从专利布局角度研究防爆材料产业创新发展

陈青香，张颖异，王存铎，王有轩，刘震宇

（山东非金属材料研究所，山东 济南 250031）

一、引言

阻隔防爆技术是指利用一种阻隔防爆装置，阻止设备内产生的火焰通过管道传播到别的设备中去。阻隔防爆技术的载体是阻隔防爆材料，该材料是一种特殊材料，一般分为两类，即金属类防爆材料和非金属类防爆材料［1-4］。

文章对美国、日本、德国和中国等国家关于防爆材料的专利技术构成、技术发展及重要企业专利布局等方面进行分析，以揭示产业创新发展方向。

文章以防爆材料为技术主题，确定相关关键词、分类号等检索要素并制定有针对性的专利检索策略，就阻隔防爆材料和抗弹防爆材料两个技术分支，在PSS系统数据库、智慧芽数据库中进行专利检索，再通过人工阅读专利文献信息对检索结果进行去噪、筛选、分类标引，最终检索截止日期为2020年12月31日，去噪后筛选865项同族专利，查全率90.6%，并基于以上专利开展分析工作。

二、美国创新发展与专利布局关系

（一）技术构成

从表1中可以看出，美国相关专利重点涉及的是层状产品（B32B），如Large high density foam glass tile composite（US8197932B2），可 用于建筑物外墙和内墙，还可以与其他材料复合使用。该材料还可与水泥、钢或其他高强度建筑材料结合使用，用于建筑物防护，能够吸收爆炸引冲击波，同时具有较好的抗震能力。

表1 美国防爆材料相关专利技术构成

类建筑物或建筑物（E04H），如Reinforced composite material explosion vent（CN101405463A）；还包括金属（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）技术发展

分析美国防爆材料相关专利技术申请趋势，结果显示，美国关于防爆材料的专利申请主要集中于2007—2015年，近5年关于防爆材料的专利申请量较少，主要集中于防爆材料的应用方向。

应用于装甲方向的防弹材料（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），用于电气设备的防爆材料（G01R），用于消防的防爆材料（A62C）等。

（三）重要企业专利布局

从美国重要企业的专利布局情况可以看出：美国大部分企业关注的技术方向较为单一，如FIKE CORPORATION、eijkelenberg tom和jakus guy重点关注的是用于建筑领域的防爆材料（E04H）；alhamad和alhamad shaikh ghaleb mohammad yassin重点关注的是用于消防的防爆材料（A62C）；battelle memorial institute重点关注的是用于飞机等设备的轻质防爆材料（B64C、B64D）。

三、日本创新发展与专利布局关系

（一）技术构成

从表2中可以看出，日本相关专利重点涉及的是层状材料；其次为合金材料（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）；然后是纤维材料（D03D、D06M），如Tear propagation preventing combustible film excellent in ceiling material（JP6040434B2）；另外，还包括建材（E04B），如The architectural structure of plastic material（JP3224387U）。

表2 日本防爆材料相关专利技术构成

（二）技术发展

分析日本防爆材料相关专利技术申请趋势，结果表明，日本关于防爆材料的专利申请主要集中于2006—2012年，近5年关于防爆材料的专利申请量较少，主要集中在复合材料和建材领域。

（三）重要企业专利布局

从日本重要企业的专利布局情况可以看出：平冈织染株式会社专利布局范围较广，主要涉及复合材料（B32B）、纤维材料（D03D、D06M）以及建材（E04B）；其次为teraoka seisakusho kk、chubu electric power、jerico kk和kobe steel ltd。

四、德国创新发展与专利布局关系

（一）技术构成

从表3中可以看出，德国相关专利重点涉及的是复合材料，且以高分子化合物的组合物（C08L）为 主，如Flame retardant nanocomposite combination for thermoplastic polymers（SI1475407T1）；其次为金属材料（B23K、B22F）和建材（B28B）。

表3 德国防爆材料相关专利技术构成

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

（二）技术发展

分析德国防爆材料相关专利技术申请趋势，结果显示，德国关于防爆材料的专利申请较早，时间主要集中在2004—2010年。

（三）重要企业专利布局

从德国重要企业的专利布局情况可以看出，partbauer gerhard专利布局范围较广，主要涉及的是家庭用品的防爆材料（A47B、E05G、F42B、B08B）；其次为dynamit nobel ag、hampel heinrich和kernforschungsanlage juelich gmbh等。

五、中国创新发展与专利布局关系

（一）技术构成

从表4中可以看出，国内相关专利重点涉及的是合金材料（C22C），如一种耐酸碱腐蚀的合金防爆材料（CN111411269A）；其次为高分子化合物的组合物和塑料等复合材料（C08L、C09D、B29C），如一种圆形管状防爆结构体及阻隔防爆复合材料（CN111550669A）；另外还包括层状材料（B32B）和建材（C04B），如抗爆抗冲击多级异质纤维预制体复合材料及其制备方法（CN111016334A），一种用于提高涉水建筑物水下抗爆性能的新型复合材料（CN109437746A）。

表4 中国防爆材料相关专利技术构成

（二）技术发展

分析国内防爆材料相关专利技术申请量及趋势，结果显示，相较于发达国家美国、德国和日本，国内关于防爆材料的专利申请较晚，主要集中在2010—2019年。近5年，国内防爆材料相关技术处于上升趋势的是层状材料（B32B）和其他复合材料（C08L、C08K）。

（三）重要企业专利布局

中国、日本、美国、德国在防爆材料方向上的专利技术构成对比图

分析国内重要企业的专利布局，包括上海华篷防爆科技有限公司（上海华篷）（A）、江苏安普特防爆科技有限公司（江苏安普）（B）、江苏本安环保科技有限公司（江苏本安）（C）、青岛大都新材料科技有限公司（D）、洛阳持佳窑业有限公司（E）、中国工程物理研究院化工材料有限公司（F）、吉林市圣享碳纤维制品科技有限公司（G）、大连理工（H）、北理工（I）、北京桶吉长安防爆材料有限公司（J），结果显示，在防爆材料方面，上海华篷专利布局范围最广，其次为江苏安普和江苏本安等。

从上图中可以看出各个国家重点关注的技术方向：美国防爆材料相关专利主要涉及多层材料和建材，其次为其他复合材料和建材；德国防爆材料相关专利主要涉及其他复合材料，其次为建材、合金和多层材料；日本防爆材料相关专利主要涉及合金，其次为其他复合材料；中国防爆材料相关专利主要涉及合金，其次为层状材料和其他复合材料，另外是建材。

六、结语

从2009年开始，全球关于防爆材料技术的专利申请大致呈现出上升趋势，2011年之后专利申请量基本维持在一定水平，说明防爆材料相关技术在全球处于稳步发展阶段。

美国、德国、日本等国家在防爆材料技术及制品方面均获得了相关专利，且他们关于阻隔防爆材料的研究均比我国要早。二战后，国外就开始了关于军用飞机燃油箱防爆材料的研制工作，在20世纪60年代，网状金属材料作为一种高效的防火防爆材料，国外便将该材料应用于军用飞机等军事装备领域，有效降低了爆炸事故发生的概率。美国等国家阻隔防爆产品以金属防爆产品为主，广泛应用于战斗机、坦克和装甲车等军工领域。我国对防爆材料相关技术的研究起步较晚，且先应用在运油车、油槽车、加油装置、埋地储油罐等设施。在防爆材料关键技术攻关方面，我国与发达国家相比还存在较大的差距，我们必须把本国市场和优势资源优化组织起来，支撑关键核心技术攻关，并形成自主知识产权；重点支持制造业关键领域和薄弱环节的发展，加大产业链条关键环节支持力度，积极探索产学研政合作模式，加快爆炸防护产业绿色环保化发展。