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摘 要：本文就防水涂料进行了技术概述，描述了防水涂料的发展历程，并从专利角度对该领域国内外的专利申请情况作了初步分析，介绍了防水涂料的发展现状及热点分析。
关键词： 防水，涂料，发展现状，专利分析
1. 防水涂料技术概述
防水功能涂料是在常温下呈无固定形状的黏稠状液态高分子合成材料，经涂布后，通过溶剂的挥发、水分的蒸发或反应固化后在基层表面可形成坚韧防水膜的材料的总称。一般情况下，防水涂料是指能防止雨水或地下水渗漏的一类涂料，主要用于屋面、地下建筑、厨房、浴室、卫生间、粮仓等多水潮湿场所的防雨、防水和防潮。
2. 防水涂料的分类
防水涂料按其成膜物可分为沥青类、高聚物改性沥青（亦称橡胶沥青类）、合成高分子类（又可再分为合成树脂类、合成橡胶类）、无机水泥类、聚合物水泥类共五大类。
2.1 沥青基防水涂料
沥青防水涂料的成膜物质是石油沥青，一般分为溶剂型和水乳型两种。目前常用的沥青防水涂料有水乳无机矿物厚质沥青涂料、水性石棉沥青防水涂料、石灰乳化沥青、水性铝粉屋面反光涂料、溶剂型屋面反光隔热涂料，膨润土-石棉乳化沥青防水涂料、阳离子乳化高蜡石油沥青防水涂料等。这类涂料属于中低档防水涂料，价格低廉，施工简单。
2.2 高聚物改性沥青防水涂料
沥青防水涂料通过适当的高聚物改性可以显著提高其柔韧性、弹性、流动性、气密性、耐化学腐蚀性和耐疲劳等性能。高聚物改性沥青防水涂料一般是用再生橡胶、合成橡胶或SBS等对沥青进行改性而制成的水乳型或溶剂型防水涂料。
2.3 合成高分子防水涂料
合成高分子防水涂料是以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质，加入其它辅料而配置成的单组份或多组分防水涂料。合成高分子防水涂料的品种很多，常见的有硅酮、氯丁橡胶、聚氯乙烯、聚氨酯、聚脲、丙烯酸酯、丁基橡胶、氯磺化聚乙烯、偏二氯乙烯等防水涂料。
2.4 无机水泥类
无机防水涂料首要分涂层弥漫防水和渗透结晶型防水涂料两种。水泥基渗透结晶型防水涂料是由硅酸盐水泥、石英砂、特殊活性物质及添加剂组成的无机粉末状防水涂料。
2.5 聚合物水泥类
聚合物水泥防水涂料是由水性聚合物乳液和无机凝胶材料（以水泥为代表）组成的一种对环境无污染的绿色高分子防水涂料，兼具聚合物涂膜的延伸性、防水性以及无机水硬性材料强度高、易于潮湿基层黏结的优点。
3 防水涂料的发展路线？
3.1 国际研究技术发展情况？
1909年，英国人lisette获得第一个防水涂料发明专利，开启了防水涂料研究的大门，从20世纪20年代开始，英国、美国在防水涂料领域的研究开始增多，起初大多是采用植物油作为成膜物质，到了20年代末开始出现沥青基防水涂料。虽然防水涂料研究开始的比较早，但是直到20世纪50年代末，国际上才开始采用防水涂料来防止建筑物的渗水和漏水。20世纪60年代，欧、美、日等国家或地区开始发展聚氨酯防水涂料。20世纪70到90年代，美、德、法、日等工业发达国家在积极发展高聚物改性沥青防水涂料和合成高分子防水涂料的同时，又开发了无机渗透结晶型的粉状防水涂料等品种。近年来，国外防水涂料更是向着环保化、多功能、便于施工等方向发展。
3.2 我国研究技术发展情况？
我国防水涂料始于20世纪60年代的乳化沥青防水涂料，起初采用石灰分散乳化，但产品性能不佳，应用效果不好。70年代开发了非离子、阴离子及阳离子膨润土（石棉）改性的乳化沥青防水涂料，可满足一般屋面的防水。80年代后开发出了阳离子型氯丁橡胶改性法、SBS、丁腈胶改性法。到了20世纪90年代，随着国外防水用丙烯酸乳液及其涂料在国内的大力推广，相继出现了乳液型丙烯酸酯、硅橡胶、乙烯醋酸乙烯聚合或共聚的合成高分子单组分防水涂料及用合成高分子乳液与水泥、石英砂等组成的双组分聚合物改性水泥基防水涂料。进入21世纪，我国的工业突飞猛进，并随着建筑标准的不断提高，对防水涂料的综合性能提出了越来越高的要求。新型水泥基防水涂料、环保丙烯酸酯防水涂料、单组份聚氨酯防水涂料和新型的硅橡胶防水涂料都是研究和应用的热点。
4 防水涂料技术专利分析
4.1 全球专利申请分析
图1显示了防水涂料相关专利申请全球申请总量随年份变化的趋势。从图中可以看出，防水涂料相关专利的出现始于1909年，其发展大致经历了三个阶段：第一阶段是防水涂料的萌芽阶段（1909-1975年），该阶段防水涂料处于被初步认识阶段，从最初的采用植物油作为基料，到沥青基防水涂料的问世，再到高分子合成物防水涂料的诞生，人们对防水涂料不断摸索，专利申请量也较少，每年仅有几篇专利申请；第二阶段为防水涂料的稳步发展阶段（1976-2005），该阶段防水涂料的专利申请量稳步提升，每年约有几十件防水涂料的专利申请，防水涂料得到稳步发展，研究日趋成熟，得到初步应用；第三阶段为快速发展阶段（2006-2014），该阶段防水涂料的专利申请量得到大幅度提升，防水涂料向着环保化、综合性能优异等方向发展，尤其是2012年至今，防水涂料的专利申请量近似指数式增长，环保无污染的水性防水涂料在日常生活中的应用已经非常普遍。
图2是历年来不同国家及地区的防水涂料专利申请量情况，从图中可以看出，尽管中国在防水领域起步较晚，但却占据了近一半的专利申请量，这可能是因为防水涂料在中国的发展空间较大，引入中国后应用需求广泛，带动了中国对防水涂料的研究，从而使得中国成为防水涂料领域的后起之秀。日本、韩国在防水涂料领域发展较快，其专利申请量仅在中国之后。美国在防水涂料领域发展较早，随着其经济社会的发展，在防水涂料领域的专利申请量平稳发展。
4.2 国内专利申请分析 图3是我国自1985年以来历年的防水涂料专利申请量。从图中可以看出，我国自1985年申请第一份防水涂料专利以来，直至2005年，国内一直处于防水涂料技术摸索阶段，每年专利申请量较低，这其中也跟技术发展过程中对技术保密有关。其次是2006年至2011年，我国对防水涂料的研究处于平稳发展阶段，专利申请量稳步提升，特别是在2006年有一个爆发式增长，这根我国建筑行业的发展有很大关系，2006年绿色建筑标准的颁发使得对环保型防水涂料需求迫切，促进了专利申请量的大幅增长。自2012年以来，防水涂料专利申请量也呈现指数式增长，体现了中国在近年来在防水涂料领域的巨大发展，不过同时我们也应该看到，虽然我国在专利申请数量上有很大优势，但是很多申请同质化比较严重，经济价值有限。
4.3 防水涂料技术发展热点及趋势
防水涂料技术从开始出现到现在经过了一百余年的发展，期间出现了聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料等技术革新，大大改善了防水涂料的环保性和施工便利性。笔者统计了2006年以来国内防水涂料专利申请中的技术热点，借此了解防水涂料的发展热点及趋势。
按照涂料类型分类，防水涂料可分为乳液型、溶剂型和反应型防水涂料。图4为2006年以来国内防水涂料专利申请中三种类型防水涂料的专利申请量变化趋势图，从图中可以看出，反应型防水涂料由于品种相对较少，其申请量一直比较平稳，没有过多增长。而对乳液型防水涂料和溶剂型防水涂料来说，2006-2011年，乳液型防水涂料和溶剂型防水涂料专利申请量相差不多，2011年以后，乳液型防水涂料的专利申请量以较快速度增长，其申请量高于溶剂型防水涂料。这是由于该类涂料施工工艺简单方便，无有机溶剂逸出，不污染环境，不燃烧，施工安全，防水性能基本上能满足建筑工程的需要。
图5是三种主要的乳液型防水涂料的申请量，可以看出丙烯酸酯乳液防水涂料在2013-2014有个爆发性增长，但到了2015年有所下降，而乳液沥青防水涂料在2014年有较大增长，这主要是对聚合物改性沥青的研究突然增多，之后随着技术逐渐成熟，研究热度下降，而聚氨酯乳液防水涂料申请量一直稳中有升，特别是在2015年申请量超过了聚丙烯酸酯乳液和乳液沥青的申请量，这可能和聚氨酯乳液防水涂料性能好、施工方式多样、可设计性强有关。
5.结语
防水涂料已经经历了一百余年的发展，有了相对比较成熟的技术体系，但是技术的发展没有止境，未来防水涂料还会朝着产品功能更加多样化、综合性能更高、更易于施工的方向发展。
参考文献
[1] 沈春林.防水堵漏工程技术手册[M]，北京：中国建材工业出版社，2010：76-147
[2] 赵军.国外建筑防水涂料的发展[J].砖瓦世界，1987，（22）.14-15.
[3] 陈姣英，季顺先，张伟政.水性建筑防水涂料的现状与发展[J]，中国涂料，2013，28（5）：14-17.
[4] 蓝仁华，陈立军，陈焕钦.建筑防水涂料现状和发展趋势.2004.04
[5] F. BON JASPERSON. Waterproof coating composition：US，4256804 A[P].1981-03-17
[6] Roberts Michael G. Polymeric Composition for Water proofing Walls. US Pate nt ， 1998， 5804635.
关键词： 防水，涂料，发展现状，专利分析
1. 防水涂料技术概述
防水功能涂料是在常温下呈无固定形状的黏稠状液态高分子合成材料，经涂布后，通过溶剂的挥发、水分的蒸发或反应固化后在基层表面可形成坚韧防水膜的材料的总称。一般情况下，防水涂料是指能防止雨水或地下水渗漏的一类涂料，主要用于屋面、地下建筑、厨房、浴室、卫生间、粮仓等多水潮湿场所的防雨、防水和防潮。
2. 防水涂料的分类
防水涂料按其成膜物可分为沥青类、高聚物改性沥青（亦称橡胶沥青类）、合成高分子类（又可再分为合成树脂类、合成橡胶类）、无机水泥类、聚合物水泥类共五大类。
2.1 沥青基防水涂料
沥青防水涂料的成膜物质是石油沥青，一般分为溶剂型和水乳型两种。目前常用的沥青防水涂料有水乳无机矿物厚质沥青涂料、水性石棉沥青防水涂料、石灰乳化沥青、水性铝粉屋面反光涂料、溶剂型屋面反光隔热涂料，膨润土-石棉乳化沥青防水涂料、阳离子乳化高蜡石油沥青防水涂料等。这类涂料属于中低档防水涂料，价格低廉，施工简单。
2.2 高聚物改性沥青防水涂料
沥青防水涂料通过适当的高聚物改性可以显著提高其柔韧性、弹性、流动性、气密性、耐化学腐蚀性和耐疲劳等性能。高聚物改性沥青防水涂料一般是用再生橡胶、合成橡胶或SBS等对沥青进行改性而制成的水乳型或溶剂型防水涂料。
2.3 合成高分子防水涂料
合成高分子防水涂料是以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质，加入其它辅料而配置成的单组份或多组分防水涂料。合成高分子防水涂料的品种很多，常见的有硅酮、氯丁橡胶、聚氯乙烯、聚氨酯、聚脲、丙烯酸酯、丁基橡胶、氯磺化聚乙烯、偏二氯乙烯等防水涂料。
2.4 无机水泥类
无机防水涂料首要分涂层弥漫防水和渗透结晶型防水涂料两种。水泥基渗透结晶型防水涂料是由硅酸盐水泥、石英砂、特殊活性物质及添加剂组成的无机粉末状防水涂料。
2.5 聚合物水泥类
聚合物水泥防水涂料是由水性聚合物乳液和无机凝胶材料（以水泥为代表）组成的一种对环境无污染的绿色高分子防水涂料，兼具聚合物涂膜的延伸性、防水性以及无机水硬性材料强度高、易于潮湿基层黏结的优点。
3 防水涂料的发展路线？
3.1 国际研究技术发展情况？
1909年，英国人lisette获得第一个防水涂料发明专利，开启了防水涂料研究的大门，从20世纪20年代开始，英国、美国在防水涂料领域的研究开始增多，起初大多是采用植物油作为成膜物质，到了20年代末开始出现沥青基防水涂料。虽然防水涂料研究开始的比较早，但是直到20世纪50年代末，国际上才开始采用防水涂料来防止建筑物的渗水和漏水。20世纪60年代，欧、美、日等国家或地区开始发展聚氨酯防水涂料。20世纪70到90年代，美、德、法、日等工业发达国家在积极发展高聚物改性沥青防水涂料和合成高分子防水涂料的同时，又开发了无机渗透结晶型的粉状防水涂料等品种。近年来，国外防水涂料更是向着环保化、多功能、便于施工等方向发展。
3.2 我国研究技术发展情况？
我国防水涂料始于20世纪60年代的乳化沥青防水涂料，起初采用石灰分散乳化，但产品性能不佳，应用效果不好。70年代开发了非离子、阴离子及阳离子膨润土（石棉）改性的乳化沥青防水涂料，可满足一般屋面的防水。80年代后开发出了阳离子型氯丁橡胶改性法、SBS、丁腈胶改性法。到了20世纪90年代，随着国外防水用丙烯酸乳液及其涂料在国内的大力推广，相继出现了乳液型丙烯酸酯、硅橡胶、乙烯醋酸乙烯聚合或共聚的合成高分子单组分防水涂料及用合成高分子乳液与水泥、石英砂等组成的双组分聚合物改性水泥基防水涂料。进入21世纪，我国的工业突飞猛进，并随着建筑标准的不断提高，对防水涂料的综合性能提出了越来越高的要求。新型水泥基防水涂料、环保丙烯酸酯防水涂料、单组份聚氨酯防水涂料和新型的硅橡胶防水涂料都是研究和应用的热点。
4 防水涂料技术专利分析
4.1 全球专利申请分析
图1显示了防水涂料相关专利申请全球申请总量随年份变化的趋势。从图中可以看出，防水涂料相关专利的出现始于1909年，其发展大致经历了三个阶段：第一阶段是防水涂料的萌芽阶段（1909-1975年），该阶段防水涂料处于被初步认识阶段，从最初的采用植物油作为基料，到沥青基防水涂料的问世，再到高分子合成物防水涂料的诞生，人们对防水涂料不断摸索，专利申请量也较少，每年仅有几篇专利申请；第二阶段为防水涂料的稳步发展阶段（1976-2005），该阶段防水涂料的专利申请量稳步提升，每年约有几十件防水涂料的专利申请，防水涂料得到稳步发展，研究日趋成熟，得到初步应用；第三阶段为快速发展阶段（2006-2014），该阶段防水涂料的专利申请量得到大幅度提升，防水涂料向着环保化、综合性能优异等方向发展，尤其是2012年至今，防水涂料的专利申请量近似指数式增长，环保无污染的水性防水涂料在日常生活中的应用已经非常普遍。
图2是历年来不同国家及地区的防水涂料专利申请量情况，从图中可以看出，尽管中国在防水领域起步较晚，但却占据了近一半的专利申请量，这可能是因为防水涂料在中国的发展空间较大，引入中国后应用需求广泛，带动了中国对防水涂料的研究，从而使得中国成为防水涂料领域的后起之秀。日本、韩国在防水涂料领域发展较快，其专利申请量仅在中国之后。美国在防水涂料领域发展较早，随着其经济社会的发展，在防水涂料领域的专利申请量平稳发展。
4.2 国内专利申请分析 图3是我国自1985年以来历年的防水涂料专利申请量。从图中可以看出，我国自1985年申请第一份防水涂料专利以来，直至2005年，国内一直处于防水涂料技术摸索阶段，每年专利申请量较低，这其中也跟技术发展过程中对技术保密有关。其次是2006年至2011年，我国对防水涂料的研究处于平稳发展阶段，专利申请量稳步提升，特别是在2006年有一个爆发式增长，这根我国建筑行业的发展有很大关系，2006年绿色建筑标准的颁发使得对环保型防水涂料需求迫切，促进了专利申请量的大幅增长。自2012年以来，防水涂料专利申请量也呈现指数式增长，体现了中国在近年来在防水涂料领域的巨大发展，不过同时我们也应该看到，虽然我国在专利申请数量上有很大优势，但是很多申请同质化比较严重，经济价值有限。
4.3 防水涂料技术发展热点及趋势
防水涂料技术从开始出现到现在经过了一百余年的发展，期间出现了聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料等技术革新，大大改善了防水涂料的环保性和施工便利性。笔者统计了2006年以来国内防水涂料专利申请中的技术热点，借此了解防水涂料的发展热点及趋势。
按照涂料类型分类，防水涂料可分为乳液型、溶剂型和反应型防水涂料。图4为2006年以来国内防水涂料专利申请中三种类型防水涂料的专利申请量变化趋势图，从图中可以看出，反应型防水涂料由于品种相对较少，其申请量一直比较平稳，没有过多增长。而对乳液型防水涂料和溶剂型防水涂料来说，2006-2011年，乳液型防水涂料和溶剂型防水涂料专利申请量相差不多，2011年以后，乳液型防水涂料的专利申请量以较快速度增长，其申请量高于溶剂型防水涂料。这是由于该类涂料施工工艺简单方便，无有机溶剂逸出，不污染环境，不燃烧，施工安全，防水性能基本上能满足建筑工程的需要。
图5是三种主要的乳液型防水涂料的申请量，可以看出丙烯酸酯乳液防水涂料在2013-2014有个爆发性增长，但到了2015年有所下降，而乳液沥青防水涂料在2014年有较大增长，这主要是对聚合物改性沥青的研究突然增多，之后随着技术逐渐成熟，研究热度下降，而聚氨酯乳液防水涂料申请量一直稳中有升，特别是在2015年申请量超过了聚丙烯酸酯乳液和乳液沥青的申请量，这可能和聚氨酯乳液防水涂料性能好、施工方式多样、可设计性强有关。
5.结语
防水涂料已经经历了一百余年的发展，有了相对比较成熟的技术体系，但是技术的发展没有止境，未来防水涂料还会朝着产品功能更加多样化、综合性能更高、更易于施工的方向发展。
参考文献
[1] 沈春林.防水堵漏工程技术手册[M]，北京：中国建材工业出版社，2010：76-147
[2] 赵军.国外建筑防水涂料的发展[J].砖瓦世界，1987，（22）.14-15.
[3] 陈姣英，季顺先，张伟政.水性建筑防水涂料的现状与发展[J]，中国涂料，2013，28（5）：14-17.
[4] 蓝仁华，陈立军，陈焕钦.建筑防水涂料现状和发展趋势.2004.04
[5] F. BON JASPERSON. Waterproof coating composition：US，4256804 A[P].1981-03-17
[6] Roberts Michael G. Polymeric Composition for Water proofing Walls. US Pate nt ， 1998， 5804635.