從專利布局角度研究防爆材料產業創新發展

陳青香，張穎異，王存鐸，王有軒，劉震宇

（山東非金屬材料研究所，山東 濟南 250031）

一、引言

阻隔防爆技術是指利用一種阻隔防爆裝置，阻止設備內產生的火焰通過管道傳播到別的設備中去。阻隔防爆技術的載體是阻隔防爆材料，該材料是一種特殊材料，一般分為兩類，即金屬類防爆材料和非金屬類防爆材料［1-4］。

文章對美國、日本、德國和中國等國家關于防爆材料的專利技術構成、技術發展及重要企業專利布局等方面進行分析，以揭示產業創新發展方向。

文章以防爆材料為技術主題，確定相關關鍵詞、分類號等檢索要素并制定有針對性的專利檢索策略，就阻隔防爆材料和抗彈防爆材料兩個技術分支，在PSS系統數據庫、智慧芽數據庫中進行專利檢索，再通過人工閱讀專利文獻信息對檢索結果進行去噪、篩選、分類標引，最終檢索截止日期為2020年12月31日，去噪后篩選865項同族專利，查全率90.6%，并基于以上專利開展分析工作。

二、美國創新發展與專利布局關系

（一）技術構成

從表1中可以看出，美國相關專利重點涉及的是層狀產品（B32B），如Large high density foam glass tile composite（US8197932B2），可 用于建筑物外墻和內墻，還可以與其他材料復合使用。該材料還可與水泥、鋼或其他高強度建筑材料結合使用，用于建筑物防護，能夠吸收爆炸引沖擊波，同時具有較好的抗震能力。

表1 美國防爆材料相關專利技術構成

類建筑物或建筑物（E04H），如Reinforced composite material explosion vent（CN101405463A）；還包括金屬（B21D）和塑料（B29C），如Compositions of matter for stopping fires，explosions and oxidations of materials and build up of electrostatic charges and method and apparatus for making same（US6699563B1），LIGHTWEIGHT BALLISTIC PROTECTION MATERIALS（US20120052222A1）。

（二）技術發展

分析美國防爆材料相關專利技術申請趨勢，結果顯示，美國關于防爆材料的專利申請主要集中于2007—2015年，近5年關于防爆材料的專利申請量較少，主要集中于防爆材料的應用方向。

應用于裝甲方向的防彈材料（F41H），如ARMOR，SHIELDS AND HELMETS WITH HIGHLY PROPERTY-MISMATCHED INTERFACE MATERIALS TO REDUCE D Y N A M I C F O R C E A N D D A M A G E（US20160169633A1），用于電氣設備的防爆材料（G01R），用于消防的防爆材料（A62C）等。

（三）重要企業專利布局

從美國重要企業的專利布局情況可以看出：美國大部分企業關注的技術方向較為單一，如FIKE CORPORATION、eijkelenberg tom和jakus guy重點關注的是用于建筑領域的防爆材料（E04H）；alhamad和alhamad shaikh ghaleb mohammad yassin重點關注的是用于消防的防爆材料（A62C）；battelle memorial institute重點關注的是用于飛機等設備的輕質防爆材料（B64C、B64D）。

三、日本創新發展與專利布局關系

（一）技術構成

從表2中可以看出，日本相關專利重點涉及的是層狀材料；其次為合金材料（C22C），如THERMAL SPRAY MATERIAL MADE FROM MAGNESIUM ALLOY HAVING SUPERIOR EXPLOSION PROOF IN THERMAL SPRAYING AND IMPARTING SUPERIOR CORROSION RESISTANCE TO THERMAL-SPRAYED PORTION，AND THERMAL SPRAYING METHOD USING THE SAME（JP2007138282A）；然后是纖維材料（D03D、D06M），如Tear propagation preventing combustible film excellent in ceiling material（JP6040434B2）；另外，還包括建材（E04B），如The architectural structure of plastic material（JP3224387U）。

表2 日本防爆材料相關專利技術構成

（二）技術發展

分析日本防爆材料相關專利技術申請趨勢，結果表明，日本關于防爆材料的專利申請主要集中于2006—2012年，近5年關于防爆材料的專利申請量較少，主要集中在復合材料和建材領域。

（三）重要企業專利布局

從日本重要企業的專利布局情況可以看出：平岡織染株式會社專利布局范圍較廣，主要涉及復合材料（B32B）、纖維材料（D03D、D06M）以及建材（E04B）；其次為teraoka seisakusho kk、chubu electric power、jerico kk和kobe steel ltd。

四、德國創新發展與專利布局關系

（一）技術構成

從表3中可以看出，德國相關專利重點涉及的是復合材料，且以高分子化合物的組合物（C08L）為 主，如Flame retardant nanocomposite combination for thermoplastic polymers（SI1475407T1）；其次為金屬材料（B23K、B22F）和建材（B28B）。

表3 德國防爆材料相關專利技術構成

另外，可以看出德國的防爆材料更加關注家庭用品的防爆（A47B、E05G、B08B），如Safety cabinet for storing explosive substances（DE20007051U1）。

（二）技術發展

分析德國防爆材料相關專利技術申請趨勢，結果顯示，德國關于防爆材料的專利申請較早，時間主要集中在2004—2010年。

（三）重要企業專利布局

從德國重要企業的專利布局情況可以看出，partbauer gerhard專利布局范圍較廣，主要涉及的是家庭用品的防爆材料（A47B、E05G、F42B、B08B）；其次為dynamit nobel ag、hampel heinrich和kernforschungsanlage juelich gmbh等。

五、中國創新發展與專利布局關系

（一）技術構成

從表4中可以看出，國內相關專利重點涉及的是合金材料（C22C），如一種耐酸堿腐蝕的合金防爆材料（CN111411269A）；其次為高分子化合物的組合物和塑料等復合材料（C08L、C09D、B29C），如一種圓形管狀防爆結構體及阻隔防爆復合材料（CN111550669A）；另外還包括層狀材料（B32B）和建材（C04B），如抗爆抗沖擊多級異質纖維預制體復合材料及其制備方法（CN111016334A），一種用于提高涉水建筑物水下抗爆性能的新型復合材料（CN109437746A）。

表4 中國防爆材料相關專利技術構成

（二）技術發展

分析國內防爆材料相關專利技術申請量及趨勢，結果顯示，相較于發達國家美國、德國和日本，國內關于防爆材料的專利申請較晚，主要集中在2010—2019年。近5年，國內防爆材料相關技術處于上升趨勢的是層狀材料（B32B）和其他復合材料（C08L、C08K）。

（三）重要企業專利布局

中國、日本、美國、德國在防爆材料方向上的專利技術構成對比圖

分析國內重要企業的專利布局，包括上海華篷防爆科技有限公司（上海華篷）（A）、江蘇安普特防爆科技有限公司（江蘇安普）（B）、江蘇本安環保科技有限公司（江蘇本安）（C）、青島大都新材料科技有限公司（D）、洛陽持佳窯業有限公司（E）、中國工程物理研究院化工材料有限公司（F）、吉林市圣享碳纖維制品科技有限公司（G）、大連理工（H）、北理工（I）、北京桶吉長安防爆材料有限公司（J），結果顯示，在防爆材料方面，上海華篷專利布局范圍最廣，其次為江蘇安普和江蘇本安等。

從上圖中可以看出各個國家重點關注的技術方向：美國防爆材料相關專利主要涉及多層材料和建材，其次為其他復合材料和建材；德國防爆材料相關專利主要涉及其他復合材料，其次為建材、合金和多層材料；日本防爆材料相關專利主要涉及合金，其次為其他復合材料；中國防爆材料相關專利主要涉及合金，其次為層狀材料和其他復合材料，另外是建材。

六、結語

從2009年開始，全球關于防爆材料技術的專利申請大致呈現出上升趨勢，2011年之后專利申請量基本維持在一定水平，說明防爆材料相關技術在全球處于穩步發展階段。

美國、德國、日本等國家在防爆材料技術及制品方面均獲得了相關專利，且他們關于阻隔防爆材料的研究均比我國要早。二戰后，國外就開始了關于軍用飛機燃油箱防爆材料的研制工作，在20世紀60年代，網狀金屬材料作為一種高效的防火防爆材料，國外便將該材料應用于軍用飛機等軍事裝備領域，有效降低了爆炸事故發生的概率。美國等國家阻隔防爆產品以金屬防爆產品為主，廣泛應用于戰斗機、坦克和裝甲車等軍工領域。我國對防爆材料相關技術的研究起步較晚，且先應用在運油車、油槽車、加油裝置、埋地儲油罐等設施。在防爆材料關鍵技術攻關方面，我國與發達國家相比還存在較大的差距，我們必須把本國市場和優勢資源優化組織起來，支撐關鍵核心技術攻關，并形成自主知識產權；重點支持制造業關鍵領域和薄弱環節的發展，加大產業鏈條關鍵環節支持力度，積極探索產學研政合作模式，加快爆炸防護產業綠色環保化發展。