基于专利对改性聚丙烯共挤技术发展的分析_白玉清.pdf

信息记录材料 2022年12月 第23卷第12期 17论 著0 引言改性聚丙烯共挤技术是通过熔融挤出，将经过改性的可实现不同功能的聚丙烯材料通过叠层的方式，经挤出机模头一次挤出成型的工艺过程，是制造低成本高性能复合材料的先进生产工艺。改性聚丙烯共挤技术经过多年发展，广泛应用于汽车内外饰件、各种包装、管材、光伏背板等领域。近年来，随着国内经济迅速发展，国家不断推进“以塑代钢”“以塑代木”政策以平衡生产资源，聚丙烯作为一种低价易得的材料，产量取得较大规模增长1。聚丙烯改性共挤技术也得到快速发展2-7，中国专利申请量也从2011 年起远远超过国外。为了全面了解改性聚丙烯共挤技术的发展现状，本文使用 incoPat 数据库对改性聚丙烯共挤技术全球范围内的相关专利进行了检索，基于全球专利技术发展态势分析，了解国内外技术发展态势，为我国企业开展改性聚丙烯共挤技术研发及产业布局提供参考。1 技术发展态势分析基于 incoPat 专利数据库，针对聚丙烯合金增容技术、聚丙烯刚韧平衡技术、多层共挤层间增黏技术等改性聚丙烯共挤相关技术领域进行了全球专利检索，共筛选获取了1091 项相关专利，全球总体专利申请趋势如图 1 所示。改性聚丙烯共挤技术专利申请从 1966 年开始出现，经历了三个阶段，分别为萌芽期（19661980 年）、缓慢发展期（19812010 年）和快速发展期（20112022 年）。图 1 全球改性聚丙烯共挤技术专利申请趋势Fig.1 Global patent application trend of modified polypropylene co-extrusion technology基于专利对改性聚丙烯共挤技术发展的分析白玉清1,2,3，胡权霞4，李茜茜1,2,3，范云峰1,2,3，李华锋1,2,3（1 乐凯胶片股份有限公司 河北 保定 071054）（2 河北省新能源膜材料技术创新中心 河北 保定 071054）（3 保定市新能源膜材料技术创新中心 河北 保定 071054）（4 中国航天系统科学与工程研究院 北京 100037）【摘要】针对改性聚丙烯共挤技术，在全球范围内进行了专利检索和分析。从申请时间、布局区域、重要申请人等维度对国内外改性聚丙烯共挤技术发展情况及各阶段技术研究热点进行了梳理。对比分析国内外重要创新主体的技术发展情况和重要国家专利布局特点，帮助我国企业了解改性聚丙烯共挤技术发展方向，并为其做好专利布局提供参考。【关键词】聚丙烯；改性；复合材料；熔融共挤；专利【中图分类号】TQ31 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2022）12-0017-04Analysis on Development of Modified Polypropylene Coextrusion Technology Based on PatentBAI Yuqing1,2,3,HU Quanxia4,LI Xiqian1,2,3,FAN Yunfeng1,2,3,LI Huafeng1,2,31 Luckyfilm Co.,Ltd,Baoding,Hebei 071054,China 2 Hebei New Energy Membrane Material Technology Innovation Center,Baoding,Hebei 071054,China3 Baoding New Energy Membrane Material Technology Innovation Center,Baoding,Hebei 071054,China4 China Aerospace Academy of Systems Science and Engineering,Beijing 100037,China【Abstract】In order to track the development of modified polypropylene coextrusion technology,we search and analyse patents in the global patent database.Based on the analysis of patent application time,layout area and important applicants,the development of modified polypropylene coextrusion technology and technical research hotspots at various stages are found.Based on the comparative analysis of the technological development of important innovation subjects and the layout characteristics of important national patents,it will help Chinese enterprises understand the development direction of modified polypropylene coextrusion technology and provide reference for patent layout.【Key words】Polypropylene;Modified;Composite Material;Fusion coextrusion;PatentDOI:10.16009/13-1295/tq.2022.12.005信息记录材料 2022年12月 第23卷第12期 18 论 著1.1 萌芽期在萌芽期（19661980 年），专利申请量较少，均为国外专利。专利技术主要涉及聚丙烯增刚增韧技术和多层膜共挤层间增粘技术，其中美国 HERCULES 公司、美国MILPRINT 公司、美国罐头公司、陶氏环球技术有限责任公司、埃克森美孚化学专利公司、朝日化学工业株式会社、日本出光兴产株式会社等创新主体开发了玻璃纤维、碳酸钙增刚和弹性体增韧、多层膜共挤层间增粘等改性聚丙烯共挤相关技术，在美国、欧洲、日本三个国家/地区布局多项同族专利。1.2 缓慢发展期在缓慢发展期（19812010 年），专利申请量波动性缓慢上升，主要由日本、中国、美国、德国四个国家的创新主体申请。本阶段日本、美国等公司开始在中国布局专利。1995 年旭化成工业株式会社和美国埃克森化学专利公司开始在中国申请聚丙烯刚韧平衡技术专利（CN1063466C、CN1189846A），专利技术基于增加玻璃纤维、碳酸钙、滑石等无机填料增刚，同时添加弹性体和无机填料或者同时添加成核剂和无机填料达到同时增刚增韧的效果。中国创新主体 1995 年申请第一件改性聚丙烯专利（CN1076032C），但中国聚丙烯发展迅速，尤其是自 2000年以后，国内经济飞速发展，各行业对基础化工原材料的需求不断扩大，导致聚丙烯消费量显著增加，聚丙烯生产能力迅速提升8-9，中国专利申请量上升迅速，中国产出的专利申请量占比达到了 22%，技术热点主要为纳米级CaCO3、微米滑石粉、碳纳米管、陶瓷纤维等无机填料类的增刚剂的研究。1.3 快速发展期在快速发展期（20112022 年），专利申请量呈现快速上升趋势。随着汽车工业、包装产业、光伏产业的快速发展，聚丙烯的需求日益上升，中国作为全球最大的聚丙烯需求市场，成为聚丙烯产品的目标市场国，中国成为各国公司布局专利的重要目标国；金发科技股份有限公司、乐凯胶片股份有限公司、苏州赛伍应用技术股份有限公司等中国创新主体在改性聚丙烯共挤技术研究、下游产品开发等方面取得长足进步，中国产出专利量大幅增加。这些因素促使中国专利申请量快速增长，本阶段中国专利占比超过 90%。本阶段聚丙烯刚韧平衡技术侧重于高强度、高韧性等综合性能好的改性聚丙烯制备技术研究：一是弹性体共混增韧聚丙烯、添加 成核剂于聚丙烯中获得高含量 晶型聚丙烯等提升聚丙烯材料冲击强度的研究；二是复合增刚技术研究，涉及大长径比玻璃纤维和碳纤维、中长径比的 SiC 晶须和小长径比的无机粒子共同增刚，通过刚性粒子表面处理技术和界面增容技术提高无机刚性粒子与树脂的相容性和结合力。多层膜共挤层间增粘技术侧重于多层膜共挤时粘接性、层间剥离力及机械强度的工艺技术研究，如多层膜之间添加黏结层和控制熔体温度达到层间增粘。聚丙烯合金增容技术主要涉及采用相容剂改善聚丙烯与基体的相容性、选用合适的组分及配比增加相容性等，添加的增容剂主要有马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚烯烃、稀土改性剂等。另外，由于发明专利申请自申请日至公开需18个月，PCT 专利申请自申请日至进入国家阶段可能需 30 个月，公开时间更晚。因此，不可避免检索结果中包含的 20202022 年的专利申请量比实际的申请量要少。2 技术优势国家分析本部分从主要国家/地区专利产出量和专利技术市场分布进行统计分析，了解各国家/地区间的技术实力以及专利目标国的分布情况。如图 2 所示，改性聚丙烯共挤技术专利产出国主要有中国、日本、美国、韩国。其中，中国的专利申请量排名第一，共有 733 项，占总申请量的三分之二；日本的专利申请量排名第二，达到194项，接近总申请量的五分之一；美国的专利申请量排名第三，共有 53 项专利申请，占总申请量的 5%；韩国的专利申请量排名第四，共有 40 项专利申请，占总申请量的 4%。图 2 全球专利区域分布Fig.2 Patents distribution of global regions中国、日本、美国和韩国创新主体不仅在本国申请专利，还在其他国家/地区分布了同族专利。以下通过对各国在其他国家/地区的专利分布量进行统计，分析各国专利技术市场分布情况。统计结果如表 1 所示。信息记录材料 2022年12月 第23卷第12期 19论 著 表 1 四个技术产出国的市场分布情况对比 单位：件Table 1 Comparison of market distribution in four technology-producing countries目标市场技术产出国总计中国日本美国韩国其他国家或地区中国7343217633822日本222046717292美国460951061230EP 专利14244162150韩国/33223923117WO 申请102230541108德国/3528336102加拿大/1934/2376巴西/1022/2355澳大利亚1833/749西班牙/123/2145印度/4522940奥地利/116/1936中国台湾地区/12821133其他国家或地区/33145/100278总计7525325687550624332.1 中国虽然中国 1995 年才开始申请专利，但近年来技术发展迅速，专利产出量也迅速增加，到了 2011 年，中国专利申请量远远高于日本、美国、韩国等国家，目前专利申请量排名第一。从我国产出专利的全球布局情况来看，中国产出的专利技术以国内市场布局为主，98%的专利都在我国本地布局。近年来，金发科技股份有限公司、苏州赛伍应用技术股份有限公司、苏州度辰新材料有限公司等公司也开始推进在日本、美国、欧洲等国外市场布局专利。2.2 日本日本的专利申请量排名第二，其第一项专利申请于1978年，为聚丙烯薄膜增刚专利，此后年申请量比较稳定，近年来专利年申请量有所降低。日本创新主体以全球化的视野开展专利技术布局，日本在全球布局的 532 件同族专利，除了 220 件日本专利，其他 312 件专利分别分布在美国、欧洲、中国、韩国等国家或地区。2.3 美国美国的专利申请量排名第三。美国是最早开展专利布局的国家，1966 年申请了第一项涉及玻璃纤维增强结晶聚丙烯组合物和层压板的专利。美国创新主体与日本相似，同样非常重视在