石墨烯/橡胶复合材料专利分析

罗 曼 张治翰

（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北 武汉 430070）

石墨烯/橡胶复合材料专利分析

罗 曼 张治翰

（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北 武汉 430070）

石墨烯是一种有着优异性能的二维纳米填料，将石墨烯与聚合物复合是发挥其性能的重要途径，石墨烯／橡胶复合材料对橡胶的力学机械性能、电学性能、导热性能和气体阻隔性能等都有很大提升。本文通过专利检索和数据统计对国内外专利情况进行了分析，揭示了石墨烯／橡胶复合材料的发展现状和趋势，以期为我国在该领域的科研决策提供有价值的参考。

石墨烯；橡胶；专利；专利分析

橡胶具有独特的高弹性，但生胶各项性能较差，不具备使用价值[1]，只有加入补强填料等助剂加工后才拥有更多功能[2]，石墨烯作为橡胶纳米填料加入会获得较好性能，因此多种石墨烯/橡胶复合材料被广泛研究。为了更好地了解石墨烯/橡胶复合材料，在中国专利文摘数据库（CNABS）和德温特世界专利索引（DWPI）数据库[3]中C08L分类号进行检索并统计分析。

1 全球重要申请人分布

在数据库中对该领域全球专利申请的所有申请人进行统计分析，这些申请人中企业申请占绝大多数，个人申请极少，而由于国外石墨烯/橡胶复合物材料的技术在2006年才开始发展，在国内2010年才首次出现，且石墨烯的价格昂贵，因而申请量较少。关于石墨烯/橡胶复合材料全球重要申请人如图1所示。

从图1看出，北京化工大学专利申请量最多，且对石墨烯复合材料研究体系化。安徽省的中小企业专利申请量也比较多，国外企业申请量较少，主要是阿克玛公司、固特异轮胎有限公司和现代汽车公司。

2 石墨烯/橡胶复合材料性能专利分布

图2为石墨烯/橡胶复合材料的主要性能分布图。可从看出，石墨烯/橡胶复合材料的性能主要集中在机械性能、电性能、热性能等，专利中应用最多的是石墨烯的力学性能，与现有的炭基质填料如炭黑、碳纤维、碳纳米管等相比，石墨烯用于改善聚合物力学性能有着明显的优势。石墨烯/橡胶复合材料还具有气密性、热稳定性、阻燃性、辐射吸收和防滑性，但对这些性能应用的专利并不多。

3 石墨烯/橡胶复合材料制备方法专利分布

从图3中可看出石墨烯/橡胶复合材料的制备方法主要集中在直接共混法，该方法耗时短，成本低。其次是胶乳共混法，由于绝大多数橡胶都存在胶乳，而且石墨烯能稳定分散在水中，该方法为复合材料的制备提供了一种有效简单的途径。然后为溶液共混法，但有机溶剂的使用会对环境造成损害。熔融共混法的专利申请量较少。

图1 关于石墨烯/橡胶复合材料全球主要申请人

图2 石墨烯/橡胶复合材料的主要性能分布图

图3 石墨烯/橡胶复合材料制备方法分布图

4 重要申请人技术发展路线

石墨烯/橡胶复合材料的专利申请量相对更多的申请人为高校和科研结构，该领域申请量最多的为北京化工大学，下面将对该申请人的重点研发技术进行分析，以期对国内石墨烯/橡胶复合材料领域的技术发展路线能有一定的把握。

从图4可以看出，北京化工大学对石墨烯/橡胶复合材料制备方法使用较多的为胶乳共混法，未使用低分散性和不稳定性的熔融共混法。且胶乳共混法方法克服了机械共混法分散性能不佳的缺点，同时也避免了溶液共混法中有毒溶剂的使用。且北京化工大学重点研究了将该复合材料的力学性能、耐磨性、导热、导电和抗湿滑性能，将其应用于轮胎胎面、气密层、内胎或抗撕裂材料等领域，为推动石墨烯/橡胶复合材料的产业化应用作了大量贡献。

图4 北京化工大学重点专利技术发展图

5 小结

从上述数据来看，国内的申请量占全球的领先地位，体现了一定的科研实力和技术创新能力，但石墨烯/橡胶纳米复合材料的工业化还没有成形，技术还大多停留在实验室阶段。因此，目前国内的石墨烯/橡胶纳米复合材料研究亟待解决的是产学研的结合，把实验室研发成功的有市场应用前景的科研成果推向市场，在此基础上，进行国外的专利布局，抢占专利保护权和市场先机，增强我国在的石墨烯/橡胶纳米复合材料领域的国际实力。

[1]唐征海，郭春宝，张立群，贾德民.石墨烯/橡胶纳米复合材料[J].高分子学报，2014，7，865-877.

[2]王鹏，苏正涛，王珊，赵艳芬，王景鹤.国内外石墨烯/橡胶复合材料研究进展[J].新材料产业，2015，6，58-66.

[3]田力普.发明专利审查基础教程·检索分册[M].北京：知识产权出版社.2012.

[4]Kim K S，Zhao Y，Jang H，et al.Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes[J].Nature，2009(457)∶706-710.

Patent Analysis of Graphite/Rubber Composites

Man Luo Zhihan Zhang
(Patent Examination Cooperation Hubei Center of The Patent Office,SIPO,Wuhan Hubei 430070)

Graphene is an excellent two-dimensional nano-filler,The synthesis of graphene and polymer is an im⁃portant way to play its performance.The mechanical properties,electrical properties,thermal conductivity and gas barrier of graphene/rubber composites Performance,etc.have greatly improved.Through analyzing and summariz⁃ing the situation of domestic and foreign patent,the paper reveals the present situation and trend of graphene/rub⁃ber composites,in order to provide a valuable reference for scientific research decision on the field.

graphene;rubber;patent;patent analysis

O0633.5

A

1003-5168(2017)11-0000-02

2017-9-14

罗曼（1991-），女，审查员，研究方向：橡胶领域的发明专利实质审查工作；张治翰（1989-），男，审查员，研究方向：机床领域的发明专利实质审查工作（等同于第一作者）。