn)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(nèi)氟橡膠產(chǎn)能與國外差距逐年縮小，但仍存在高端產(chǎn)品依靠進(jìn)口為主、自主創(chuàng)新產(chǎn)品不足、研究成果轉(zhuǎn)化緩慢以及缺少具有國際影響力的企業(yè)等問題。國內(nèi)企業(yè)普遍處于技術(shù)積累和成長期，短期內(nèi)與國外知名企業(yè)在產(chǎn)品品種和技術(shù)上仍將存在較大差距。因此，通過智慧芽數(shù)據(jù)庫對氟橡膠領(lǐng)域進(jìn)行專利分析，主要檢索了申請趨勢、地域、申請人排名和應(yīng)用領(lǐng)域分類等內(nèi)容，為我國相關(guān)行業(yè)和企業(yè)提供參考。

1 全球?qū)＠暾堏厔莘治?/h2>

截至2022年3月21日，在智慧芽專利數(shù)據(jù)庫中檢索到涉及氟橡膠領(lǐng)域的全球?qū)＠暾埧偭繛?3 077件。該數(shù)據(jù)庫共收錄126個(gè)國家/地區(qū)的專利，數(shù)據(jù)庫分析規(guī)則：每件申請顯示一個(gè)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(shù)需要而設(shè)計(jì)開發(fā)的產(chǎn)品。自1943年以來，國外在氟橡膠的合成技術(shù)上進(jìn)行了大量的工作，相繼研發(fā)出諸多品種以適應(yīng)不同場合的實(shí)際需求。但20世紀(jì)90年代后，歐美國家的氟化學(xué)公司進(jìn)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(jì)90年代中期以來，研究者發(fā)現(xiàn)含氟表面活性劑全氟辛酸(PFOA)具有極強(qiáng)的持久性，在生物體內(nèi)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(dǎo)致這一時(shí)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(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，新的工藝路線和PFOA替代品不斷涌現(xiàn)，以及2008年金融危機(jī)過后，全球經(jīng)濟(jì)逐步復(fù)蘇，氟橡膠應(yīng)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(dá)到3 627件。2021年專利申請量出現(xiàn)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(dǎo)致全球化工企業(yè)大量減產(chǎn)、停產(chǎn)甚至破產(chǎn)，市場經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重受挫，對企業(yè)運(yùn)營產(chǎn)生巨大沖擊，影響行業(yè)技術(shù)研究工作的正常進(jìn)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(gè)國家/地區(qū)的氟橡膠專利申請數(shù)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(biāo)市場在這些國家所受的關(guān)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(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進(jìn)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(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用，使我國逐漸成為氟橡膠第一生產(chǎn)和消費(fèi)大國，并涌現(xiàn)出了巨化、東岳、晨光和三愛富等一批國內(nèi)知名的氟橡膠企業(yè)。同時(shí)，國內(nèi)申請人專利布局意識也在不斷增強(qiáng)，使我國氟橡膠專利申請量遙遙領(lǐng)先，占總申請量的28.91%。日本、美國是氟橡膠生產(chǎn)和研發(fā)的傳統(tǒng)強(qiáng)國，分別占總申請量的22.04%和20.29%。這兩個(gè)國家的申請人非常重視在氟橡膠合成技術(shù)方面的基礎(chǔ)研究工作，難題攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新活躍，知識產(chǎn)權(quán)意識較強(qiáng)，氟橡膠合成技術(shù)領(lǐng)域的全球?qū)＠暾堉饕性谶@兩個(gè)國家。據(jù)報(bào)道，全世界從事含氟物質(zhì)合成技術(shù)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(shù)據(jù)庫中國受理局中檢索到涉及氟橡膠領(lǐng)域的專利申請總量為18 562件。數(shù)據(jù)庫分析規(guī)則：每件申請顯示一個(gè)公開文本。

2.1 近20年國內(nèi)氟橡膠專利申請趨勢

我國對氟橡膠產(chǎn)業(yè)研究起步較晚，歷經(jīng)了技術(shù)萌芽期和平穩(wěn)增長期(20世紀(jì)50年代末至90年代末)，目前正處于快速增長期(21世紀(jì)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(xiàn)快速上升態(tài)勢，2020年申請量最高達(dá)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)吸引了許多國外企業(yè)進(jìn)駐中國，開始專利布局是分不開的。另一方面，在這一時(shí)期我國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及航空航天、石油、化學(xué)、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(nèi)企業(yè)、科研院所等機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域的研發(fā)工作正在快速推進(jìn)。

圖3 近20年中國氟橡膠專利申請趨勢

2.2 國內(nèi)氟橡膠專利申請地域排名

圖4列出了國內(nèi)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(lǐng)先(3 252件)，超出第2名近一倍。由此可見，國內(nèi)氟橡膠市場在江蘇、浙江和廣東省備受關(guān)注。其主要原因是氟橡膠除了用于國防軍工產(chǎn)業(yè)外，還廣泛應(yīng)用于汽車、石油、化工和醫(yī)療等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，這3個(gè)省是制造業(yè)大省，為氟橡膠產(chǎn)品帶來更多新的市場空間和發(fā)展契機(jī)。同時(shí)也表明江蘇、浙江、廣東省在國內(nèi)創(chuàng)新能力領(lǐng)先，創(chuàng)新成果保護(hù)力度較大，彰顯了沿海省份的經(jīng)濟(jì)和地域優(yōu)勢，以及政府重視技術(shù)引進(jìn)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(nèi)氟橡膠專利申請人排名

圖5展示了氟橡膠領(lǐng)域擁有較多專利的申請人在中國排名情況，可以幫助技術(shù)人員了解這一時(shí)期行業(yè)標(biāo)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(gè)人。第1位是日本的大金公司，其在氟橡膠領(lǐng)域的領(lǐng)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(chǎn)商，據(jù)文獻(xiàn)[8]記錄，該企業(yè)從2000年開始進(jìn)入中國申請專利，授權(quán)率達(dá)到76%，授權(quán)有效率為80%，其余2家是國內(nèi)知名央企。由此可見，國內(nèi)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(jìn)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(dāng)前疫情時(shí)代將我國視為氟橡膠產(chǎn)能的重要轉(zhuǎn)移地。

3 國內(nèi)氟橡膠專利應(yīng)用領(lǐng)域分類

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，極大地促進(jìn)了氟橡膠的市場應(yīng)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(nèi)氟橡膠專利應(yīng)用領(lǐng)域分類情況，由圖6可見，近幾年國內(nèi)氟橡膠應(yīng)用主要集中在機(jī)械設(shè)備和發(fā)動機(jī)元件以及電路等領(lǐng)域。這歸功于氟橡膠具有諸如耐高溫、耐燃油、耐化學(xué)介質(zhì)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(shí)，伴隨新型特種氟橡膠的研制開發(fā)和技術(shù)突破，氟橡膠的應(yīng)用領(lǐng)域還將繼續(xù)擴(kuò)大。因此，國內(nèi)申請人在進(jìn)行氟橡膠應(yīng)用領(lǐng)域研究時(shí)，可跟隨趨勢調(diào)整方向，加大向其他應(yīng)用分類專利布局。

圖6 中國氟橡膠專利應(yīng)用領(lǐng)域分類

4 國內(nèi)氟橡膠專利戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)分類

含氟聚合物被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Σξ磥戆l(fā)展有著巨大影響的先進(jìn)化工材料。圖7 為中國氟橡膠專利戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)分類，由圖7可見，當(dāng)前國內(nèi)氟橡膠專利高度集中在先進(jìn)石化化工新材料戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，專利申請數(shù)量是其他新興產(chǎn)業(yè)專利數(shù)量的4～40倍之多。這與“十三五”期間中央制定的新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃以及多個(gè)化工大省自主出臺的專項(xiàng)政策，鼓勵(lì)支持石化化工新材料產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和技術(shù)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(xiàng)目開辟了更多“綠色通道”，這將為氟橡膠在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的拓展帶來新的發(fā)展契機(jī)。國內(nèi)申請人要盯緊發(fā)展趨勢，優(yōu)化戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)專利布局。

圖7 中國氟橡膠專利戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)分類

5 結(jié)語

從全球和國內(nèi)專利申請趨勢可知，氟橡膠領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)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(nèi)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(nèi)市場潛力。因此，建議該領(lǐng)域技術(shù)人員及時(shí)關(guān)注行業(yè)巨頭的專利技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域分布和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)分類等申請動態(tài)，明確研究方向，找準(zhǔn)技術(shù)差距，有針對性地開展研發(fā)工作，同時(shí)可借鑒海外企業(yè)的專利布局經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用專利策略避免侵權(quán)，保護(hù)國內(nèi)市場利益。