导电纤维专利技术分析

摘 要：随着国内外导电类纤维的市场需求不断增加，导电纤维的需求量急剧攀升。文章阐述了导电纤维的原理与技术起源，系统梳理了导电纤维的技术发展过程，并对导电纤维的专利申请情况进行了统计分析，可为专利审查人员和有关工程技术人员了解导电纤维提供参考。

关键词：导电纤维；技术起源；专利分析

1 概述

导电纤维根据其特点可以分为金属系导电纤维、炭黑系导电纤维、金属化合物型导电纤维和聚合物导电纤维四大系列；按其开发过程，可分为三个阶段：第一阶段为金属纤维，第二阶段包括第二代导电纤维和第三代导电纤维，如日本帝人公司的导电纤维（JP72025000B2），杜邦公司的皮芯复合纤维“Antron”（US3803453），孟山都公司的乌尔特伦（JP特开昭51-143723），而在导电纤维高白度化的研究开始后，又有许多新的纤维及专利产生，如日本帝人公司的 “皮芯”型导电纤维（JP昭55-107504A）。在发现聚乙炔经掺杂后有明显导电能力后，导电纤维的发展进入了第三个阶段，如美国的R.V.Gregory将聚苯胺均匀地沉积在基质纤维表面，并渗入到纤维内部，使纤维导电性能持久良好。

在进入21世纪，人们将更多地研究集中在如何利用导电聚合物来直接制备导电纤维，以及通过对导电聚合物进行改性，使其在继续保持优良导电性能的基础上，提高加工性能，同时也重视兼顾纤维其它性能，如抗菌、防火、高强、高模等。

2 导电纤维专利申请统计分析

由于金属纤维较少的应用于民用生产，因此，以下分析统计均对除金属纤维外的其它类别导电纤维的专利申请进行。

2.1 专利申请量和申请国分析

经过统计分析，全球导电纤维从上世纪60年代开始持续发展，专利申请量在1980-1990间迎来第一个高峰，在1990-2000间申请量下滑，在2000-2010间又有了迅速发展迎来了第二个高峰，之后在2010年后申请量再次下降。而对于申请国，日本在非金属纤维类的导电纤维领域专利申请量最多，我国经过近十年的蓬勃发展位于第二位，美国和韩国分别位于第三、四位。但我国申请量虽然位于第二位，但申请量与日本有较大差距。

对申请量排名前三的国家进行分析，统计其从1965年到2015年2月的申请量，如图1所示。

从图中可以看出，日本的申请量在1980-1990达到了第一个申请量高峰，这与日本各大企业的研究动向有关，在1975-1985年间，日本的各大化纤公司对于炭黑型复合导电纤维以及金属化合物混入涂覆制备导电纤维进行了大量的专利储备，接着1980-1990年间的各公司对一系列导电纤维产品进行开发，从而使其申请量达到第一个峰值，而我国的导电纤维研究起步较晚，但在2000年后迅速发展，在2010-2015年间超过日本，这与国内对导电纤维的需求量关系密切，在2000年后，我国的众多单位均对导电纤维展开了研究，特别是针对聚苯胺导电纤维掺杂研究以及导电纤维的应用进行了较多的申请。

2.2 专利申请人分析

对全球导电纤维主要申请进行统计，获得该领域的主要申请人包括帝人、东丽、钟纺、可乐丽及尤吉尼可等，巨头企业均集中在日本，其中帝人公司和东丽公司的申请量最多，两家公司比较具有代表性的专利有帝人公司将导电材料分散在低熔点聚合物中，熔融后涂覆到纤维表面获得的导电纤维 （JP72025000B2）以及“皮芯”型导电纤维（JP昭55-107504A），东丽公司的海岛型腈纶SA-7（JP昭52-10325）以聚酰胺及聚酯作为基材聚合物制作的导电纤维（JP昭55-1337A）等；在2000-2010年这十年间，东丽公司针对导电纤维应用于面料以及纱线混纺方面提出了大量的申请，此期间，东丽公司的申请量跃居全球第一。而在1990-2000年间，申请量较多的公司还有钟纺（KANEBO）和三菱丽阳（MITSUBISHI RAYON），在这十年间，导电纤维的相关申请主要集中在对已有技术的改进，如提高导电纤维的手感、耐久性等。

2.3 国内申请分析

我国从上世纪70年代就开始进行抗静电纤维的开发研究，在80年代初，上海合成纤维研究所和江苏省纺织研究所双双取得抗静电锦纶、抗静电涤纶等的小试成果，之后，东华大学、华东理工大学等单位加入了对导电纤维的研究。在我国申请的第一篇导电纤维的专利由日本帝人公司于1986年8月26日提出（CN86105231），而我国最早对导电纤维进行研究的是江苏省纺织研究所于1988年2月24日提出的耐久型导电纤维的制造方法（CN87104346A），经过检索统计，我国在非金属纤维方面的主要申请人主要以高校为主，而其它较为主要的申请人有中国人民后勤军需装备研究所、江苏省纺织研究所有限公司、北京中纺优丝特种纤维科技有限公司等。我国在非金属纤维的导电纤维方面的申请人申请量最多的是东华大学，浙江理工大学次之。其中，东华大学针对聚苯胺以及碳纳米管等新型的导电纤维提出了较多的申请，例如东华大学的第一项关于导电纤维的申请（CN1316554A）由聚苯胺、聚酰胺和掺杂剂三组份组成，采用湿法纺丝技术将聚苯胺和聚酰胺及掺杂剂的浓硫酸共混溶液挤入凝固浴中，经拉伸后制得导电纤维。

3 结束语

伴随着世界工业文明的发展，导电纤维的制造工艺和制造技术得到迅猛发展，其在电磁屏蔽、传感、抗静电等领域也获得了空前的发展。当前，高分子型导电纤维以及新型导电材料如碳纳米管等是重要的研发方向。有关导电纤维的专利申请量与世界工业文明进程呈现正相关性，相信，导电纤维相关技术研发会随着世界经济的发展而继续保持较高水平的发展。