根据专利申请信息展望我国高吸水树脂领域技术的发展

周芳宇(国家知识产权局专利局 化学发明审查部高分子化学处， 北京 100088)

根据专利申请信息展望我国高吸水树脂领域技术的发展

周芳宇(国家知识产权局专利局 化学发明审查部高分子化学处， 北京 100088)

本文以专利信息为基础，通过研究聚丙烯酸类高吸水树脂发明专利申请量的年代变化、申请人分布、技术领域分布以及主要申请人的技术发展路线等方面，分析了近年来该领域的发展现状，为我国相关企业知识产权战略的实施提供参考和依据。

高吸水树脂；专利申请；发明专利

0 引言

高吸水树脂是一种吸水溶胀型高分子聚合物，不溶于水和有机溶剂，有着良好的吸水性能和保水能力，在医药卫生、农林园艺和石油化工等领域具有广泛的用途，如用于妇女卫生巾、土壤保水剂以及石油开采中的分散剂等，成为人类生活和国民经济中不可缺少的高分子材料[1]。

高吸水树脂可以分为合成树脂类、淀粉类和纤维素类。在合成树脂类中，聚丙烯酸类高吸水树脂因吸水倍数高、合成工艺简单、产品保质期长等优点，备受社会的青睐。目前，聚丙烯酸类高吸水树脂的产量和消耗量在高吸水树脂中占据主导地位[2]。

本文针对高吸水树脂领域，在中国专利数据库和世界专利索引数据库中进行了检索和统计分析，截止2016年09月30日公开的该领域专利申请中，在中国专利数据库中检索到专利申请448件，在世界专利索引数据库中检索到专利申请1865件。本文中的数据分析仅以发明专利申请为基础，不包含实用新型专利和外观设计专利。将该领域的专利申请进行分类总结，统计分析，从专利申请的角度分析了聚丙烯酸类高吸水树脂领域的发展状况，为相关企业和科研院所的研究、决策以及知识产权战略的实施提供参考和依据。

1 全球专利申请情况概述

1.1 全球专利申请年度趋势分析

从全球聚丙烯酸类高吸水树脂专利申请趋势图(见图1)可以看出，从1955年开始，聚丙烯酸类高吸水树脂的专利申请量总体上保持增长的趋势。在此期间，1955年至1978年专利申请量增长相对缓慢，自1979年以来专利技术开始迅速发展，分别在1988年和2012年达到顶峰。

1.2 全球主要专利申请人分析

日本在高吸水树脂领域具有非常强的综合实力。全球申请人排名前十位中有五位来自日本，分别为株式会社日本触媒、三菱石油化学株式会社、三洋化成工业株式会社、三菱化学株式会社和日本花王株式会社。德国的巴斯夫欧洲公司位居第二。中国申请人内蒙古大学和西北师范大学也跻身于前十位，内蒙古和甘肃省由于其地理环境的因素更加重视水土保持，因此，其当地的重点大学内蒙古大学和西北师范大学对于用于土壤保水剂的高吸水树脂进行了大量的研究并申请相关专利。

图1 全球聚丙烯酸类高吸水树脂专利申请趋势

图2 全球聚丙烯酸类高吸水树脂专利申请的主要申请人及其申请量

2 中国专利申请情况分析

2.1 中国专利申请年度趋势分析

由于中国的专利制度始于1984年，而且改革开放初期大力引进国外技术，自主研发力量不足，在聚丙烯酸类高吸水树脂领域的专利申请自1985年才开始出现，起步较晚。进入21世纪，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，以及高吸水树脂应用领域的扩展，该领域相关技术才取得长足发展，在我国科研人员的努力下，开发出性能更优异、应用领域更广泛的高吸水树脂产品，2003年以后，专利申请量有了明显的增长。

图3 中国聚丙烯酸类高吸水树脂专利申请趋势

2.2 专利申请涉及的技术领域分布

通过对聚丙烯酸树脂的改性，可以进一步提高其吸水速度、保水性、吸湿性和耐盐性等性能。从技术领域方面，对聚丙烯酸树脂进行改性的专利申请主要分布在以下三个领域：生产工艺的改进、以天然可再生资源为原料对树脂的改性和树脂的复合化。目前的研发重点是对于生产工艺的改进，生产工艺中对于开发新的交联剂和分散剂等助剂以及改善生产设备的相关研究较为集中。同时，通过利用纤维素、淀粉等天然可再生资源进行接枝反应生产高吸水树脂是目前研究的热点之一，利用天然可再生的高分子化合物改性高吸水树脂，有利于节能环保。树脂的复合化是通过与无机物或有机聚合物复合，制备性能优良高吸水树脂的同时降低了生产成本，目前树脂的复合化主要集中在添加高岭土和膨润土等无机物[3]。

从我国该类技术领域分布情况来看，技术涉及的各领域专利申请量略有差别，但是差距相对较小。其中，专利申请量最多的技术领域是对于生产工艺的改进，占申请总量的44%，专利申请量相对较少的技术领域是树脂的复合化，仅占申请总量的26%。

图4 中国聚丙烯酸类高吸水树脂专利申请领域分布

2.3 中国主要专利申请人及其申请量分析

在中国的专利申请中，株式会社日本触媒和德国巴斯夫欧洲公司的专利申请量分别位居第一和第三位，在我国仍然是专利申请的大户。国外来华专利申请占有较大的比例，中国的研发力量较为分散，进入排名前十位的有两位来自高校和科研院所，另外五位为企业，但是专利申请数量未形成规模效应。我国的企业为该类专利申请的主力军，企业申请人能够及时地以市场需求为导向，利用其信息和技术上的优势，对市场的细微变化做出较快的反应和跟进，其创新的主体地位还需要进一步提高。高校或科研院所在研发上也起到了一定的作用。

图5 中国聚丙烯酸类高吸水树脂专利申请的主要申请人及其申请量

2.4 中国专利主要申请人的技术发展路线

在中国的专利申请中，排名前三位的申请人为株式会社日本触媒、内蒙古大学和巴斯夫欧洲公司。由于株式会社日本触媒和巴斯夫欧洲公司的相关研究起步较早，并进行了专利布局，下面对这两位申请人的技术发展路线进行研究。

2.4.1 株式会社日本触媒

株式会社日本触媒于1941年成立，以催化剂技术为核心。自2002年设立吸水性树脂研究所以后，高吸水树脂的市场占有率稳居世界前列。该公司有关聚丙烯酸类高吸水树脂的研究领域即涵盖了对生产工艺的改进，还采用了淀粉等天然可再生资源为原料对树脂改性。该公司最初的专利申请关注于聚合反应的基本条件，如CN1224024A中对于聚合反应温度的控制，以及CN1383432A中对于反应原料丙烯酸单体的纯化精制。从2009年开始，研究重点在于对于交联剂的开发，如CN101679566A采用聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯和多元醇等两种交联剂并用提高了吸水性能，CN101600762A中采用聚亚烷基二醇和甲氧基苯酚等为交联剂在实现优异吸水性能的同时提高了粒子表面颜色的白度。此外，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺等交联剂可以提高树脂的强度，如CN10140424A。2011年至今，该公司的研究范围拓展到了对于交联、分级和干燥等具体生产工序的改进，如CN102482434A在交联反应步骤中的使用了具有多个搅拌盘的旋转轴组成的搅拌机，在提高吸水倍率和液体透过性的同时，以低成本实现高生产性。CN102906163A在分级工序中使用特定拉伸张力的金属筛网，CN102482435A中利用连续通气带式干燥剂进行干燥提高了吸水树脂的物理性能。

2.4.2 巴斯夫欧洲公司

巴斯夫欧洲公司是德国巴斯夫集团的核心公司，也是世界最大的化工厂之一。该公司专利申请重点技术全部集中在对于生产工艺的改进，聚丙烯酸类高吸水树脂的生产工艺主要分为以下几个步骤：单体的中和，单体的聚合，凝胶的干燥、研磨以及凝胶的表面交联等。该公司于2008年对于中和方法进行了一系列的申请，如CN101258121A、CN101258122A 、CN101258123A。此后，以聚合步骤的改进为研发重点，于2009年创新性的提出通过在围绕单体溶液液滴的气相中聚合所述液滴的方法，并申请了系列相关专利，包括CN101489596A、CN101489595A、CN101522719A、CN101522720A等。2012年以后，该公司逐步开展了对干燥、研磨和交联步骤改进的研究，如：CN103415553A、CN104204039A和CN104718228A。从图7中可以看出，对于聚合步骤工艺的改进一直是该公司的研发重点。

3 结语

目前，聚丙烯酸类高吸水树脂技术的研究重点集中于对生产工艺的改进、以天然可再生资源为原料对树脂的改性和树脂的复合化。未来聚丙烯酸类高吸水树脂的研究热点应该在于树脂的复合化和以天然可再生资源为原料。复合化能够改善凝胶的网络结构，是改善高吸水树脂综合性能的较为直接、简单和高效的方法，同时由于复合化可以使生产成本降低，从而有利于扩大高吸水树脂的应用范围。此外，绿色环保是当今时代的主题，开展天然原料的综合利用，以天然可再生资源为原料制备高吸水树脂将成为未来的研究热点之一[3]。

对我国高吸水树脂行业的建议如下：首先，国外专利申请量较大的申请人通常是能够将专利技术直接应用于生产的企业。我国申请人相对分散，单个申请人拥有专利的数量较少。虽然我国企业的创新主体作用已经逐步得到体现，但是，由于我国该领域的研究相对薄弱，所以要在研究方向上实现突破，我国高岭土和膨润土资源丰富，相关公司技术人员可以加大对于树脂复合化领域的研究。其次，我国申请人还需要持续的技术升级，进一步完善专利布局，从而形成自己的技术发展路线，实现产品的连续创新性，从而在专利保护中进一步拓展我国高吸水树脂在全球范围内的影响力。此外，要提高科研院所和高校的专利转化率，高校利用人才和实验设备优势，根据企业和应用的需求进行具有明确市场目标的研发，加强技术交流与合作，实现产学研的良好结合，不断推出拥有自主知识产权的新产品。最后，技术创新和专利保护是企业可持续发展的有力保障，国内企业在培养专业技术人才的同时，还要重视专利管理的基础性工作以及知识产权管理人才的培养，从而形成技术升级与专利保护的良性循环。面对国际市场的巨大压力，只有重视科技创新和专利保护，才能赢得市场。

图6 株式会社日本触媒聚丙烯酸类高吸水树脂技术发展路线图

图7 巴斯夫欧洲公司聚丙烯酸类高吸水树脂技术发展路线图

[1]马斐,程冬炳,王颖,余响林,杨君,余训民.聚丙烯酸类高吸水性树脂的合成及吸水机理研究进展[J].武汉工程大学学报,2011.01.33，(1)：4-9.

[2]严小妹，沈慧芳.耐盐性聚丙烯酸类高吸水性树脂的研究进展[J].化工新型材料，2013.4.41，(4)：30-32.

[3]周芳宇.聚丙烯酸类高吸水树脂企业需提升专利实力[J].中国知识产权报，2016.11.30(7).

周芳宇，国家知识产权局专利局化学发明审查部高分子化学处审查员，主任科员，四级审查员，局级审查业务骨干人才。毕业于北京师范大学，理学硕士，2007年8月参加工作至今，曾参与过多项课题研究，并发表过多篇论文。