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    • 军需物资变身亲民产品 硅橡胶专利状况探析


      硅橡胶产品伴随国防和军工发展需要而诞生,因其高性能和高价格被认为是一种“贵族”产品。但随着我国有机硅单==生产技术获得突破,硅橡胶正由“贵族”变为“平民”,在各行业广泛应用。

      硅橡胶具有良好的弹性、优异的抗疲劳强度、良好的耐磨耗性和耐热性等优点,在电子电器、造船、航空航天、汽车、农业、医疗卫生和日常生活等各方面应用广泛。随着我国有机硅单体生产技术获得突破、产能出现过剩,硅氧烷价格达到历史低位,此外有机硅材料的应用领域逐步扩展,使硅橡胶正在成为一种名副其实的高性价比材料。在产业发展过程中,专利始终伴随着硅橡胶技术创新,并且在市场竞争中发挥着日益重要的作用。

      过了新一轮的寡头企业重组兼并之后高性能硅橡胶领域的发展于近几年出现新的转机,尤其在中国其发展更为迅速,且发展了自己的特色硅弹性体类型(混炼型)。经过之前几十年的积累,高性能硅橡胶领域目前依然是日、美、德等国保持着全球领先的地位,掌握着硅橡胶发展的主要方向;大部分关键专利技术仍然掌握在几家巨头企业手中,这几年的不断并购整合使它们的地位越发稳固。


      我国在该领域起步较晚,各企业之间缺乏合作意识,对专利技术的认识不足等,导致了我国高性能硅橡胶的上游产能过剩,企业数量多、规模小、技术分散的现状。但也应该看到,对我国的硅橡胶产业而言,近些年不断有新的企业进入,专利申请量连年升高,为中国高性能硅橡胶的发展营造了良好的环境。

      目前,全球范围内与硅橡胶相关的专利申请数量达到20465项,并在2011年后重新呈现出快速增长态势。了解硅橡胶全球和中国的专利态势和技术方向,对国内硅橡胶行业的发展具有重要意义。

      硅橡胶全球专利申请持续快速增长,中国地区的专利申请拉动明显增速更快

      全球硅橡胶产业相关的技术出现较早,1955年,硅橡胶专利申请开始出现。1998年开始,专利申请量开始稳定增长,从641项增长到2010年的795项。在经历了近十年的成熟期平稳发展,2011年和2012年的申请量快速增长,分别达到998项和1146项。预计未来几年将进入新的快速增长阶段。中国硅橡胶在1995年之前,专利申请量较少。自1996年开始,硅橡胶领域的技术发展呈现出指数增长态势,尤其近几年的申请量更是连创新高,从专利申请来看未来仍将持续快速发展。

      硅橡胶领域全球和中国地区专利申请趋势

      硅橡胶专利申请呈现区域集中特征,国内有机硅橡胶产业集聚区正逐步形成

      从硅橡胶专利技术的来源区域分布看,日本的专利申请最多,为8817项,占到总申请量的44%;其次是中国的专利申请,共2618项,占到总申请量的13%;美国的专利申请为2558项。可见硅橡胶领域的发明创造比较集中,主要是在日本、中国、美国完成。短期内,日本、中国、美国和德国仍是硅橡胶专利技术主要原创区域。

      硅橡胶领域全球和中国专利申请区域分布

      各个国家也非常重视在中国的专利技术布局。在中国专利申请中,国外来华申请人的申请量达939件。国内申请量为1703件,江苏、广东、山东、安徽、浙江、上海、北京的专利申请量明显高于国内其他地区。江苏和广东的专利申请量尤其突出,分别为326件和281件。以上七个省市的专利申请量总和占国内申请量的74%。中国的有机硅深加工及其应用,正在形成一批以高温胶、液体硅橡胶、纺织助剂等有特色的企业和产业群,活跃在国内外市场,主要集中在广东、江苏、浙江和江西这几个地区。

      混炼型和加成型硅橡胶专利申请占比扩大,国内混炼型硅橡胶发展势头良好

      全球专利申请中,混炼型硅橡胶领域的专利申请量最多,为5782项;加成型液体硅橡胶方面的专利申请量为5528项,缩合型液体硅橡胶方面的专利申请量为4944项。近几年缩合型液体硅橡胶的专利申请比例下降明显,混炼型硅橡胶和加成型液体硅橡胶方面的专利申请占比逐渐上升,说明技术研发者的关注点在逐渐转移。中国专利申请技术领域分布中,混炼型硅橡胶的专利申请量为980件,占36%,明显高于其他类型。国内对混炼硅橡胶的需求正以每年不低于20%的速度增长。加成型液体硅橡胶和缩合型液体硅橡胶申请量分别为773678件,各占比29%25%。白炭黑和基胶的申请量较低,均为132件。

       硅橡胶领域全球和中国申请技术分布

      国内申请和国外来华申请在技术侧重点上略有不同,国内申请中最重视混炼型硅橡胶的申请,国外来华申请中最重视液体硅橡胶的申请。加成型硅橡胶高端技术主要应用在汽车高性能零部件、医疗用品领域,其要求的性能更高、各项指标更为严苛,对国内各家中小企业来讲是个不小的挑战。未来一段时间混炼型硅橡胶的发展势头明显优于加成型和缩合型。

      跨国巨头仍然占据专利申请的优势地位,国内申请人奋力追赶差距逐步缩小

      从产业链上看,目前国内的硅橡胶企业可以满足基本的终端行业需求;但是在高端、精细的制造领域,例如航天航空、军事装备等,国内很少能够达到要求,大多数都赖于国际进口。虽然国内处于技术不断提升的过程,部分企业的产能涉及从金属硅到深加工的全产业链,但与国外先进水平依然存在较大差距。


      图4 硅橡胶领域全球和中国地区主要申请人

      专利层面,硅橡胶技术集中度高:少数几家跨国巨头,如信越、道康宁、东芝硅株式会社、通用电气(迈图)和瓦克等,掌握着全球26%的专利量。国内申请人虽然技术力量普遍较分散,但2009年后情况呈现好转,预计未来发展势头良好。蓝星、江苏天辰、山东大学等是国内的主要申请人。

      业界更加关注硅橡胶的性能改善,电子电气和汽车工业是未来主要应用领域

      从中国消费市场上看,建筑/密封胶、电子电器和汽车领域是硅橡胶应用量最大的领域。而在专利层面,电子电器、电力电缆的申请量都远大于土木建筑的申请量,汽车工业的申请量也略胜一筹。可预见,短期内建筑/密封、电子电气/器和汽车领域仍是高性能硅橡胶应用量最大的领域,未来电子电气/器和汽车工业或将成为高性能硅橡胶的主要消费市场 硅橡胶领域中国专利申请应用领域与性能分布

      技术上,硅橡胶的机械性、稳定性、粘合性、热学及电学性质一直都是市场关注的焦点。目前市场上罕见关于硅橡胶环保性能如何提升的报道,但从专利层面来看,几大热门领域都在环保性能的提高上布局了一定数量的专利。可以预见的,随着人们对周围环境、对自身健康的关切度日益提高,总是如影随形伴随大家左右的硅弹性材料的环保性能必将备受关注。在电子电气/器领域,硅橡胶发展势头良好,除常规性能要求外,高阻燃/耐火、光学、环保及流体等性能的电子电气/器用硅橡胶将更受关注。在电线电缆领域,对电线电缆耐热、耐火、阻燃、低烟及高绝缘性等要求较高。建筑领域对硅橡胶的性能要求集中于机械、稳定和粘合三方面,从长远发展来看,缩合型硅橡胶或许依靠其优越的阻燃、环保性能成功从建筑行业升级。医疗领域的应用主要追求生物相容性、化学稳定剂、防腐性和独特的感官等性能。

      总体上,电子电器是混炼、缩合和加成三种类型硅橡胶共同的焦点,三类硅橡胶关于电子电器方面应用的申请量均较大,近五年专利申请量占总申请量的63.8%,且增长速度还在继续提高。电力电缆是混炼胶的热点发展方向4,近五年关于混炼胶在电力电缆方面应用的申请量高达77.2%,增速惊人。而中国幅员辽阔,人口众多有大规模建设和改造电网的需求。缩合型硅橡胶近期申请量增速有所下降,但由于中国城市化进程的继续,短期内土木建筑领域仍是其热点应用重点。加成型硅橡胶,由于具备优异的环保性、生理惰性、质感等特有性能,在医疗/个人护理市场上具有不可替代性。


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