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聚氨酯樹脂在上世紀(jì)30年代開始發(fā)展，此后作為重要的高分子材料被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。而水性聚氨酯的研究緊隨其后，開始于上世紀(jì)40年代，在1943年德國化學(xué)家Schlack首先將二異氰酸酯與乳化劑復(fù)配，之后加水高速分散并加入胺類擴(kuò)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(yù)聚物在水中分散，加入胺類擴(kuò)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(duì)聚氨酯樹脂的認(rèn)識(shí)還不夠深入，因此低VOC的水性聚氨酯在當(dāng)時(shí)并沒有迅速得到應(yīng)用。

上世紀(jì)70-80年代，隨著歐美國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境問題也開始出現(xiàn)，德國、美國等國家已經(jīng)意識(shí)到了溶劑型聚氨酯對(duì)環(huán)境的危害，逐漸將研發(fā)方向轉(zhuǎn)向水性聚氨酯領(lǐng)域，并開始有部分工業(yè)化產(chǎn)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(chǎn)品，拜耳公司首次將其應(yīng)用于皮革領(lǐng)域；在皮革領(lǐng)域逐步被大規(guī)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(jī)溶劑，對(duì)人體和環(huán)境的危害較小，因此在對(duì)聚氨酯應(yīng)用領(lǐng)域不苛刻的領(lǐng)域，不斷開始擴(kuò)展其應(yīng)用，如涂料、粘接劑及玻璃纖維浸潤劑等。我國自從上世紀(jì)70年代開始涉足水性聚氨酯，到20世紀(jì)90年代，常州涂料化工研究院、安徽大學(xué)等科研院所在水性聚氨酯領(lǐng)域均有相關(guān)產(chǎn)品推出，進(jìn)入21世紀(jì)后水性聚氨酯憑借其綠色環(huán)保、粘接強(qiáng)度高、成膜性能好、柔韌性可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，我國諸如河北晨陽、萬華化學(xué)等越來越多的企業(yè)都已開始進(jìn)行水性聚氨酯研發(fā)和應(yīng)用，已廣泛應(yīng)用于涂料、汽車內(nèi)飾及運(yùn)動(dòng)地坪等領(lǐng)域。

據(jù)報(bào)道，2020年2月，德國巴斯夫發(fā)布消息指出其要在西班牙繼續(xù)增加水性聚氨酯樹脂的產(chǎn)能；目前巴斯夫的水性聚氨酯應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涵蓋工業(yè)涂料、木器及粘接劑等領(lǐng)域，這一擴(kuò)充產(chǎn)能的信號(hào)表明其研發(fā)領(lǐng)域仍在從溶劑型聚氨酯體系向水性聚氨酯體系轉(zhuǎn)化。2021年6月，在中國合成革峰會(huì)上，萬華化學(xué)宣布設(shè)立水性聚氨酯合成革應(yīng)用研究中心，旨在提高水性聚氨酯在合成革領(lǐng)域的研發(fā)速度，提高其科技創(chuàng)新能力。2022年7月德國科思創(chuàng)公司（原拜耳公司）在其上?；嘏e行了兩個(gè)工廠的動(dòng)工儀式，兩個(gè)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(huán)保型樹脂將被科思創(chuàng)應(yīng)用在汽車、鞋類、建筑等領(lǐng)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(chǎn)能為51.18萬噸，排名從高到低的企業(yè)分別為萬華（6.42萬噸）、水性科天（5萬噸）、華峰（5萬噸）、科思創(chuàng)3.5萬噸及思盛（3.4萬噸）。

現(xiàn)階段，隨著全球化競爭的加劇，專利信息已經(jīng)成為各行各業(yè)捕捉技術(shù)最新發(fā)展的信息來源。據(jù)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織報(bào)道，全球科學(xué)技術(shù)發(fā)明約有90-95%會(huì)在專利中體現(xiàn)，而只有5-10%會(huì)在科技文獻(xiàn)中體現(xiàn)。因此，通過已有專利來研究行業(yè)技術(shù)的發(fā)展和未來趨勢(shì)可使企業(yè)研發(fā)少走彎路，可達(dá)到降本增效的效果?！?020年全國專利密集型產(chǎn)業(yè)增加值數(shù)據(jù)公告》指出，我國在2020年專利密集型產(chǎn)業(yè)增加值為121289億元，占當(dāng)年國民生產(chǎn)總值的11.97%，相較于2019年增加了0.35%。其中新材料制造業(yè)排在七個(gè)分類中的第四位，增加值為14064億元，占專利密集型產(chǎn)業(yè)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(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方向，而水性聚氨酯憑借其低VOC、性能優(yōu)異，在近十年已經(jīng)成為聚氨酯行業(yè)的研究熱點(diǎn)。因此關(guān)于該領(lǐng)域的技術(shù)內(nèi)容必然會(huì)在專利層面涉及，分析專利信息并進(jìn)行系統(tǒng)性研究，無論是對(duì)聚氨酯生產(chǎn)商還是對(duì)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?qū)＠暾?qǐng)布局趨勢(shì)

(1)基于全球水性聚氨酯專利申請(qǐng)趨勢(shì)，整個(gè)水性聚氨酯領(lǐng)域的專利申請(qǐng)?jiān)趶?990以來的30多年里面有著迅猛的增速，而我國相對(duì)其他國家發(fā)展最快，在2012年我國當(dāng)年水性聚氨酯專利申請(qǐng)量已經(jīng)成為世界第一，到2021年我國在該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量已占總專利數(shù)量的25%，遠(yuǎn)超其他國家。

水性聚氨酯全球?qū)＠麛?shù)量所在國地域分布

（2）從國內(nèi)專利布局來看，我國長三角和珠三角對(duì)水性聚氨酯的研發(fā)和應(yīng)用較為領(lǐng)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(fā)達(dá)國家則更重視在不同國家或地區(qū)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(nèi)的市場競爭。

（3）從技術(shù)構(gòu)成來看，水性聚氨酯的合成或改性是國外大公司進(jìn)行布局的熱點(diǎn)，而我國企業(yè)往往在樹脂應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行較多專利布局，因此，對(duì)于國內(nèi)企業(yè)來說，注重研究樹脂制備領(lǐng)域的技術(shù)，將有助于獲得高價(jià)值專利。

結(jié)合前文研究，我國水性聚氨酯的專利申請(qǐng)量相較其他國家有明顯的優(yōu)勢(shì)，但這并不意味著我國在該領(lǐng)域的核心技術(shù)也占據(jù)優(yōu)勢(shì)，從專利技術(shù)構(gòu)成看我國在水性聚氨酯基礎(chǔ)研究領(lǐng)域較為薄弱，在樹脂的應(yīng)用拓展領(lǐng)域技術(shù)較強(qiáng)，從這可以推斷出目前我國仍有多數(shù)企業(yè)使用進(jìn)口樹脂搭配其他原材料進(jìn)行生產(chǎn)制造，但這種產(chǎn)業(yè)模式缺少產(chǎn)品的議價(jià)權(quán)，原材料的使用受制于人，因此企業(yè)從長遠(yuǎn)出發(fā)一方面需要從水性聚氨酯的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)研究，并進(jìn)行專利布局；另一方面應(yīng)該側(cè)重對(duì)自身的主要技術(shù)進(jìn)行海外布局，筑牢中國水性聚氨酯產(chǎn)業(yè)參與全球競爭的專利根基。

從全球核心申請(qǐng)人的專利分析可知，我國雖然是水性聚氨酯領(lǐng)域的專利大國，但并不是強(qiáng)國，只有1家企業(yè)進(jìn)行全球申請(qǐng)前十名，缺少行業(yè)引領(lǐng)性的頭部企業(yè)，因此可以看出我國水性聚氨酯的研發(fā)企業(yè)較多，技術(shù)研究較為分散，這可能需要國家或行業(yè)組織引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、聯(lián)合開發(fā)、做大做強(qiáng)，目前已經(jīng)進(jìn)入全球競爭日益激烈，只有我國企業(yè)或高校形成技術(shù)聯(lián)合體才能與國外水性聚氨酯巨頭展開競爭，占據(jù)全球市場的一席之地。在這方面可以參考安徽大學(xué)與安徽安大華泰新材料有限公司這種合作模式，通過學(xué)校的基礎(chǔ)研究實(shí)力，再搭配企業(yè)的工業(yè)化技術(shù)和市場推廣能力，快速實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯技術(shù)的成果轉(zhuǎn)換。

隨著國家和企業(yè)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)越來越重視，專利信息與科技文獻(xiàn)一樣，也已經(jīng)是各行各業(yè)必不可缺的信息情報(bào)來源，能否獲取準(zhǔn)確和可靠的專利信息也成為決策能否成功的關(guān)鍵。因此，我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)部門或地方政府應(yīng)建立水性聚氨酯領(lǐng)域的專利搜集和分析系統(tǒng)，根據(jù)行業(yè)專利信息引領(lǐng)企業(yè)根據(jù)薄弱領(lǐng)域進(jìn)行有效技術(shù)投入，并給政府招商引資或決策提供參考，推動(dòng)水性聚氨酯行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

本文節(jié)選自：《第22屆水性技術(shù)年會(huì)暨2024綠色發(fā)展論壇》論文集