可降解塑料是解決環(huán)境污染問題的一項(xiàng)重要技術(shù)。繼我國(guó)在2008年出臺(tái)“限塑令”之后，今年1月份，國(guó)家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，明確提出分步驟、分領(lǐng)域禁限使用一次性塑料制品，推廣、應(yīng)用可降解包裝膜、塑料袋、地膜等替代產(chǎn)品，以有效減少“白色污染”的問題。本文從專利的角度對(duì)可降解塑料領(lǐng)域的專利申請(qǐng)情況進(jìn)行分析，以期為行業(yè)發(fā)展提供參考。
可降解塑料主要分為三大類：光降解塑料、生物降解塑料以及光/生物降解塑料。其中，光降解塑料是指能在光照下被自然分解的塑料制品。該技術(shù)對(duì)降解條件較為苛刻，需要足夠的紫外線照射才能分解，所以無法得到較為廣泛的使用。生物降解塑料是指能被自然界的細(xì)菌、真菌、藻類等微生物作用而近乎完全分解的一類塑料，參與自然界的碳素循環(huán)，一般分為破壞性生物降解塑料和完全生物降解塑料。破壞性生物降解塑料是指用淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等改性（或填充）普通塑料制品（例如聚乙烯PE、聚丙烯PP或聚氯乙烯PVC）得到的塑料制品。完全生物降解塑料是指由天然高分子或農(nóng)副產(chǎn)品經(jīng)微生物發(fā)酵之后具有生物降解性的塑料制品。生物降解塑料因?yàn)槟鼙晃⑸锿耆到?，?duì)環(huán)境要求較低，且在分解后不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，所以研究方向和市場(chǎng)主要集中在該領(lǐng)域。光/生物降解塑料是指結(jié)合光降解和生物降解的原理得到的塑料制品，具有雙降解能力，但因?yàn)楣に噺?fù)雜，所以應(yīng)用較少。
全球?qū)＠暾?qǐng)態(tài)勢(shì)
筆者采用Patentics檢索軟件對(duì)2020年11月1日之前的可降解塑料領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)進(jìn)行了檢索。經(jīng)過檢索可知，全球范圍內(nèi)提交的涉及可降解塑料領(lǐng)域的專利申請(qǐng)共計(jì)8.6874萬件，其中，在華申請(qǐng)共計(jì)7253件，占比8.37%。
圖1為全球排名前10的國(guó)家或地區(qū)的專利申請(qǐng)占比情況?？梢钥闯?，申請(qǐng)量排名前3的國(guó)家或地區(qū)分別為美國(guó)、日本和歐洲，我國(guó)的申請(qǐng)量在上述3個(gè)國(guó)家或地區(qū)以及韓國(guó)和加拿大之后，排名第6。
國(guó)外專利申請(qǐng)狀況
從技術(shù)構(gòu)成來看，國(guó)外在可降解塑料領(lǐng)域的專利申請(qǐng)主要集中在A61K（醫(yī)用、牙科用或梳妝用的配制品）、A61P（化合物或藥物制劑的特定治療活性）、A61L（材料或消毒的一般方法或裝置；空氣的滅菌、消毒或除臭；繃帶、敷料、吸收墊或外科用品的化學(xué)方面；繃帶、敷料、吸收墊或外科用品的材料）、A61F（可植入血管內(nèi)的濾器；假體；為人體管狀結(jié)構(gòu)提供開口、或防止其塌陷的裝置，例如支架；整形外科、護(hù)理或避孕裝置；熱敷；眼或耳的治療或保護(hù)；繃帶、敷料或吸收墊；急救箱）以及C08L（高分子化合物的組合物）等細(xì)分領(lǐng)域?？梢?，在國(guó)外，可降解材料在應(yīng)用上申請(qǐng)的專利已經(jīng)超出基于其本身研究而申請(qǐng)的專利，這也說明在國(guó)外，可降解塑料技術(shù)已進(jìn)入技術(shù)生命周期的成熟期。而且，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，國(guó)外對(duì)可降解材料的應(yīng)用主要集中在醫(yī)療領(lǐng)域。
在可降解塑料技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)外專利申請(qǐng)量排名前3的申請(qǐng)人分別為霍夫曼股份公司（1727件）、默克專利有限公司（1682件）以及強(qiáng)生公司（1039件）。其中，霍夫曼股份公司是一家瑞士跨國(guó)醫(yī)療保健公司，是非常知名的藥物制造公司。默克專利有限公司是德國(guó)默克控股的子公司，德國(guó)默克集團(tuán)是全世界歷史最悠久的化工制藥公司，默克專利有限公司主要負(fù)責(zé)默克公司的專利管理。強(qiáng)生公司是美國(guó)的一家醫(yī)療保健品、醫(yī)療器械以及藥廠的制造商。上述三家公司是將可降解塑料應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的主力軍。
國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)狀況
在涉及可降解塑料技術(shù)領(lǐng)域的7253件中國(guó)專利申請(qǐng)中，發(fā)明專利共計(jì)5580件，實(shí)用新型專利共計(jì)1673件。目前，授權(quán)且保持有效的有2137件，已公開且待審的有1762件。
在2001年至2020年期間，國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)量基本處于逐年遞增趨勢(shì)，尤其是近五年，申請(qǐng)量呈現(xiàn)井噴狀態(tài)，其中在2018年達(dá)到近千件。該增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)說明我國(guó)可降解塑料領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展處于成長(zhǎng)至成熟期（見圖2）。
從技術(shù)構(gòu)成來看，我國(guó)在可降解塑料領(lǐng)域的研究主要集中在C08L（高分子化合物的組合物）、C08K（使用無機(jī)物或非高分子有機(jī)物作為配料）、C08J（加工；配料的一般工藝過程；不包括在C08B，C08C，C08F，C08G或C08H小類中的后處理）、B29C（塑料的成型或連接；塑性狀態(tài)物質(zhì)的一般成型；已成型產(chǎn)品的后處理）、A01G（園藝；蔬菜、花卉、稻、果樹、葡萄、啤酒花或海菜的栽培；林業(yè)；澆水）等。具體而言，我國(guó)在可降解塑料的研究方向上主要集中在生物降解塑料，主要涉及淀粉基降解、聚乳酸（PLA）、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇脂（PBT）以及完全生物降解。與國(guó)外可降解塑料主要應(yīng)用的領(lǐng)域不同，國(guó)內(nèi)可降解塑料主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)（塑料地膜等）以及食品等包裝（塑料袋、塑料盒等）領(lǐng)域。
在可降解塑料技術(shù)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)量排名前10的申請(qǐng)人中，高校/科研院所與企業(yè)各占一半。中國(guó)科學(xué)院的專利申請(qǐng)量最高，達(dá)到233件，遠(yuǎn)超排名第2和第3的中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司（77件）和華南理工大學(xué)（52件）。
重要申請(qǐng)人專利分析
中國(guó)科學(xué)院早在1993年就已經(jīng)開展對(duì)可降解塑料的研究，近十年平均每年申請(qǐng)量都在15件左右。中國(guó)科學(xué)院下屬的長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所是研究可降解塑料并進(jìn)行專利申請(qǐng)的主力軍，迄今為止一共申請(qǐng)了71件專利；其次是微生物研究所和理化技術(shù)研究所，專利申請(qǐng)的數(shù)量均為18件。
在中國(guó)科學(xué)院申請(qǐng)的223件專利中，發(fā)明專利226件，實(shí)用新型專利7件。目前授權(quán)且有效的專利為86件，公開且尚在審查階段的有44件。這些專利中，排在前三的分類號(hào)依次為C08L、C08K和C12N（微生物或酶；其組合物；繁殖、保藏或維持微生物；變異或遺傳工程；培養(yǎng)基）?？梢?，中國(guó)科學(xué)院在可降解塑料的研究方向上也是主要集中在生物降解塑料，不僅涉及市場(chǎng)比較熱門的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚碳酸亞丙酯（PPC）以及熱塑性淀粉改性塑料，還在微生物菌類（例如短桿菌、紅球菌、裂殖壺菌等）降解塑料上投入較大的精力。專利保護(hù)的產(chǎn)品主要包括塑料袋、農(nóng)用地膜等。
技術(shù)展望與分析
基于上述涉及可降解塑料技術(shù)領(lǐng)域的專利分析可知，在研究方向上，我國(guó)和國(guó)際前沿保持同步，研究重點(diǎn)都在生物可降解領(lǐng)域，但在應(yīng)用上各有側(cè)重?；谖覈?guó)農(nóng)業(yè)大國(guó)的特點(diǎn)，“農(nóng)田污染”的問題亟待解決，開發(fā)可降解的農(nóng)用地膜等產(chǎn)品的需求突出。同時(shí)，我國(guó)也是人口大國(guó)，因而解決食品包裝問題也是目前非常重要的研究課題。在未來，我們也需要跟上國(guó)際的步伐，擴(kuò)展可降解塑料的研究領(lǐng)域，尤其是在醫(yī)療方面，加大研究開發(fā)的力度，爭(zhēng)取在國(guó)際市場(chǎng)上也占有一席之地。
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