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聚氨酯樹脂在上世紀30年代開始發展，此后作為重要的高分子材料被廣泛應用在各個領域。而水性聚氨酯的研究緊隨其后，開始于上世紀40年代，在1943年德國化學家Schlack首先將二異氰酸酯與乳化劑復配，之后加水高速分散并加入胺類擴鏈劑首次合成出聚氨酯乳液。1953年美國杜邦公司的研究人員以甲苯為稀釋劑，將聚氨酯預聚物在水中分散，加入胺類擴鏈劑，最后加入乳化劑合成了具有一定分子量的水性聚氨酯。由于人們對聚氨酯樹脂的認識還不夠深入，因此低VOC的水性聚氨酯在當時并沒有迅速得到應用。

上世紀70-80年代，隨著歐美國家經濟的高速發展，環境問題也開始出現，德國、美國等國家已經意識到了溶劑型聚氨酯對環境的危害，逐漸將研發方向轉向水性聚氨酯領域，并開始有部分工業化產品推出。比如，在1972年水性聚氨酯作為溶劑型聚氨酯的替代產品，拜耳公司首次將其應用于皮革領域；在皮革領域逐步被大規模使用之后，歐美國家考慮到水性聚氨酯以水為稀釋劑，不含或只含少量有機溶劑，對人體和環境的危害較小，因此在對聚氨酯應用領域不苛刻的領域，不斷開始擴展其應用，如涂料、粘接劑及玻璃纖維浸潤劑等。我國自從上世紀70年代開始涉足水性聚氨酯，到20世紀90年代，常州涂料化工研究院、安徽大學等科研院所在水性聚氨酯領域均有相關產品推出，進入21世紀后水性聚氨酯憑借其綠色環保、粘接強度高、成膜性能好、柔韌性可調等優點，我國諸如河北晨陽、萬華化學等越來越多的企業都已開始進行水性聚氨酯研發和應用，已廣泛應用于涂料、汽車內飾及運動地坪等領域。

據報道，2020年2月，德國巴斯夫發布消息指出其要在西班牙繼續增加水性聚氨酯樹脂的產能；目前巴斯夫的水性聚氨酯應用領域已經涵蓋工業涂料、木器及粘接劑等領域，這一擴充產能的信號表明其研發領域仍在從溶劑型聚氨酯體系向水性聚氨酯體系轉化。2021年6月，在中國合成革峰會上，萬華化學宣布設立水性聚氨酯合成革應用研究中心，旨在提高水性聚氨酯在合成革領域的研發速度，提高其科技創新能力。2022年7月德國科思創公司（原拜耳公司）在其上海基地舉行了兩個工廠的動工儀式，兩個工廠在未來均被用來制備水性聚氨酯分散體和彈性體，這些環保型樹脂將被科思創應用在汽車、鞋類、建筑等領域，以滿足其原材料需求。到2021年為止，水性聚氨酯在我國的總產能為51.18萬噸，排名從高到低的企業分別為萬華（6.42萬噸）、水性科天（5萬噸）、華峰（5萬噸）、科思創3.5萬噸及思盛（3.4萬噸）。

現階段，隨著全球化競爭的加劇，專利信息已經成為各行各業捕捉技術最新發展的信息來源。據世界知識產權組織報道，全球科學技術發明約有90-95%會在專利中體現，而只有5-10%會在科技文獻中體現。因此，通過已有專利來研究行業技術的發展和未來趨勢可使企業研發少走彎路，可達到降本增效的效果。《2020年全國專利密集型產業增加值數據公告》指出，我國在2020年專利密集型產業增加值為121289億元，占當年國民生產總值的11.97%，相較于2019年增加了0.35%。其中新材料制造業排在七個分類中的第四位，增加值為14064億元，占專利密集型產業增加值的比重為11.6%。

聚氨酯是全球六大高分子合成材料之一，也是國家新材料領域發展的一個重要方向，而水性聚氨酯憑借其低VOC、性能優異，在近十年已經成為聚氨酯行業的研究熱點。因此關于該領域的技術內容必然會在專利層面涉及，分析專利信息并進行系統性研究，無論是對聚氨酯生產商還是對政府決策部門都具有極其重要的作用。

通過研究得出

水性聚氨酯全球專利申請布局趨勢

(1)基于全球水性聚氨酯專利申請趨勢，整個水性聚氨酯領域的專利申請在從1990以來的30多年里面有著迅猛的增速，而我國相對其他國家發展最快，在2012年我國當年水性聚氨酯專利申請量已經成為世界第一，到2021年我國在該領域專利數量已占總專利數量的25%，遠超其他國家。

水性聚氨酯全球專利數量所在國地域分布

（2）從國內專利布局來看，我國長三角和珠三角對水性聚氨酯的研發和應用較為領先，布局較多的專利。從海外專利布局來看，我國在美國、日本及歐洲等國家的專利布局很少，而歐美發達國家則更重視在不同國家或地區的專利布局，只注重本土市場長此以往將不利于我國的全球范圍內的市場競爭。

（3）從技術構成來看，水性聚氨酯的合成或改性是國外大公司進行布局的熱點，而我國企業往往在樹脂應用領域進行較多專利布局，因此，對于國內企業來說，注重研究樹脂制備領域的技術，將有助于獲得高價值專利。

結合前文研究，我國水性聚氨酯的專利申請量相較其他國家有明顯的優勢，但這并不意味著我國在該領域的核心技術也占據優勢，從專利技術構成看我國在水性聚氨酯基礎研究領域較為薄弱，在樹脂的應用拓展領域技術較強，從這可以推斷出目前我國仍有多數企業使用進口樹脂搭配其他原材料進行生產制造，但這種產業模式缺少產品的議價權，原材料的使用受制于人，因此企業從長遠出發一方面需要從水性聚氨酯的基礎研究領域進行科學研究，并進行專利布局；另一方面應該側重對自身的主要技術進行海外布局，筑牢中國水性聚氨酯產業參與全球競爭的專利根基。

從全球核心申請人的專利分析可知，我國雖然是水性聚氨酯領域的專利大國，但并不是強國，只有1家企業進行全球申請前十名，缺少行業引領性的頭部企業，因此可以看出我國水性聚氨酯的研發企業較多，技術研究較為分散，這可能需要國家或行業組織引導相關企業優勢互補、聯合開發、做大做強，目前已經進入全球競爭日益激烈，只有我國企業或高校形成技術聯合體才能與國外水性聚氨酯巨頭展開競爭，占據全球市場的一席之地。在這方面可以參考安徽大學與安徽安大華泰新材料有限公司這種合作模式，通過學校的基礎研究實力，再搭配企業的工業化技術和市場推廣能力，快速實現水性聚氨酯技術的成果轉換。

隨著國家和企業對知識產權越來越重視，專利信息與科技文獻一樣，也已經是各行各業必不可缺的信息情報來源，能否獲取準確和可靠的專利信息也成為決策能否成功的關鍵。因此，我國知識產權相關部門或地方政府應建立水性聚氨酯領域的專利搜集和分析系統，根據行業專利信息引領企業根據薄弱領域進行有效技術投入，并給政府招商引資或決策提供參考，推動水性聚氨酯行業的可持續發展。

本文節選自：《第22屆水性技術年會暨2024綠色發展論壇》論文集