发明创造名称:一种四氢呋喃聚合工艺及聚四氢呋喃产品分子量的检测方法
外观设计名称:
决定号:184457
决定日:2019-07-18
委内编号:1F236088
优先权日:2013-11-14
申请(专利)号:201410437645.1
申请日:2014-08-29
复审请求人:国电新能源技术研究院
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:韩晓洁
合议组组长:姜海燕
参审员:尹巍巍
国际分类号:C08G65/20,G01N30/02
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点:在判断创造性时,首先,应当确定与该权利要求所述技术方案最接近的现有技术;继而,将该权利要求的技术方案和该最接近的现有技术进行对比,确定二者之间的区别特征,并客观分析要求保护的技术方案相对于该最接近的现有技术实际解决的技术问题;然后,从该最接近的现有技术和发明实际解决的技术问题出发,判断由引入这些区别特征而得到的技术方案对于本领域技术人员来说是否显而易见,如果是显而易见的,则该权利要求不具备创造性。
全文:
本复审请求案涉及申请号为201410437645.1,名称为“一种四氢呋喃聚合工艺及聚四氢呋喃产品分子量的检测方法”的发明专利申请(下称本申请)。申请人为国电新能源技术研究院,本申请的申请日为2014年08月29日,优先权日为2013年11月14日,公开日为2014年12月10日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门以权利要求第1-8项不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定为由于2017年07月28日驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为:申请日2014年08月29日提交的说明书第1-19页、说明书附图第1页、说明书摘要以及摘要附图;于2017年04月05日提交的权利要求第1-8项(下称驳回文本)。
驳回文本的权利要求书如下:
“1.一种四氢呋喃聚合工艺,其特征在于,先将四氢呋喃与酸酐、酸混合、预热,然后加入到装有催化剂的反应釜进行反应,其中催化剂经过处理;所述催化剂包含全氟磺酸树脂;酸与四氢呋喃质量比范围为0.01-0.03,反应温度范围为35-50℃,停留时间范围为55-65min,反应釜中催化剂与四氢呋喃质量比范围为0.06-0.15;通过真空泵给反应体系提供一定真空度,挥发的原料经过冷凝器冷凝回流;通过过滤收集聚四氢呋喃二酯;在反应釜中设有搅拌步骤,所述搅拌速率为10~200转/分钟;在反应釜中的反应液体的搅拌雷诺数为1574~31486;
所述催化剂经过处理,是指经过干燥处理和有机溶剂抽提萃取处理;
所述有机溶剂为四氢呋喃。
2.根据权利要求1所述的聚合工艺,其特征在于:四氢呋喃单次质量转化率可达30-50%,分子量范围为1000-4900。
3.根据权利要求1所述的聚合工艺,其特征在于:所述四氢呋喃的质量含量百分比为10~99%,酸酐的质量含量百分比为1-6%。
4.根据权利要求1所述的聚合工艺,其特征在于:所述全氟磺酸树脂经抽提后析出物中C的质量百分数为24.25%,H的质量百分数为2.18%。
5.根据权利要求1所述的聚合工艺,其特征在于:所述全氟磺酸树脂具有下列性质中的一种或多种:碳元素的质量百分大于20%,硫元素的质量百分小于5%,C、H、O、F四种元素的总质量百分大于92%,离子交换容量范围在0.8~0.95,比表面积小于20m2/g;所述全氟磺酸树脂的粒径为0.8~1.2mm;所述全氟磺酸树脂中硅元素和铝元素的质量百分小于0.1%;所述全氟磺酸树脂不含有苯环结构。
6.根据权利要求1所述的聚合工艺,其特征在于:所述混合预热包括先混合再预热、先预热再混合、或混合预热同时进行;所述混合可以通过管道混合器、漩涡混合器、或静态混合器;所述预热可以通过壳式加热器、或管式加热器。
7.根据权利要求1所述的聚合工艺,其特征在于:所述预热的温度为15~40℃;所述聚合工艺在压力13.8~101.3kPa.a、温度25~66℃下进行反应。
8.根据权利要求1所述的聚合工艺,其特征在于:所述催化剂经过处理为经过以下处理方法的一项或多项进行处理:造粒处理、干燥处理、有机溶剂抽提萃取处理;所述干燥处理包括氮气吹扫、常压干燥、减压干燥、吸湿干燥或/和冷冻干燥;所述造粒处理包括通过熔融挤出或低温冷冻粉碎处理。”
驳回决定指出:(1)权利要求1与对比文件1(CN102482409A,公开日为2012年05月30日)的区别特征在于:①催化剂加入到反应釜的顺序不同;②反应设备不同和停留时间不同,酸与四氢呋喃的质量比不同;③限定了通过真空泵提供一定真空度,挥发原料经过冷凝器冷凝回流,通过过滤收集聚四氢呋喃二酯,限定了具体搅拌速率和搅拌雷诺数;④限定了催化剂经过有机溶剂四氢呋喃抽提萃取处理。基于上述区别特征,权利要求1实际需要解决的技术问题是提供一种与现有技术效果类似的四氢呋喃聚合工艺。对此,上述区别特征①-④均属于本领域的常规选择。因此,权利要求1不具备创造性。(2)从属权利要求2-8的附加技术特征或被对比文件1公开,或为本领域的常规选择。因此从属权利要求2-8也不具备创造性。(3)关于申请人提出的如下理由:①权利要求1与对比文件1的聚合工艺和产物均不相同,本领域技术人员没有动机将对比文件1中的聚合工艺应用到权利要求1中。②权利要求1对所述全氟磺酸树脂进行处理的方法包括干燥处理和四氢呋喃抽提萃取处理,而对比文件1用水提纯处理。③权利要求1限定了酸与四氢呋喃质量、反应温度、停留时间、催化剂与四氢呋喃质量比以及具体工艺参数,其不是公知常识。驳回决定认为:①对比文件1中四氢呋喃的聚合工艺与本申请相同,且本申请说明书公开了“收集聚四氢呋喃二酯”,由此可知,对比文件1实质上公开了与本申请相同的产物。②对比文件1的催化剂处理方法也是为了除去全氟磺酸树脂中的可分离物,本领域技术人员可以根据树脂中可分离物的性质想到以有机溶剂抽提萃取代替对比文件1的去离子水的洗涤,并对溶剂的类型进行常规选择。对比文件1与本申请同样采用了溶剂将全氟磺酸树脂催化剂中最可溶组分溶解排除、并进行干燥处理的步骤;且最终达到了提高THF聚合物的转化率的技术效果,因此,本申请相对于对比文件1并无技术贡献。③各组分用量和工艺参数的确定是本领域的常规选择。
申请人国电新能源技术研究院(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2017年10月30日向国家知识产权局提出了复审请求,并提交了权利要求书全文修改替换页(共1页,7项)。相对于驳回文本,主要修改为:将权利要求2的附加特征补入权利要求1,并将聚合物的分子量范围由“1000-4900”修改为“1636-4900”;调整了其他权利要求的序号。
复审请求时新修改的权利要求1如下:
“1.一种四氢呋喃聚合工艺,其特征在于,先将四氢呋喃与酸酐、酸混合、预热,然后加入到装有催化剂的反应釜进行反应,其中催化剂经过处理;所述催化剂包含全氟磺酸树脂;酸与四氢呋喃质量比范围为0.01-0.03,反应温度范围为35-50℃,停留时间范围为55-65min,反应釜中催化剂与四氢呋喃质量比范围为0.06-0.15;通过真空泵给反应体系提供一定真空度,挥发的原料经过冷凝器冷凝回流;通过过滤收集聚四氢呋喃二酯;在反应釜中设有搅拌步骤,所述搅拌速率为10~200转/分钟;在反应釜中的反应液体的搅拌雷诺数为1574~31486;
所述催化剂经过处理,是指经过干燥处理和有机溶剂抽提萃取处理;
所述有机溶剂为四氢呋喃;
所述四氢呋喃单次质量转化率可达30-50%,聚合物分子量范围为1636-4900。”
复审请求人在意见陈述中认为:(1)本申请提高了转化率和平均分子量,增强了性能,对比文件1实施例2平均分子量低,分子量高的实施例为共聚物;(2)本申请通过干燥处理和有机溶剂四氢呋喃对催化剂进行处理得到的聚合物透明,对比文件1制得的聚合物浑浊,且本申请的树脂抽提后简单干燥即可作为催化剂使用,对比文件1干燥和处理方法更为复杂,对比文件1申请人的另一篇专利文献可证明上述结论;(3)本申请不采用水和其他的有机溶剂,工艺简单,可大规模生产。
经形式审查合格,国家知识产权局依法受理了该复审请求,于2017年12月12日向复审请求人发出复审请求受理通知书,并将其转送至国家知识产权局原审查部门进行前置审查。
国家知识产权局原审查部门在前置审查意见书中认为:(1)权利要求将“聚合物分子量范围为1636-4900”限定到权利要求1中,这种修改超出了原始说明书和权利要求书记载的范围,不符合专利法第33条的规定。(2)假设申请人将权利要求改为驳回决定所针对的权利要求,本领域技术人员可以根据催化剂中杂质的种类对处理溶剂的具体种类进行常规选择,并且本申请的选择并没有带来更好的技术效果。且水的成本远远低于四氢呋喃,使用有机溶剂更容易造成环境污染和对操作人员的身体伤害,在四氢呋喃回收过程中同样会存在与水共沸的现象,故使用四氢呋喃的成本远远高于使用水,并不会节省生产的成本。因而,坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2018年11月05日向复审请求人发出复审通知书(下称第一次复审通知书),指出:权利要求书的修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定。(1)权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1相比,区别特征在于:①权利要求1限定了催化剂经过有机溶剂四氢呋喃抽提萃取处理,而对比文件1采用水热处理;②权利要求1限定的催化剂加入顺序、搅拌速率和聚合物的分子量不同,反应停留时间增大、酸与四氢呋喃的质量比降低,且进行了真空泵提供真空度、挥发原料冷凝回流、过滤收集聚四氢呋喃二酯的操作处理,并限定了液体的搅拌雷诺数。权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题是提供一种与现有技术效果类似的四氢呋喃聚合工艺。对于区别特征①,有机溶剂抽提萃取工艺为化工领域常见提纯手段,本领域技术人员可以根据待分离物质性质进行选择;对于区别特征②,其或为本领域的常规技术手段,或通过常规实验可以确定。因此,权利要求1不具备创造性。(2)从属权利要求2-7的附加特征或被对比文件1公开,或为本领域的常规选择。因此从属权利要求2-7也不具备创造性。(3)对于复审请求人的意见陈述,合议组认为:①对比文件1公开了权利要求1所述转化率,且本申请实施例均未落入权利要求1的保护范围,没有证据表明权利要求1的技术方案相对于对比文件1提高了转化率,因此,复审请求人关于提高了转化率的主张缺乏依据。全氟磺酸的来源、反应条件等不同,均会对全氟磺酸的性能、纯度造成影响,因此,仅通过本申请自制全氟磺酸处理前后的对比,无法充分证明本申请所述预处理方法使其相对于对比文件1的预处理方法会取得何种效果;且权利要求1中对全氟磺酸的结构、制备条件以及预处理的条件和程度均未进行相关限定,因此,本领域技术人员有理由怀疑并非权利要求1保护范围内的所有的技术方案均能取得复审请求人声称的效果。②本申请原始申请文件中并没有聚合物透明性的相关记载,因此,复审请求人所述效果不予接受。对于预处理的具体条件,本申请和对比文件1均并未进行任何限定,因此,无法比较哪种处理方式更为简单。相同申请人另一文献中记载的处理方法与对比文件1所记载方法不能等同,且本申请的处理方法在抽提后也是在相对高的温度下减压干燥足够长时间,并未体现出相对于对比文件1的处理方式更为简单的特性。③首先,本申请记载了采用四氢呋喃等有机溶剂进行抽提处理,即在本申请中其他有机溶剂和四氢呋喃同样可以达到相应效果,且是可以预期的。虽然权利要求1限定为通过四氢呋喃进行处理,但是,相对于其他有机溶剂,采用作为反应原料的四氢呋喃处理可以避免杂质的引入,这是本领域公知的,并非预料不到的技术效果。对比文件1虽然采用的水热处理中的水并非反应单体,但是水分随着在后的干燥处理而脱除,因此,对比文件1也并未引用新的杂质,本领域技术人员根据需要可以想到采用四氢呋喃替代水热处理。而根据本申请说明书的记载,直接进行干燥去除水分,其转化率可达到30%以上,高于抽提和干燥处理,因此,所述预处理方式的选择未取得预料不到的技术效果。
针对第一次复审通知书,复审请求人于2018年12月03日提交了意见陈述书和权利要求书的全文修改替换页(共2页,6项)、说明书的全文修改替换页(共19页),相对于第一次复审通知书所针对的文本,修改主要为:(1)将权利要求4的附加特征补入权利要求1,限定了经处理后的全氟磺酸树脂的性质,删除权利要求1中对四氢呋喃聚合反应的具体原料比例、步骤和条件的限定,增加了对催化剂的具体处理方法、全氟磺酸树脂在带搅拌的情况下保持原有形态的限定,将聚合物分子量范围修改为“2215-3596”;(2)删除了权利要求4,适应性修改权利要求的编号;(3)将说明书实施例中文字记载的催化剂和催化剂体系参照表4进行修改。
修改后的权利要求1如下:
“1. 一种四氢呋喃聚合工艺,其特征在于,先将四氢呋喃与酸酐、酸混合、预热,然后加入到装有催化剂的反应釜进行反应,其中催化剂经过处理;所述催化剂包含全氟磺酸树脂;
所述催化剂经过处理,是指经过干燥处理和有机溶剂抽提萃取处理,所述有机溶剂为四氢呋喃,具体步骤如下:
A.将所述全氟磺酸树脂造粒处理得到粒径0.8~1.2mm的颗粒物;
B.将所述粒径0.8~1.2mm左右的全氟磺酸树脂用四氢呋喃有机溶剂以1/1~1/30的比例进行混合;
C.温度控制在50~130℃,压力51~200kPa抽提萃取,历时充分以使树脂中的低分子量杂质被充分提取,可溶组分的质量约占总质量10%~30%;
D.将C中经过处理的全氟磺酸树脂产物在100~150℃下,真空度为0.3~14kPa下干燥6~12h,进一步清除低分子量杂质;
E.回收D中所述的经处理过的全氟磺酸树脂;
或者所述催化剂经过处理的步骤如下:
a.将所述全氟磺酸树脂造粒处理得到粒径0.8~1.2mm的颗粒物;
b.将a中经过处理的全氟磺酸树脂产物在100~150℃下,真空度为0.3~14kPa下干燥6~12h,进一步清除低分子量杂质;
c.回收b中所述的经处理过的全氟磺酸树脂;
聚合物分子量范围为2215-3596;
经处理后的全氟磺酸树脂具有下列性质中的一种或多种:碳元素的质量百分大于20%,硫元素的质量百分小于5%,C、H、O、F四种元素的总质量百分大于92%,离子交换容量范围在0.8~0.95,比表面积小于20m2/g;所述全氟磺酸树脂的粒径为0.8~1.2mm;所述全氟磺酸树脂中硅元素和铝元素的质量百分小于0.1%;所述全氟磺酸树脂不含有苯环结构;
所述全氟磺酸树脂在带搅拌的情况下保持原有形态。”
复审请求人在意见陈述书中认为:(1)权利要求1的聚合工艺制得分子量较高的均聚物,不仅提高了聚合转化率而且也提高了聚合物的平均分子量,增强聚合物产品使用性能,且通过本申请的实施例和对比例可以证明该结论。虽然对比文件1中聚合转化率提高了,但是聚合物的平均分子量降低了,产品性能差,而对比文件1中的共聚物与本申请的均聚物不同,不能评价权利要求1的创造性。(2)权利要求1不引入水和其他的有机溶剂,生产工艺简单,能实现大工业连续生产,THF的沸点低于水,分离能耗低。对比文件1用水提纯处理全氟磺酸树脂,会产生大量的含有全部可析出物的水溶液,增加成本,造成水资源浪费和二次污染;催化剂处理过程中微量或痕量水的引入将直接影响从聚合部分流出回收单体的纯度,影响四氢呋喃单体的回收,且对系统负荷影响也将一直累积,不能实现大工业连续生产。(3)权利要求1限定所述全氟磺酸树脂在带搅拌的情况下保持原有形态,且经处理后的全氟磺酸树脂具有特定性质。不是所有的全氟磺酸树脂均可以作为四氢呋喃聚合催化剂,如本申请所述无法保持原有形态的树脂无法作为催化剂来使用。修改后的权利要求l获得本申请说明书中记载的技术效果。
合议组于2019年03月29日向复审请求人再次发出复审通知书(下称第二次复审通知书),指出:(1)权利要求1所要求保护的技术方案与对比文件1相比,区别特征在于:①权利要求1限定了催化剂经过有机溶剂四氢呋喃抽提萃取和干燥处理或者直接进行干燥处理,并限定了催化剂粒径、具体处理步骤与条件,而对比文件1中采用水热处理;②权利要求1限定全氟磺酸树脂在带搅拌的情况下保持原有形态,限定的聚合物分子量高于对比文件1。基于上述区别特征,权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题是提供一种催化剂易于分离的四氢呋喃聚合工艺。对于区别特征①,其可通过本领域常规技术手段得到;对于区别特征②,在对比文件1的启示下,可通过本领域技术人员的常规调整得到。因此,权利要求1不具备创造性。(2)从属权利要求2-6的附加特征或被对比文件1公开,或为本领域的常规选择。因此从属权利要求2-6也不具备创造性。(3)对于复审请求人的意见陈述,合议组认为:①对比文件1公开了聚醚或者共聚醚的分子量,其并非必然为共聚物,也可是均聚物,而该分子量也相对较高,甚至高于权利要求1所述分子量,因此,对比文件1也取得了提高聚合转化率并得到高的平均分子量的效果,权利要求1所述分子量的范围是在对比文件1的基础上容易得到的,并未取得预料不到的技术效果。②对比文件1通过水热处理去除了17%的可溶物,该比例落入了本申请限定的范围内,并且公开了可以在130℃干燥3小时,该温度明显高于本申请的干燥温度100℃,在该温度处理下本领域技术人员可以预期其水分含量很少或者没有,且对比文件1所得聚合物具有高于本申请所述的20%的转化率,因此,没有证据表明由于上述预处理工艺的不同影响了产品纯度。进一步,对于污染性和能耗,THF虽然沸点低,但是其污染性大于水,且价格更高,因此无法证明本申请所述方法必然不会增加成本造成浪费和污染。而对于权利要求1中采用直接干燥的处理步骤,其去除的物质更少,且复审请求人未提供相关证据,无法证明其效果优于对比文件1。③根据对比文件1的记载,所述膜催化剂在高压高温条件下搅拌2小时,然后经过滤与液体分离,可见其在高温高压持续搅拌状态下亦保持了固态形貌,使其可液固分离。且对比文件1明确公开了所述全氟磺酸树脂膜种类,其是成熟的商业产品催化剂,可以推断搅拌后在一定程度上保持原有形态以保证其正常发挥催化作用理应是经过考量的,这使对比文件1的催化剂膜区别于本申请对比例所列举的“在搅拌状态下样品颗粒无法保持原有形态,因此无法作为四氢呋喃聚合催化剂使用”的样品树脂,即本领域技术人员容易通过常规手段选择在搅拌条件下保持原有形态的催化剂。
针对第二次复审通知书,复审请求人于2019年05月09日提交了意见陈述书和权利要求书全文修改替换页(共2页,4项)。相对于第二次复审通知书所针对的文本,修改为:(1)在权利要求1中补入了聚合中四氢呋喃、酸酐、酸、催化剂的用量,以及聚合物反应条件。(2)删除了权利要求2和5,修改了权利要求的引用关系和编号。
修改后的权利要求1如下:
“1.一种四氢呋喃聚合工艺,其特征在于,先将四氢呋喃与酸酐、酸混合、预热,然后加入到装有催化剂的反应釜进行反应,其中催化剂经过处理;所述催化剂包含全氟磺酸树脂;
所述催化剂经过处理,是指经过干燥处理和有机溶剂抽提萃取处理,所述有机溶剂为四氢呋喃,具体步骤如下:
A.将所述全氟磺酸树脂造粒处理得到粒径0.8~1.2mm的颗粒物;
B.将所述粒径0.8~1.2mm左右的全氟磺酸树脂用四氢呋喃有机溶剂以1/1~1/30的比例进行混合;
C.温度控制在50~130℃,压力51~200kPa抽提萃取,历时充分以使树脂中的低分子量杂质被充分提取,可溶组分的质量约占总质量10%~30%;
D.将C中经过处理的全氟磺酸树脂产物在100~150℃下,真空度为0.3~14kPa下干燥6~12h,进一步清除低分子量杂质;
E.回收D中所述的经处理过的全氟磺酸树脂;
或者所述催化剂经过处理的步骤如下:
a.将所述全氟磺酸树脂造粒处理得到粒径0.8~1.2mm的颗粒物;
b.将a中经过处理的全氟磺酸树脂产物在100~150℃下,真空度为0.3~14kPa下干燥6~12h,进一步清除低分子量杂质;
c.回收b中所述的经处理过的全氟磺酸树脂;
聚合物分子量范围为2215-3596;
经处理后的全氟磺酸树脂具有下列性质中的一种或多种:碳元素的质量百分大于20%,硫元素的质量百分小于5%,C、H、O、F四种元素的总质量百分大于92%,离子交换容量范围在0.8~0.95,比表面积小于20m2/g;所述全氟磺酸树脂的粒径为0.8~1.2mm;所述全氟磺酸树脂中硅元素和铝元素的质量百分小于0.1%;所述全氟磺酸树脂不含有苯环结构;
所述全氟磺酸树脂在带搅拌的情况下保持原有形态;
所述四氢呋喃的质量含量百分比为10~99%,所述酸酐的质量含量百分比为0.5~10%,所述酸的质量含量百分比为0.5~10%;所述反应釜中催化剂的含量为反应釜体积的1~50%;
所述预热的温度为15~40℃;所述聚合工艺在压力13.8~101.3kPa、温度25~66℃下进行反应。”
复审请求人认为:(1)权利要求1所要解决的技术问题是简化聚合工艺,得到高分子量的均聚物产品。本申请提供了一种技术构思不同的技术方案,其技术效果达到甚至高于现有技术的水平,具有显著的进步。(2)权利要求1提高了均聚物的平均分子量,增强了产品使用性能,限定了全氟磺酸树脂的参数、聚合组分用量和工艺。对比文件1公开了均聚和共聚两种反应,二者具有本质区别,不能用共聚反应来评价本申请。对比文件1的处理后催化剂制备产物的分子量未有增加甚至降低,并没有取得“提高聚合转化率并得到高的平均分子量”的效果。(3)本申请不使用水和其他有机溶剂,工艺简单,能实现大工业连续生产。本申请将用于处理催化剂的THF直接提纯没有排放,不会有污染源,而对比文件1中用水对全氟磺酸树脂进行处理,水必须送入废水处理。而在市面上销售的商品并不代表其能“在搅拌状态下样品颗粒保持原有形态”,为了保证能使全氟磺酸树脂“在搅拌状态下样品颗粒保持原有形态”,权利要求1对全氟磺酸树脂的表征进行了限定,其不属于公知常识。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
在复审阶段,复审请求人于2019年05月09日提交了权利要求书的修改替换页(共2页,4项),经审查,该修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定。本复审请求审查决定依据的审查文本是:复审请求人于2019年05月09日提交的权利要求第1-4项,于2018年12月03日提交的说明书第1-19页、于申请日2014年08月29日提交的说明书附图第1页、说明书摘要以及摘要附图(下称复审决定文本)。
2、关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
在判断创造性时,首先,应当确定与该权利要求所述技术方案最接近的现有技术;继而,将该权利要求的技术方案和该最接近的现有技术进行对比,确定二者之间的区别特征,并客观分析要求保护的技术方案相对于该最接近的现有技术实际解决的技术问题;然后,从该最接近的现有技术和发明实际解决的技术问题出发,判断由引入这些区别特征而得到的技术方案对于本领域技术人员来说是否显而易见,如果是显而易见的,则该权利要求不具备创造性。
(1)具体到本申请,权利要求1要求保护一种四氢呋喃聚合工艺(具体参见案由部分)。
对比文件1公开了一种四氢呋喃的聚合工艺,具体如下(参见说明书第[0061]-[0066]段):连续THF聚合在45℃和大气压力下在500ml玻璃反应器中进行,反应器配备有侧出口和速度为大约250rpm的机械搅拌器。反应混合物包含4.5重量%的乙酸、4.5重量%的乙酸酐,和91重量%的THF,所述反应混合物通过泵装料到反应器的顶部。产物混合物经过侧出口流出所述反应器,所述侧出口覆盖有聚乙烯织物以保留催化剂。然后添加16克(反应混合物的6.5重量%)经预处理的固体树脂Solexis Aquivion?E87-105膜作为催化剂。在实验过程中连续搅动反应器。使用1.7ml/分钟至12.3ml/分钟的不同的供给速率。相隔一定时间地采集产物的小样品用于转化率测量,每隔几小时收集大部分产物混合物,并且在约99℃的温度(沸水浴)使用旋转式蒸发器移出未反应的供给材料以提供用于分析的聚(四亚甲基醚)乙酸酯(PTMEA)产物。测量PTMEA样品的THF转化率或PTMEA产率,并且通过GPC测量PTMEA的分子量。产物的APHA颜色被确定为平均约12。对于特定的一组条件,将所述反应进行足够量的时间以致为采样和产物表征建立稳态条件。催化剂预处理过程如下:在聚合实验前,用作催化剂的Solexis Aquivion?E87-105膜,被剪成约2mm*2mm的方形。然后剪下的膜经受水热处理。特别地,1份膜催化剂与6份蒸馏水在高压反应器中混合并且使所述混合物在机械搅拌下达到180℃,持续2小时。在冷却至室温后,所述膜催化剂经过过滤与液体分离并且进一步用大量蒸馏水漂洗和冲洗,并且干燥以用于聚合实验。源自预处理的可溶物为膜是17重量%(参见说明书第[0052]-[0053]段)。
根据对比文件1公开的内容可知,其在加热的反应器中加入四氢呋喃与酸酐、酸反应混合物,再在反应器中添加催化剂,催化剂为经过预处理的固体树脂Solexis Aquivion?E87-105膜。由于连续THF聚合在45℃玻璃反应器中进行,因此,反应混合物加入加热的反应器中即进行了预热处理。根据催化剂的种类可知,其为全氟磺酸树脂,其中硅元素和铝元素的质量百分小于0.1%,且结构中不含有苯环。
由此可知,权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1公开的内容相比,区别特征在于:①权利要求1限定了催化剂经过有机溶剂四氢呋喃抽提萃取和干燥处理或者直接进行干燥处理,并限定了催化剂粒径、具体处理步骤与条件,而对比文件1采用水热处理;②权利要求1限定全氟磺酸树脂在带搅拌的情况下保持原有形态;③权利要求1限定了反应釜中催化剂的含量以及如预热温度、聚合反应压力等具体聚合反应条件,且限定聚合物分子量的范围为2215-3596。
根据本申请说明书的记载,现有技术中存在如下问题,液体强质子酸工艺存在明显缺陷,杂多酸工艺单次循环的转化率很低;全氟磺酸树脂催化剂在反应介质中部分溶胀和溶解,催化剂与产物难于分离,催化效果弱。本申请意图得到高性能、低成本的四氢呋喃聚合催化体系,大大提高四氢呋喃聚合工艺的转化率,降低成本;并取得了如下效果:以经处理后的全氟磺酸树脂为催化剂的四氢呋喃聚合工艺,可以克服液体强质子酸工艺存在的明显缺陷;催化体系的稳定性好、寿命长,单次循环转化率高,催化体系的生产成本可以进一步降低,从而降低聚合工艺的生产成本(参见说明书第1页第3段-第7段,第11页第2段)。为解决其技术问题,本申请所采用的技术手段为“先将四氢呋喃与酸酐、酸混合、预热,然后加入到装有催化剂的反应釜进行反应,其中催化剂经过处理,催化剂包含全氟磺酸树脂”(参见说明书第2页第2段)。同时,为证明其技术效果,本申请说明书提供了实施例1-18,其中,实施例1为催化体系的制备,实施例2-4为THF间歇聚合反应,实施例5-17为THF连续聚合反应,实施例18为聚合产物的检测方法。实施例1中通过聚合得到全氟磺酸树脂1~6,对催化剂1、2、4、5进行四氢呋喃等有机溶剂抽提并干燥处理或者进行直接干燥处理,并在表1、2中记载了全氟磺酸树脂处理前、以及采用不同处理方式处理后的产物性质。实施例5-15采用相同的聚合条件、不同的催化剂体系考察催化剂的影响,其中实施例5-6分别为采用未处理的树脂1、7作为比较例1、2,表3、4分别记载了未处理和经过处理的树脂得到的催化剂体系催化聚合的效果。实施例17为THF连续聚合反应,采用树脂4经抽提干燥处理后得到的催化体系催化聚合,采用不同的聚合反应温度、停留时间、催化剂与四氢呋喃质量比、酸与四氢呋喃质量比进行反应,考察聚合工艺具体参数的影响(参见表5、6)。结果表明:根据表1、3可知未处理的样品树脂7在四氢呋喃中会有部分溶解,导致催化剂与产物难于分离,树脂3、6在带搅拌的情况下颗粒无法保持原有形态,颗粒分解,无法作为四氢呋喃聚合催化剂;从表1、2可知全氟磺酸树脂含有大量水及其他可分离物,会直接使用影响转化率,且产物中包含大量杂质,对全氟磺酸树脂进行预处理,利用有机溶剂抽提萃取足够长的时间使得其中的可分离物被抽提干净,催化体系不含水份,可以提升催化活性,催化四氢呋喃聚合的转化率高,产物不会受到树脂中的杂质影响;从表4中可知,树脂直接催化四氢呋喃聚合时(对比例1、2),催化效果不好,而树脂经过处理后得到的催化体系催化四氢呋喃聚合的产率均超过20%,全氟磺酸树脂经干燥加抽提处理的效果比仅仅经干燥处理的使用性能较为稳定(参见说明书第9页第1段-第11页第1段)。从表5、6可知,聚合条件的改变将导致分子量的变化,即随着停留时间升高产物分子量发生变化但未呈现明显规律,在一定范围内,随着反应温度的升高,产物分子量降低,随着酸与四氢呋喃质量比、催化剂与四氢呋喃质量比的升高,产物分子量基本上呈现降低趋势。
对本申请实施例进行分析可知,首先,权利要求1为四氢呋喃聚合工艺,且明确限定了产物分子量和反应条件,对此,实施例5的催化剂未进行处理、实施例6未采用所述性质的催化剂;实施例8、14、16未记载产物分子量;实施例1和18分别为催化剂制备和聚合产物检测,未涉及四氢呋喃聚合工艺;实施例2-4均未添加酸组分、实施例17各实验均不含有酸酐,原料组成与权利要求1不同;实施例2-15、17未记载催化剂的含量,因此除实施例16外,其他实施例技术方案均未落入权利要求1的范围,而实施例16并未进行相关表征,因此,亦无法证明权利要求1所述方案取得了何种效果。再次,通过实施例和对比例的比较,如表1-3所示苯磺酸类树脂部分溶解于四氢呋喃导致催化剂与产物难于分离,预处理工艺前后全氟磺酸树脂组成发生变化;实施例2-15和比较例1-2比较可知,经预处理的树脂作为催化体系的反应产率(即为转化率)均高于20%,未处理树脂直接进行催化反应的产率低于5%,其转化率差异非常大,基于上述效果得出下面的结论:全氟磺酸树脂的催化效果优于苯磺酸类树脂,预处理步骤能够去除全氟磺酸树脂的水分和杂质并且提高催化效率。
根据上述评述可知,对比文件1同样公开了一种采用预处理的全氟磺酸树脂作为催化剂的四氢呋喃的连续聚合反应,在对全氟磺酸树脂预处理中,通过水处理去除了树脂中的可溶物实现了提纯,并在其后进行了干燥,因此,对比文件1的预处理工艺目的与本申请一样,也在于通过提纯、干燥去除全氟磺酸树脂催化剂中的杂质和水分。而采用上述预处理后的树脂作为催化剂时,相对于未处理树脂而言,聚合反应产率更高,催化剂更有活性,可以在聚合中实现更好的混合和催化剂过滤并节约成本(参见说明书[0053]、[0071]段),因此,对比文件1所述制备方法理应与本申请一样,也能够解决无机强质子酸、杂多酸作为催化剂时存在的技术问题,并可以得到高性能、低成本的四氢呋喃聚合催化体系,大大提高聚合工艺的转化率,降低成本。
在此基础上,合议组进一步考察了上述区别特征在本申请中所起作用。对于催化剂的预处理方式,本申请仅证明了预处理后的树脂催化效果优于未处理树脂,但对比文件1中同样采用了经过预处理除去杂质和水分的全氟磺酸树脂作为催化剂,尚没有证据表明本申请经过预处理的催化剂相对于对比文件1的所述催化剂能够取得预料不到的技术效果。对于催化剂的粒径,本申请说明书记载粒径的选择增大了比表面积(参见说明书第10页第1段),对于“全氟磺酸树脂在带搅拌的情况下保持原有形态”这一特征,其是为了避免在反应结束时增加催化剂与产物的分离难度或者在采用金属滤网去除催化剂时堵塞滤网或影响产品的纯度(参见说明书第9页第1段)。对于预处理中具体的温度、压力、时间,聚合反应的预处理时间、压力等条件,以及聚合反应中催化剂的用量的选择,本申请并未对上述特征对技术效果的影响进行考量,难以确定上述选择导致权利要求1所述方案相对于对比文件1具有何种技术效果。
对于分子量,复审请求人在意见陈述中指出,本申请基于对全氟磺酸树脂进行有机溶剂抽提萃取加干燥处理或者直接干燥处理,采用处理后树脂作为催化剂,实现了提高均聚物分子量的效果。对此,根据本申请说明书的记载,本申请分子量的范围为1000-4900(参见说明书第2页第2段),为与对比文件1公开的分子量范围进行区分,复审请求人对权利要求1的分子量为在原分子量的范围中进行了缩限。合议组进一步查明,本申请说明书中并未记载催化剂预处理工艺对聚合物的分子量具有何种影响,实施例部分也未对此进行考量,即没有证据表明催化剂处理与否以及处理方式的不同,对聚合物分子量存在何种影响。根据本申请表5-6可知,随着停留时间升高产物分子量发生变化但未明显规律,在一定范围内,随着反应温度的升高,产物分子量降低,随着酸与四氢呋喃质量比、催化剂与四氢呋喃质量比的升高,产物分子量基本呈降低趋势,可见,在一定范围内,聚合条件的改变导致分子量的变化。
综上,基于上述区别技术特征在本申请中所起作用可以确定权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题是:提供一种催化剂易于分离的四氢呋喃聚合工艺。
对于区别特征①,有机溶剂抽提萃取工艺是化工领域常见的提纯手段,直接加热干燥处理也是去除催化剂中水分杂质的常用预处理方法,本领域技术人员根据树脂中待分离物的性质容易想到以有机溶剂抽提萃取代替对比文件1的水热处理或者直接进行加热处理并对溶剂的类型、催化剂粒径、以及预处理的具体步骤和条件进行常规选择,其效果是可以预期的。
对于区别特征②,参见上述评述,对比文件1公开了所述膜催化剂在高压高温条件下搅拌2小时,然后经过滤与液体分离,可见其在高温高压持续搅拌状态下亦保持了固态形貌,使其可液固分离。而对比文件1在催化剂回收和聚合物反应中,均进行了搅拌,为保证各处理环节能够正常进行、避免损失,本领域技术人员可以想到在带搅拌的情况下保持催化剂的原有形态。对比文件1还公开了催化剂可以是粉末的形式或者作为成形体,例如珠(bead)、圆柱形压出物、球、环、螺旋体、碎片(chopped film)或粒子的形式;完成所述聚合反应,催化剂可以通过过滤、倾析或离心与反应混合物分离,并再次使用(参见说明书第[0033],[0042]段)。本领域技术人员可以适当调整催化剂的形貌,并为提高接触面积通过缩小粒径的方式提高比表面积,为便于催化剂的回收,选择适当的催化剂分离途径或者保持催化剂结构原貌。
对于区别特征③,对比文件1公开了聚合步骤也可以在存在氢压力为0.1-10巴的氢的条件下进行,反应压力可以为300-500mmHg(参见说明书第 [0034]段),本领域技术人员可以根据反应需要选择具体的反应压力。进一步,对比文件1还公开了能够制备数均分子量为约200道尔顿至约30,000道尔顿(例如约650道尔顿至约4,000道尔顿)的聚醚;可以通过以下方式使所述产物的分子量保持在任何所需的范围内:通过改变反应物进料中的羧酸/酰基离子前体比率、链终止剂的浓度、改变反应物进料中羧酸和前体的总量、反应物质的温度,通过控制反应物在反应区中的停留时间以及通过改变催化剂浓度;通常来说,使用更大量的羧酸和/或酰基离子前体产生具有更低分子量的聚合物、使用更大量的链终止剂产生具有更低分子量的聚合物、较低的反应温度促成具有较高分子量的聚合物的生成、而较高的温度促成具有较低分子量的聚合物的生成、而较高的催化剂浓度促成较低的分子量(参见说明书第[0017],[0045]段),可见,对比文件1给出了通过改变具体工艺条件来调整分子量的技术启示,在此基础上,本领域技术人员可以根据需要对分子量进行调整,并根据对分子量、转化率等的需求对催化剂的用量进行调整。
因此,在对比文件1的基础上,结合本领域的常规技术手段得到权利要求1所要求保护的技术方案,对本领域技术人员来说是显而易见的。因此,权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(2)权利要求2进一步限定了全氟磺酸树脂的性质。各元素的质量百分比是本领域技术人员根据催化反应需要容易选择的。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的基础上,权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
(3)权利要求3-4进一步限定了聚合工艺。对比文件1将所述反应混合物加入泵入反应器,即公开了先混合后加热的方式,而进一步选择混合与预热的顺序、温度以及设备也是本领域技的常规技术手段。对比文件1还公开了催化剂可以采用真空烘箱干燥,即公开了减压干燥,对于干燥的其他方式、造粒处理及其方式均属于本领域常规手段,其选择是本领域技术人员容易做到的。因此,当其引用的权利要求不具备创造性时,权利要求3-4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人的意见陈述(参见案由部分),合议组认为:
(1)如前所述,本申请和对比文件1均通过对全氟磺酸树脂催化剂进行提纯、干燥预处理,并将其用于四氢呋喃的聚合反应中,得到相同类型的聚合产物聚四氢呋喃二酯。均采用全氟磺酸树脂作为催化剂,克服了传统的液体强质子酸作为催化剂的缺陷,所述经预处理的全氟磺酸催化剂在搅拌状态下均呈现良好的稳定性,实现了提高聚四氢呋喃转化率的技术效果,二者的技术方案和技术目的相似。(2)关于分子量,本申请未记载催化剂的处理工艺对聚合物分子量存在何种影响,根据本申请说明书的记载,仅能够得出聚合条件如停留时间、酸与四氢呋喃质量比、催化剂与四氢呋喃质量比的改变将导致分子量的变化的结论。如前所述,对比文件1公开了可选择的分子量的范围,并给出了相关工艺条件对分子量的影响以及调整分子量大小的启示,在此基础上根据分子量需要调整工艺和组成得到相关分子量是本领域技术人员在对比文件1的基础上容易实现的,对比文件1中使用处理后的催化剂所得产物的分子量并未提高或者有所降低,但是其不能证明对比文件1无法得到高分子量产物,根据分子量需要调整工艺和组成得到相关分子量是本领域技术人员在对比文件1的基础上容易实现的。本申请并未表征未处理前催化剂催化制备得到的聚合物的分子量,仅表征了转化率,因此,无法证明其存在与对比文件1不同的变化趋势。进一步,根据转化率可知,在未处理之前,对比文件1的转化率为17.5%(参见说明书第[0070]段、表3),而本申请的转化率为3.8%(参见说明书第10页表4),即未处理前的催化剂的催化能力是不同的或者无法比较的,因此,也无法仅通过本申请和对比文件1现有数据的对比证明本申请的催化剂处理方式取得了更优的效果。(3)对于提纯溶剂的选择,从本申请可知,催化剂中含有水分等需要处理的物质,在采用四氢呋喃对催化剂进行纯化过程中,四氢呋喃溶剂中引入了新的杂质,因此,其回收工艺相较于仅作为反应单体更为复杂,从而可能影响四氢呋喃单体的品质;且相比于水,四氢呋喃的成本更高,污染性更强,因此,无法看出,四氢呋喃的使用相对于水的使用是否具使得成本更为节约,更能避免污染的效果。对比文件1中所述催化剂明确公开了“在本改进方法的使用中,使用较少的更有活性的催化剂用于实施THF聚合或共聚可以导致商业应用中更好的混合和催化剂过滤并且节约成本”(参见说明书第[0071]段),因此,本领域技术人员可以预期其能更好的保持原形态以便达到更好的过滤效果。而对于权利要求1中对催化剂未进行四氢呋喃有机溶剂抽提萃取,仅进行干燥除杂处理的技术方案,如前所述,对比文件1同样公开了对催化剂的干燥处理工艺,上述有机溶剂的具体类型选择不构成上述技术方案具备创造性的理由。
因此,复审请求人的意见陈述不具有说服力,合议组对复审请求人的主张不予支持。
根据以上事实和理由,合议组作出如下审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年07月28日对201410437645.1号发明专利申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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