目标专利:1788包括超亲水钝化层的反渗透膜以及制造该反渗透膜的方法
专利公开号:CN103328080B
专利权人:LG
无效请求书提交日期:2026年
非显而易见性评估仅供参考,不构成法律建议。
| 编号 | 名称 |
|---|---|
| 0 | 2008-10-02_US2008237126A_发明申请_US20080237126A1 MICRO-AND NANOCOMPOSITE SUPPORT STRUCTURES FOR REVERSE OSMOSIS THIN FILM MEMBRANES_+++A_B_C_O_P+++.docx |
| 0 | 2011-02-17_JP2011504760A_发明专利_JP2011504760A Total knee prosthesis.docx |
| 0 | 2011-02-02_JP4625000B_发明专利_JP4625000B2 Data protection system and record carrier.docx |
| 0 | 2010-12-15_JP4600725B_发明专利_JP4600725B2 Unopened use prevention mechanism with medical multi-chamber container.docx |
| 0 | 2010-11-11_JP2010534557A_发明专利_JP2010534557A Hydrophilic membrane_+++A_O_P_d_e+++.docx |
| 0 | 2010-10-28_JP2010240651A_发明专利_JP2010240651A Selective separation membrane having excellent fouling resistance_+++A_B_O_P+++.docx |
| 0 | 2010-07-22_KR1020100083700A_发明公开_KR1020100083700A 내구성이 향상된 역삼투 분리막의 제조방법_+++A_B+++.docx |
| 0 | 2010-04-02_JP2010069730A_发明专利_JP2010069730A Highly durable replica mold for nanoimprint lithography and method for fabricating the same_+++D_E_H_L_O_P_Q_R_S_f_g_k+++.docx |
| 0 | 2010-03-25_US2010074552A_发明申请_US20100074552A1 REMOVING BLUR FROM AN IMAGE.docx |
| 0 | 2010-02-18_JP2010039751A_发明专利_JP2010039751A Software development system.docx |
| 0 | 2002-01-08_US6337018B_发明授权_US06337018B1 Composite membrane and method for making the same_+++A_B+++.docx |
| 0 | 2008-09-04_JP2008201812A_发明专利_JP2008201812A Hydrophilic film transfer sheet, hydrophilic structure produced by using the same and method for producing the same_+++D_E_K_O_P_Q_f_h_i_j_l+++.docx |
| 0 | 2007-10-18_JP2007529056A_发明专利_JP2007529056A Data protection system and record carrier.docx |
| 0 | 2006-08-24_JP2006519287A_发明专利_JP2006519287A The organic containing inorganic mesoporous phase and an organic phase - inorganic hybrid materials, membranes and fuel cells_+++L_O_P_m_n+++.docx |
| 0 | 2005-08-11_JP2005211558A_发明专利_JP2005211558A Medical double-chamber container with unopened use preventive mechanism.docx |
| 0 | 2004-09-24_JP2004265485A_发明专利_JP2004265485A Coating film for optical recording medium.docx |
| 0 | 2004-07-16_KR1020040064131A_发明公开_KR1020040064131A 전자렌지.docx |
| 0 | 2004-01-29_JP2004025102A_发明专利_JP2004025102A Method for manufacturing selective separation membrane having excellent stain resistance_+++A_B+++.docx |
| 0 | 2003-02-25_JP2003053163A_发明专利_JP2003053163A Reverse osmosis separation membrane excellent in anti- fouling property and manufacturing method thereof_+++A_B_c+++.docx |
| 0 | 2003-01-06_KR1020030001430A_发明公开_KR1020030001430A 복합 멤브레인 및 이의 제조방법_+++A_B+++.docx |
一种反渗透分离膜,包括多孔支撑体;在支撑层上形成的分离活性层;在所述分离活性层上形成的超亲水层;所述超亲水层包括包含选自Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)和Al(III)中的至少一种金属元素和Si的复合金属氧化物;以及含有与所述复合金属氧化物中的Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III)形成物理或化学结合的亲水基的有机化合物;并且,所述复合金属氧化物与所述含有亲水基的有机化合物形成具有由下面化学式6表示的结构的化合物;[化学式6];在化学式6中,译M表示Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III);R6表示氢、C1-20的烷基、CnH2n-OH或CnH2n-CHCH2O;其中,n表示1至20的整数;R7表示源自所述含有亲水基的有机化合物的官能团。
为了对目标专利CN103328080B(对应权利要求1文件)进行全面、严谨的专利无效可行性分析,现作为经验丰富的专利代理师,结合目标专利说明书及对比文件原文进行深度对比和创造性评估。
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## 一、 权利要求技术特征拆解与说明书解释
根据目标专利(CN103328080B)说明书的记载,对权利要求1的各个技术特征解释如下:
* **技术特征A~C(基体与分层结构):**
* **特征A**:一种反渗透分离膜,包括多孔支撑体;
* **特征B**:在支撑层上形成的分离活性层;
* **特征C**:在所述分离活性层上形成的超亲水层;
* *说明书解释*:[0005]-[0007]及[0046]-[0048]解释,多孔支撑体通常为无纺布/聚砜等工程塑料(厚度约40~120 $\mu\text{m}$),分离活性层通常为界面聚合形成的聚酰胺(厚度10~100 nm)。超亲水层为涂布在聚酰胺活性层表面(单层涂布)的钝化层。
* **技术特征D~E(超亲水层组成):**
* **特征D**:所述超亲水层包括包含选自Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)和Al(III)中的至少一种金属元素和Si的复合金属氧化物;
* **特征E**:含有与所述复合金属氧化物中的Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III)形成物理或化学结合的亲水基的有机化合物;
* *说明书解释*:[0016]及[0049]解释,复合金属氧化物(如Si-Ti氧化物)具有介孔结构或空心管型介孔结构;有机化合物中的官能团(如羟基、氨基、磷酸根等螯合剂)与复合氧化物中的M(如Ti)发生物理/化学结合(如配位键),从而显著提升亲水性。
* **技术特征F~K(化学结构与各基团定义):**
* **特征F**:所述复合金属氧化物与所述含有亲水基的有机化合物形成具有由下面化学式6表示的结构的化合物;
* **特征G**:[化学式6](即包含-Si-O-M(O-R6)(R7)-结构);
* **特征H**:M表示Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III);
* **特征I**:R6表示氢、C1-20的烷基、$\text{C}_n\text{H}_{2n}\text{--OH}$或$\text{C}_n\text{H}_{2n}\text{--CHCH}_2\text{O}$;
* **特征J**:n表示1至20的整数;
* **特征K**:R7表示源自所述含有亲水基的有机化合物的官能团。
* *说明书解释*:[0019]-[0022]及[0051]-[0054],化学式6精确限定了溶胶-凝胶(sol-gel)聚合后,Si-O-M主链与有机螯合配体R7以及特定端基R6在超亲水钝化层中的微观结合形态。
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## 二、 对比文件原文公开特征分析及出处表
各对比文件的公开号如下:
* **D1**:US6337018B1(复合膜及其制备方法)
* **D2**:KR1020030001430A(复合膜及其制备方法)
* **D3**:JP2003053163A(防污性优异的反渗透分离膜及其制造方法)
### 1. 对比文件公开特征详细分析
* **D1 (US6337018B1)**:
* *公开内容*:公开了一种由多孔支撑体(porous support)和在其上通过界面聚合形成的聚酰胺鉴别层/分离层(polyamide discriminating layer)组成的复合膜。在界面聚合前或过程中,将含磷化合物与多官能酰氯接触,使含磷化合物结合到聚酰胺膜中。
* *对比结论*:D1**毫无疑问公开了技术特征A、B**。但D1未在聚酰胺层表面额外形成独立涂覆的超亲水层,更未公开含Si与Ti/Zr/Sn/Al的复合金属氧化物以及化学式6的有机-无机复合结构(未公开特征C~K)。
* **D2 (KR1020030001430A)**:
* *公开内容*:与D1属于同一专利族,同样公开了在多孔支撑体上界面聚合形成聚酰胺层的复合膜,并在聚合过程中使用络合剂(如含磷化合物、乙酰丙酮铁/钴/铬等)与酰氯结合。
* *对比结论*:D2**毫无疑问公开了技术特征A、B**。同样未公开在分离活性层上形成包含Si-M复合氧化物及化学式6化合物的超亲水层(未公开特征C~K)。
* **D3 (JP2003053163A)**:
* *公开内容*:公开了一种抗污染(Anti-fouling)反渗透分离膜。其结构包含多孔支撑体、聚酰胺复合膜,以及在分离膜表面引入/固定(incorporate/self-assembly)纳米级$\text{TiO}_2$粒子以形成光触媒/防污层。
* *对比结论*:D3**毫无疑问公开了技术特征A、B**;**实质公开了技术特征C**(在反渗透膜表面引入纳米$\text{TiO}_2$颗粒层/防污层);**部分公开了技术特征D**(公开了包含单一金属氧化物$\text{TiO}_2$,但未公开与Si形成复合金属氧化物);未公开与有机化合物反应形成化学式6特定结构(未公开特征E~K)。
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### 2. 特征比对表格(对照权利要求1)
| 权利要求1技术特征 | D1 (US6337018B1) | D2 (KR1020030001430A) | D3 (JP2003053163A) |
| 特征A:多孔支撑体 | 公开<br>*(Col. 3, lines 10-15; Col. 11, lines 35-40)* | 公开<br>*([0002], [0011], [0110])* | 公开<br>*([0002], [0015], [0020])* |
| 特征B:支撑层上的分离活性层 | 公开(聚酰胺鉴别层)<br>*(Col. 3, lines 15-20; Col. 4, lines 1-10)* | 公开(聚酰胺识别层)<br>*([0002], [0005], [0011])* | 公开(聚酰胺反渗透膜)<br>*([0002], [0013], [0015])* |
| 特征C:活性层上的超亲水层 | 未公开 | 未公开 | 实质公开(引入纳米级$\text{TiO}_2$颗粒的表面防污层)<br>*([0008]-[0010], [0013])* |
| 特征D:含Ti/Zr/Sn/Al与Si的复合金属氧化物 | 未公开 | 未公开 | 部分公开(仅公开了单一$\text{TiO}_2$颗粒,未公开与Si复合)<br>*([0001], [0009]-[0010])* |
| 特征E:含物理/化学结合亲水基有机化合物 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
| 特征F~K:复合金属氧化物与有机物形成化学式6结构及基团限定 | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
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## 三、 最接近对比文件的选择与创造性分析
### 1. 技术问题与技术效果分析
* **目标专利**:旨在解决反渗透膜在运行过程中因膜污垢(如微生物、有机物)导致通量下降、耐氯性差、需多层涂布导致膜变厚通量劣化等问题。其技术效果是通过单层涂布包含特定化学式6结构(Si-M复合氧化物+亲水有机配体)的超亲水钝化层,同时大幅提升**防污性、耐氯性**并**保持高渗透通量与脱盐率**。
* **D1 / D2**:主要解决聚酰胺膜水通量低或需高压运行的问题,通过在界面聚合基体中加入含磷化合物或络合剂来改进基体聚酰胺层本身的通量。
* **D3**:专门解决反渗透膜在水处理中的**防污(Anti-fouling)与抗微生物附着问题**。通过在聚酰胺分离膜表面固定纳米级$\text{TiO}_2$无机氧化物层,借助$\text{TiO}_2$的亲水性与光触媒杀菌作用,在维持水通量和脱盐率的同时实现极佳的防污与抗菌效果。
### 2. 最接近对比文件的确定
**最接近对比文件为:D3 (JP2003053163A)**。
* **理由**:D3与目标专利属于**相同的技术领域**(反渗透分离膜改性),**解决相同的技术问题**(防止膜污染、提高防污抗菌性能),且**技术方案最接近**(均是在预先形成的聚酰胺分离膜表面,额外涂覆/固定一层含金属氧化物($\text{TiO}_2$)的亲水防污改性层)。
### 3. 区别技术特征与创造性评估
将目标专利权利要求1与最接近对比文件D3进行比较,**区别技术特征**在于:
1. D3的表面防污层仅为单一的$\text{TiO}_2$纳米颗粒,而目标专利采用的是**包含Si与Ti/Zr/Sn/Al的复合金属氧化物**;
2. 目标专利在超亲水层中引入了**含有亲水基的有机化合物**,并与复合金属氧化物形成了**具有化学式6所示特定结构的化合物**(特征E~K)。
* **目标专利基于区别特征实际解决的技术问题**:如何提高膜表面的结合稳定性与亲水持久性,从而在不劣化膜通量的前提下提高耐氯性和防污耐久性。
* **创造性结论**:现有的现有技术D1、D2、D3均未给出将“Si-M复合金属氧化物”与“亲水有机化合物”通过溶胶-凝胶等方式偶联形成**化学式6结构**并涂覆于反渗透膜表面的技术启示。因此,单就现有D1~D3的组合而言,目标专利权利要求1具备创造性(符合《专利法》第22条第3款)。
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## 四、 无效请求中最薄弱的技术特征与突破口
若要对目标专利发起无效宣告,**最薄弱的技术特征是:特征F~K(化学式6的结构表达)**。
### 薄弱点深度分析:
1. **化学式的“套路化”与“形式化”表达(撰写瑕疵/实质未公开)**:
化学式6结构本质上是溶胶-凝胶法(Sol-Gel)中硅烷前体(如TEOS)与金属醇盐/盐(如$\text{TiCl}_4$)水解缩合,再与有机配体(如钛试剂,二羟基苯磺酸盐)结合形成的混合溶胶网络。在实际高分子/无机杂化涂层中,这种微观结构极为复杂且多变。目标专利将这种复杂的无机-有机杂化网络用一个固定的结构简式(化学式6)来表征,极易存在**说明书公开不充分(《专利法》第26条第3款)**或**权利要求得不到说明书支持(《专利法》第26条第4款)**的问题。例如:说明书实施例2仅合成了特定的Si-Ti-钛试剂体系,是否能支撑化学式6中全范围的M(如Sn, Al)、全范围的$R_6$($\text{C}_{1-20}$烷基等)及各种$R_7$官能团?
2. **常规化学修饰的显而易见性**:
在溶胶-凝胶化学和膜表面改性领域,为了防止单一$\text{TiO}_2$(如D3)脱落、成膜性差,加入含硅前体(如Si(OEt)$_4$)制备$\text{SiO}_2\text{-TiO}_2$复合溶胶,并加入含亲水官能团的有机配体/偶联剂进行修饰,属于本领域公知的改性手段。
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## 五、 进一步的对比文件检索策略(无效检索建议)
为了彻底攻破权利要求1的创造性,需要补充检索能结合“硅-金属复合氧化物溶胶”以及“有机亲水配体/偶联修饰”在膜表面涂布的对比文件。建议采用以下检索策略:
### 1. 扩充检索要素组合(IPC分类号 + 关键词)
* **IPC 分类号**:
* `B01D69/12`(复合膜)
* `B01D71/02` / `B01D71/70` / `B01D71/56`(无机膜/硅氧烷/聚酰胺膜)
* `B01D67/00`(膜的制造或后处理)
* `C09D183/00` / `C09D5/16`(含硅涂料/防污涂料)
* **关键词逻辑表达式**:
* `((反渗透 OR 纳滤 OR 聚酰胺) AND (二氧化硅 OR 硅 OR Si) AND (钛 OR 锆 OR 铝 OR Ti OR Zr) AND (溶胶 OR 溶胶凝胶 OR 单层涂布 OR 亲水 OR 偶联 OR 螯合))`
* `英文短语组合`: `("reverse osmosis" OR "polyamide") AND ("titanium dioxide" OR "titania" OR "silica") AND ("sol-gel" OR "hybrid coating" OR "hydrophilic") AND ("antifouling" OR "chlorine resistance")`
### 2. 重点检索方向
1. **方向一:溶胶-凝胶法(Sol-Gel)有机-无机杂化膜防污涂层**
重点查找在2012年3月之前(目标专利优先权日/申请日之前)公开的关于“$\text{SiO}_2\text{-TiO}_2$”或“$\text{SiO}_2\text{-ZrO}_2$”杂化溶胶涂覆于聚酰胺反渗透膜表面的文献/专利。
2. **方向二:含磺酸基/羟基有机配体(如钛试剂 Tiron)与金属氧化物的亲水络合**
检索利用1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠(Tiron,即目标专利实施例2使用的钛试剂)或类似螯合剂对$\text{TiO}_2/\text{SiO}_2$纳米溶胶进行表面亲水改性,并涂覆于高分子膜上的文献。
3. **方向三:交叉领域(防污涂料/自洁玻璃领域)**
如果膜分离领域未能检索到完全相同的结构,可检索溶胶-凝胶防污涂料领域,证明“$\text{Si-O-Ti}$复合氧化物与亲水配体(化学式6对应反应)”属于防污涂层领域的公知常识,再结合D3(分离膜表面涂覆$\text{TiO}_2$)提出“将该公知防污涂料应用于反渗透膜表面是显而易见的”这一组合理由。
<FollowUp label="需要我针对《专利法》第26条(公开不充分/不支持)为你撰写一份具体的法律意见书草稿吗?" query="请针对目标专利CN103328080B权利要求1,结合《专利法》第26条第3款和第4款(公开不充分与不支持),撰写一份详细的无效宣告理由分析书草稿。"/>
基于您提供的案情资料,我将作为一名资深专利代理师,紧密结合权利要求书、目标专利说明书以及三篇对比文件原文,为您提供一份具有高度法律严密性与技术说服力的专利技术对比与无效检索策略分析。
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## 一、 权利要求技术特征的解释与分解
结合目标专利(CN103328080B)说明书,对权利要求1的技术特征进行准确界定与解释:
* **技术特征A:一种反渗透分离膜,包括多孔支撑体**
* *说明书解释*:指基底部或中间层,如聚酯非织造布(基底层,约120μm)或多孔聚砜工程塑料(中间层,约40μm),用于提供机械强度(说明书[0006]-[0007]、[0047])。
* **技术特征B:在支撑层上形成的分离活性层**
* *说明书解释*:最上层的超薄防渗层(10至100nm),优选为通过水相多官能胺(如MPD)与有机相多官能酰氯(如TMC)界面聚合形成的交联聚酰胺层(说明书[0005]、[0048])。
* **技术特征C:在所述分离活性层上形成的超亲水层**
* *说明书解释*:单层涂布于分离活性层表面的涂层,用以提高耐久性、耐氯性和防污性能(说明书[0013]、[0045])。
* **技术特征D:所述超亲水层包括包含选自Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)和Al(III)中的至少一种金属元素和Si的复合金属氧化物**
* *说明书解释*:由含Si前体(如TEOS)与含特定四价/三价金属前体通过溶胶-凝胶聚合反应形成的二元或多元金属氧化物(如二氧化硅-二氧化钛复合氧化物),可具有介孔或空心管型结构(说明书[0017]、[0058]-[0064])。
* **技术特征E:含有与所述复合金属氧化物中的Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III)形成物理或化学结合的亲水基的有机化合物**
* *说明书解释*:包含能与上述金属离子形成配位键/螯合或物理吸附的官能团(如二羟基、氨基、磷酸根),且自身带有亲水基(如磺酸盐、羧酸盐、羟基等)的有机物(说明书[0023]-[0026]、[0056])。
* **技术特征F/G/H/I/J/K:所述复合金属氧化物与所述含有亲水基的有机化合物形成具有由下面化学式6表示的结构的化合物;以及化学式6的具体定义(M、$R^6$、$R^7$)**
* *说明书解释*:化学式6体现了金属原子M(如Ti)与硅氧链($\text{Si-O-M}$)键合,同时$\text{M}$上连有$-O-R^6$结构($R^6$为H、烷基、羟烷基或缩水甘油基),且$\text{M}$与带有亲水官能团的有机配体($R^7$)形成物理/化学结合(螯合配位键等)的特定微观结构化合物(说明书[0019]-[0022]、[0051]-[0054])。
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## 二、 各对比文件公开技术特征的原文比对与分析
对三份对比文件进行原文核查与比对,具体特征公开情况及原文出处如下:
### 1. D1:JP2004025102A
*公开号:JP2004025102A*
* **技术特征A**:**实质公开**。原文段落【0015】公开了“マイクロポーラスな支持体…ポリスルホン、ポリエーテルスルホン…”(微孔支撑体,如聚砜、聚醚砜等)。
* **技术特征B**:**实质公开**。原文段落【0017】及【0021】公开了“多官能性アミンと…多官能性ハロゲン化アシル…界面重合によって…ポリアミド系複合薄膜”(多官能胺与多官能酰氯界面聚合形成的聚酰胺复合薄膜)。
* **技术特征C**:**实质公开**。原文段落【0013】及【0022】公开了“ポリアミド薄膜上に親水性コートを行なって親水性のポリアミド逆浸透複合膜を製造”(在聚酰胺薄膜上进行亲水涂布制备亲水性聚酰胺反渗透复合膜)。
* **技术特征D**:**未公开**。D1采用的是多官能团环氧化合物(如山梨醇四缩水甘油醚)自交联形成非水溶性高分子涂层(段落【0025】-【0028】),未涉及包含Si与Ti/Zr/Sn/Al的复合金属氧化物。
* **技术特征E**:**未公开**。
* **技术特征F-K(化学式6及其变量界定)**:**未公开**。
### 2. D2:JP2008201812A
*公开号:JP2008201812A*
* **技术特征A**:**未公开**(D2针对的是玻璃、金属、塑料薄膜等通用基材,段落[0002])。
* **技术特征B**:**未公开**(无反渗透膜的分离活性层概念)。
* **技术特征C**:**实质公开**。原文段落[0002]、(1)及[0002]之“ゾルゲル架橋構造”公开了在基材表面形成亲水性皮膜(涂层)。
* **技术特征D**:**部分公开(实质公开部分要素)**。原文段落(1)及[0002]公开了“b) Si、Ti、Zr、Alから選択される金属アルコキシド化合物…水解、重縮合”(金属醇盐的水解缩聚),但在D2中金属醇盐通常为单一金属醇盐(如硅醇盐,实施例1为TEOS)或分别选择,未明确限定形成Si与Ti/Zr/Sn/Al结合的“复合金属氧化物(Composite metal oxide)”。
* **技术特征E**:**部分公开**。原文段落(1)及(3)[一般式(I)-(III)]公开了“a) 亲水性ポリマー”(具有亲水基团如$-\text{SO}_3\text{M}、-\text{COOH}、-\text{OH}$的聚合物),且该聚合物末端具有能与金属醇盐水解缩合物发生化学结合的官能团(如硅烷偶联基团)。但其有机物为亲水性高分子/聚合物,且结合的金属主要为溶胶-凝胶网络中的醇盐水解位点,非特定针对Ti/Zr/Sn/Al的特定结合。
* **技术特征F-K(化学式6及其变量界定)**:**未公开**。D2形成的交联网络为金属醇盐缩聚物与亲水聚合物末端的结合,未公开化学式6所示的M-O-R6及特定M与R7结合的特定分子化学结构。
### 3. D3:US20080237126A1
*公开号:US20080237126A1*
* **技术特征A**:**毫无保留公开**。原文段落[0005]、[0047]-[0050]公开了“porous polymeric support”(多孔聚合物支撑体,如聚砜PSf)。
* **技术特征B**:**毫无保留公开**。原文段落[0005]、[0097]-[0100]公开了“interfacially-polymerized, semi-permeable polyamide film matrix”(界面聚合的半透聚酰胺膜基质/分离层)。
* **技术特征C**:**毫无保留公开**。原文段落[0103]-[0105]、[0164]-[0167]及图1b/4b(标号16)明确公开了在聚酰胺膜表面涂覆“hydrophilic coating layer”(亲水涂层,如PVA)。
* **技术特征D**:**部分公开**。原文段落[0007]、[0051]-[0074]公开了在支撑层或膜层中分散微/纳米颗粒,颗粒包括“particles of silica, alumina, clay or zeolites”(二氧化硅、氧化铝、沸石、沸石分子筛LTA等)。但其颗粒是以预先合成的无机填料颗粒形式分散在聚合物基质中,且未公开在超亲水涂层中原位形成Si与Ti/Zr/Sn/Al的“复合金属氧化物”。
* **技术特征E**:**未公开**。D3虽提到了PVA亲水层或沸石颗粒,但未公开在超亲水涂层中含有与复合金属氧化物中Ti/Zr/Sn/Al形成结合的含亲水基有机化合物。
* **技术特征F-K(化学式6及其变量界定)**:**未公开**。
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## 三、 对比文件特征比对表格
| 权利要求1的技术特征 | 目标专利说明书对应出处 | D1 (JP2004025102A) 比对及出处 | D2 (JP2008201812A) 比对及出处 | D3 (US20080237126A1) 比对及出处 |
| A: 多孔支撑体 | [0006]-[0007], [0047] | 公开<br>段落【0015】"多孔性支持体" | 未公开 | 公开<br>段落[0005] "porous polymeric support" |
| B: 支撑层上的分离活性层 | [0005], [0048] | 公开<br>段落【0005】,"ポリアミド系薄膜" | 未公开 | 公开<br>段落[0005] "semi-permeable polyamide film" |
| C: 分离活性层上的超亲水层 | [0013], [0016], [0046] | 公开<br>段落【0013】 "親水性コート" | 公开<br>段落[0002] "親水性被膜" | 公开<br>段落[0103], 图1b/4b标号16 "hydrophilic coating layer" |
| D: 超亲水层含Si及Ti/Zr/Sn/Al复合金属氧化物 | [0016], [0049], [0058]-[0064] | 未公开<br>(公开的是环氧树脂交联网络) | 部分公开<br>段落(1)公开了Si/Ti/Zr/Al金属醇盐水解缩聚,但未限定Si与特定金属的“复合氧化物” | 部分公开<br>段落[0051]-[0074]公开了Silica, Alumina, Zeolite纳米颗粒,非溶胶凝胶生成的复合氧化物涂层 |
| E: 含有与Ti/Zr/Sn/Al形成物理/化学结合的亲水基有机物 | [0016], [0049], [0054]-[0057] | 未公开 | 未公开<br>(仅公开末端具反应性基团的亲水聚合物与醇盐结合) | 未公开 |
| F-K: 形成由化学式6表示的结构的化合物及变量限定 | [0019]-[0022], [0051]-[0054] | 未公开 | 未公开 | 未公开 |
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## 四、 最接近对比文件的选择与创造性分析
### 1. 最接近对比文件的选择
在创造性分析中,**D1 (JP2004025102A)** 和 **D3 (US20080237126A1)** 均适合作为**最接近的对比文件(Primary Prior Art)**。
* **选择D1的理由**:
* *技术领域*:D1与目标专利完全相同,均属于反渗透分离膜的改性技术领域。
* *整体解决的技术问题与效果*:D1旨在解决聚酰胺反渗透复合膜在运行过程中的膜污染(Stain resistance / Fouling)问题,提高水通量与耐污染稳定性(D1段落【0010】-【0012】)。这与目标专利说明书[0008]-[0014]欲解决的反渗透膜污染、通量下降及提高耐久性的技术问题完全一致。
* *结构重合度*:D1公开了“多孔支撑体 + 界面聚合聚酰胺分离层 + 表面亲水涂层”的三层完整结构(技术特征A+B+C)。
* **选择D3的理由**:
* *技术领域与结构*:D3同样属于反渗透薄膜复合膜(TFC)领域,公开了完整的反渗透膜三层结构(多孔支撑体+聚酰胺半透膜+表面亲水涂层PVA,段落[0103]、图1b)。
* *技术问题*:D3旨在解决反渗透膜的表面污染(External fouling)与高压物理压密污染(Internal fouling/Compaction),提高膜的长期渗透通量稳定性。
*(注:D2虽然公开了溶胶-凝胶法制备亲水涂层,但其技术领域为汽车玻璃、建材等硬质基材防雾防污涂层,缺少反渗透膜及分离活性层的核心物理结构,故不适合作为最接近的对比文件,但适合作为结合对比文件/D2辅助对比文件)。*
### 2. 未被最接近对比文件(D1/D3)公开特征的对比分析
未被D1和D3公开的技术特征为:**特征D(特定Si与Ti/Zr/Sn/Al复合金属氧化物)、特征E(含与特定金属结合的亲水基有机物)以及特征F-K(化学式6所示的特定化合物微观结构)**。
* **特征D在其他对比文件中的公开情况**:
D2公开了利用选自Si、Ti、Zr、Al的金属醇盐进行水解和重缩合来构建亲水涂层的网状架桥结构(D2段落(1))。然而,D2并未明确给出将Si与Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III)结合形成特定“复合金属氧化物”的教导,更未给出在反渗透膜聚酰胺分离层上施加该特定复合氧化物的教导。
* **特征E及F-K在其他对比文件中的公开情况**:
对比文件D1、D2、D3**均未公开**特征E及特征F-K。
* D2中亲水聚合物是通过末端反应性基团(如硅烷偶联基)参与金属醇盐的整体缩聚,并非利用有机物上的特定官能团与已形成的复合氧化物中的Ti/Zr/Sn/Al金属位点发生物理或化学结合(如配位螯合)。
* 没有任何一份对比文件公开或暗示了具有[化学式6]结构的化合物(即金属M同时连接Si-O链、-O-R6取代基以及源自亲水有机物的配体R7)。
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## 五、 无效请求中最薄弱的技术特征分析
若针对本权利要求1发起专利无效宣告请求,**最薄弱(即最容易被突破/被认定为不具备创造性)的技术特征**是:
### 1. 最薄弱特征:技术特征 D(超亲水层中引入Si与金属M的复合氧化物)
* **薄弱原因**:
在薄膜改性和无机-有机复合涂层领域,利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)将硅烷前体(如TEOS)与钛/锆/铝等金属醇盐共混缩聚制备无机杂化亲水涂层属于本领域的公知常识或常规技术手段(如D2所揭示)。如果仅主张“在亲水层中加入包含Si和Ti/Zr/Sn/Al的复合氧化物”,本领域技术人员很容易想到利用D2的溶胶-凝胶金属醇盐技术对D1或D3的亲水涂层进行替换,以获得较高的机械强度和亲水性。
### 2. 最坚固(专利权人最核心的防线)特征:技术特征 F-K(化学式6所示的结构化合物)
* **坚固原因**:
权利要求1限定了复合金属氧化物与含亲水基有机物结合后形成了**具有[化学式6]结构的特定化合物**。
* 这一特征属于**具体的化学分子/界面结构限定**。
* 目标专利说明书实施例2明确记载了利用TEOS(Si前体)、TiCl4(Ti前体)与钛试剂(4,5-二羟基-间苯磺酸二钠盐,即螯合剂)反应,在聚酰胺层上原位生成该复合结构。钛试剂与Ti(IV)形成螯合配位,使得亲水官能团(磺酸根)锚定在膜表面,从而在单层涂布下同时实现了防污与耐氯性能的协同提升。
* 由于对比文件D1-D3均未给出形成[化学式6]所示特定化学结合结构的任何技术教导或启示,若仅凭现有的D1-D3,专利局复审委或法院极难认定[化学式6]是本领域技术人员“显而易见”能够联想到的。
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## 六、 进一步对比文件检索策略建议
为了彻底攻破权利要求1(尤其是针对特征E及特征F-K的化学结构限定),建议采取以下进一步的检索策略:
### 1. 扩展检索要素(Key Technical Concepts & Terms)
* **核心化学反应与结构**:
* *Si-Ti / Si-Zr / Si-Al 复合溶胶凝胶*:`Silicon Titanium composite oxide`, `SiO2-TiO2 mixed oxide`, `Sol-gel`, `Tetraethyl orthosilicate`, `Titanium tetrachloride`.
* *螯合剂/亲水配体与金属氧化物的配合反应*:`Tiron` (4,5-dihydroxy-1,3-benzenedisulfonic acid / 钛试剂), `Catechol` (邻苯二酚类化合物), `chelates`, `coordination bond`, `sulfonate/carboxylic acid ligand`.
* *化学结构通式/碎片*:检索包含 $\text{Si-O-M-O-}$ 骨架且 $\text{M}$ 上结合有二酚类磺酸盐/羧酸盐配体的化学结构式。
* **应用领域扩展**:
* 不仅局限于“反渗透膜(Reverse Osmosis)”或“聚酰胺分离膜(Polyamide membrane)”。
* 应将检索范围扩大至:**纳滤膜(NF)、超滤膜(UF)、亲水防污涂料(Hydrophilic anti-fouling coating)、溶胶-凝胶自洁表面(Sol-gel self-cleaning surface)及无机-有机杂化膜(Inorganic-organic hybrid membrane)**。
### 2. 针对性检索式表达策略(以Patentics / EPO / CNIPA数据库为例)
* **策略一:针对特征E(金属氧化物+邻苯二酚类/磺酸类螯合剂亲水改性)**
* *检索逻辑*:(反渗透 或 膜 或 涂层) AND (二氧化硅 或 硅) AND (钛 或 锆 或 铝) AND (钛试剂 或 邻苯二酚 或 二羟基苯磺酸 或 螯合剂)。
* *英文表达*:`(membrane OR coating) AND (silica OR TEOS) AND (titania OR titanium OR zirconium) AND (Tiron OR catechol OR "dihydroxybenzene sulfonic" OR chelating agent) AND (hydrophilic OR antifouling)`
* **策略二:针对特征F-K([化学式6]微观配位结构的公知常识/前案检索)**
* 利用**STN数据库(REGISTRY 和 MARPAT)**进行**化学结构式检索(Substructure Search)**:
* 绘制 [化学式6] 的核心片段:即一个硅氧基连至金属原子 $\text{M}$($\text{M=Ti, Zr, Sn, Al}$),$\text{M}$ 上连有 $-O-R$ 链以及通过氧原子/邻苯二酚配位连有带磺酸基/羧基的芳环结构($R^7$)。
* 查阅溶胶-凝胶化学领域在2012年之前的文献,重点寻找“使用钛试剂(Tiron)或邻苯二酚衍生亲水配体改性硅钛/硅锆复合溶胶”的无机化学/材料化学期刊文章或专利(如ACS Applied Materials & Interfaces, Journal of Membrane Science, Langmuir等)。
* **策略三:追踪专利权人及发明人团队的早期学术论文与专利族**
* 检索目标专利(CN103328080B)的原始申请人、发明人团队在申请日(或优先权日)之前发表的学术论文(X-Paper / Y-Paper)。很多韩国或中国研究团队会在申请专利前将核心的溶胶-凝胶化学反应式(即化学式6的生成机制)发表在学术期刊上,这往往是破坏化学结构类权利要求创造性的最直接对比证据。
<ElicitationsGroup message="为了进一步协助您推进该专利的无效宣告或侵权防御工作,建议开展以下后续分析:">
<Elicitation label="制定针对从属权利要求的无效检索策略" query="请结合目标专利CN103328080B的说明书,帮我分析其从属权利要求(如介孔结构、特定螯合剂化合物)的技术特征并制定针对性的从属权利要求无效策略。"/>
<Elicitation label="撰写针对权利要求1的专利无效宣告请求书意见框架" query="请基于上述D1、D2、D3的特征比对结果,为我撰写一份针对目标专利权利要求1的专利无效宣告请求书的法律意见书框架。"/>
</ElicitationsGroup>
作为一名专业的专利代理师,我将根据目标专利(CN103328080B)说明书的教导,紧密结合各对比文件的原文,对权利要求1进行深入的技术特征比对、创造性(最接近对比文件选择)分析,并指出无效突破口及后续检索策略。
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### 一、 目标专利权利要求1的技术特征拆解与说明书解释
根据目标专利(CN103328080B)说明书,对权利要求1的技术特征做如下理解和界定:
* **技术特征A(多孔支撑体):** 说明书[0007]、[0047]提及,通常为非织造的聚酯织物或包含具有磺酸基的聚合物(如聚砜、聚醚砜等)。
* **技术特征B(在支撑层上形成的分离活性层):** 说明书[0005]、[0048]提及,通常为交联的聚酰胺(例如由间苯二胺MPD与均苯三甲酰氯TMC界面聚合形成)。
* **技术特征C(在所述分离活性层上形成的超亲水层):** 说明书[0016]、[0045]提及,在分离活性层上形成单一涂层的超亲水钝化层。
* **技术特征D(所述超亲水层包括包含选自Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)和Al(III)中的至少一种金属元素和Si的复合金属氧化物):** 说明书[0016]、[0058]-[0064]提及,由硅烷前体(如TEOS)与钛/锆/锡/铝前体(如TiCl₄)聚合(如溶胶-凝胶反应)形成的Si-M复合氧化物(如SiO₂-TiO₂)。
* **技术特征E(含有与所述复合金属氧化物中的Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III)形成物理或化学结合的亲水基的有机化合物):** 说明书[0016]、[0025]、[0056]提及,含有能与M(如Ti)形成配位键/结合的官能团(如邻苯二酚结构中的双羟基),且带有亲水基(如磺酸基、羧酸基、磷酸基、羟基)。
* **技术特征F、G、H、I、J、K(复合金属氧化物与有机化合物形成化学式6的结构及各基团定义):** 说明书[0020]-[0022]、[0051]-[0054]及制备实施例2[0095]明确指出,当有机化合物(如钛试剂,即4,5-二羟基-间苯磺酸二钠盐)与Si-Ti复合金属氧化物反应时,邻苯二酚的两个酚羟基氧原子与Ti(IV)配位结合,形成化学式6所示的含M(Ti/Zr/Sn/Al)与Si-O网路的配合物结构,其中$R^7$为带有亲水基(如磺酸基)的有机官能团残基。
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### 二、 对比文件特征比对分析与比对表格
分析涉及的对比文件如下:
1. **D1:** `JP2010069730A`(公开日:2010-04-02)
2. **D2:** `KR1020100083700A`(公开日:2010-07-22)
#### 1. 详细比对分析
* **对比文件 D1(JP2010069730A):**
* **应用领域/产品:** 纳米压印锂版画用高耐久性复制模具(Replica mold for nanoimprint lithography)。
* **技术公开情况:**
* D1段落[2]的“有機−無機ハイブリッド樹脂の合成”部分公开了:通过TEOS与TiCl₄反应生成具有介孔结构的$\text{SiO}_2\text{-TiO}_2$复合无机溶胶,再加入邻苯二酚盐(4,5-二羟基-1,3-苯二磺酸二钠,即钛试剂)形成与Ti螯合的结构(段落[2]:“...チタンとのキレート形成により、スルホン基を導入した”)。这在化学物质层面公开了包含Si和Ti(IV)的复合金属氧化物以及与Ti形成螯合/结合的含磺酸基有机化合物(即形成了化学式6对应的结构,特征D、E、F、G、H、I、J、K)。
* **未公开特征:** D1属于**纳米压印模具**领域,其基底是玻璃/硅片/聚碳酸酯(段落[2]),用于压印树脂层。D1**完全没有公开**反渗透分离膜的“多孔支撑体”(特征A)、“分离活性层”(特征B)以及在其上形成超亲水层(特征C)。
* **对比文件 D2(KR1020100083700A):**
* **应用领域/产品:** 耐久性提高的反渗透分离膜(Reverse osmosis membrane)。
* **技术公开情况:**
* D2段落[15]、[40]-[42]公开了多孔支撑层(如聚砜/聚乙酯布,特征A);段落[15]、[40]公开了通过界面聚合形成的聚酰胺薄膜分离活性层(特征B);段落[15]、[27]、[36]公开了在聚酰胺薄膜表面进行硅烷诱导体化合物(如烷氧基烷基硅烷)和缩水甘油(glycidyl)化合物的双层涂覆以形成改性层(特征C)。
* **差异/未公开特征:** D2使用的是纯硅烷化合物(如OcTES,化学式1,段落[21]-[24])和缩水甘油化合物(包含三元环氧基,段落[25]),其涂层中并不包含选自Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)和Al(III)的金属元素与Si构成的**复合金属氧化物**(特征D),也未公开与该特定金属元素形成物理/化学结合并具备**化学式6结构**的化合物(特征E、F、G、H、I、J、K)。
#### 2. 特征比对表格
| 权利要求1的技术特征 | D1 (JP2010069730A) 的公开情况及详细出处 | D2 (KR1020100083700A) 的公开情况及详细出处 |
| 特征A: 一种反渗透分离膜,包括多孔支撑体 | 未公开(D1为纳米压印模具,基底为玻璃/硅片/聚碳酸酯,段落[2]) | 实质公开(段落[15]、[41]、[42]:公开了由聚砜等构成的多孔支撑层) |
| 特征B: 在支撑层上形成的分离活性层 | 未公开 | 实质公开(段落[15]、[40]:公开了由多官能胺和多官能酰氯界面聚合形成的聚酰胺薄膜活性层) |
| 特征C: 在所述分离活性层上形成的超亲水层 | 未公开 | 部分公开(段落[15]、[27]:公开了在聚酰胺表面形成的耐盐素和耐污染的表面涂层/改性层) |
| 特征D: 所述超亲水层包括包含选自Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)和Al(III)中的至少一种金属元素和Si的复合金属氧化物 | 实质公开(段落[2]“有機−無機ハイブリッド樹脂の合成”:公开了由TEOS与$\text{TiCl}_4$反应形成的$\text{SiO}_2\text{-TiO}_2$无机复合溶胶) | 未公开(D2仅使用了纯有机硅烷化合物如OcTES,不含Ti/Zr/Sn/Al等复合金属氧化物,段落[21]-[24]) |
| 特征E: 含有与所述复合金属氧化物中的Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III)形成物理或化学结合的亲水基的有机化合物 | 实质公开(段落[2]“有機−無機ハイブリッド樹脂の合成”:公开了添加4,5-二羟基-1,3-苯二磺酸二钠(钛试剂),其邻苯二酚羟基与Ti形成螯合结合,并引入磺酸亲水基) | 未公开 |
| 特征F、G、H、I、J、K: 复合金属氧化物与有机化合物形成具有化学式6所示结构的化合物及其各基团定义 | 实质公开(段落[2]“有機−無機ハイブリッド樹脂の合成”:公开的$\text{SiO}_2\text{-TiO}_2$网路与钛试剂反应产物,即为化学式6所示的由Ti-O-Si及邻苯二酚配位结构构成的化合物) | 未公开 |
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### 三、 最接近对比文件的选择与创造性分析
在创造性分析中,选择最接近对比文件(Primary Reference)需考量:**技术领域是否相同或相近、解决的技术问题及技术效果是否最类似、公开的技术特征数量。**
#### 1. 最接近对比文件的确定:**D2(KR1020100083700A)**
* **理由分析:**
* **技术领域与主体结构完全一致:** D2与本专利均属于“反渗透分离膜”领域,均涉及在多孔支撑体及聚酰胺分离活性层上通过表面改性涂层来提高膜性能。
* **整体解决的技术问题与效果高度重合:** 本专利旨在解决反渗透膜在运行过程中因污垢导致的通量下降、耐氯性差以及多层涂层使膜变厚性能劣化的技术问题(说明书[0008]-[0013]),追求通过单层涂布同时提高通量、脱盐率、耐氯性和防污性。D2同样旨在解决反渗透膜易受污染、耐氯性差、传统多层涂层增加膜阻力的问题(D2段落[8]-[11]),并取得了同时提升耐盐素性、耐污染性及透水性能的效果。
* **相比之下,D1(JP2010069730A)不适合作为最接近对比文件:** D1属于“纳米压印锂版画用复制模具”领域,其解决的是模具在高温高压下的机械强度、硬度、杨氏模量及光透过率问题(D1段落[2]),与反渗透分离膜过滤脱盐、耐氯、防污的技术问题和技术领域**相去甚远**。
#### 2. 区别技术特征及技术效果
以 **D2** 为最接近的对比文件,权利要求1相对于D2的区别特征为:
* **区别特征1:** 涂层(超亲水层)中的材料为“包含选自Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)和Al(III)中的至少一种金属元素和Si的复合金属氧化物”(如SiO₂-TiO₂),而不是D2中的纯有机硅烷/缩水甘油化合物;
* **区别特征2:** 该超亲水层中还包含“与上述金属元素(如Ti)形成物理或化学结合的含有亲水基的有机化合物”,并形成了**化学式6所示的特定配位化合物结构**。
**基于区别特征达到的技术效果:**
通过Si-M(如Si-Ti)复合氧化物与亲水有机化合物(如钛试剂)结合形成化学式6结构,利用M与有机配体(如邻苯二酚基团)的强配位作用,结合溶胶-凝胶形成的介孔/超亲水网络,实现了单一涂层下极高的超亲水性、高脱盐率、高通量以及优异的耐氯性和防污耐久性。
#### 3. 区别特征是否被其他对比文件(D1)公开及结合逻辑
* **D1是否公开了区别特征?**
是的。如前所述,D1在段落[2]中明确公开了利用TEOS(硅源)与$\text{TiCl}_4$(钛源)反应生成$\text{SiO}_2\text{-TiO}_2$无机复合溶胶,并加入4,5-二羟基-1,3-苯二磺酸二钠(钛试剂)与Ti发生螯合反应,形成了含有磺酸基、满足化学式6结构的有机-无机杂化树脂。
* **是否存在结合动机(提示)?**
* **阻碍一(技术领域跨度大):** D1是一篇关于“纳米压印模具”的专利,其关注的是模具的硬度、杨氏模量(1.5-2.5 GPa)、膨胀度及光透过率;而D2及本专利关注的是“反渗透膜”的水通量、脱盐率、耐氯性和抗生物污染。技术人员通常不会想到去纳米压印模具材料领域寻找反渗透膜防污涂层的改性材料。
* **阻碍二(技术效果的不可预期性):** D1中添加该化学物质是为了赋予模具树脂一定的亲水性及改善加工性/减小脆性,完全没有提及或暗示该化学式6结构涂覆在反渗透膜的聚酰胺活性层上能够抵抗氯气腐蚀(耐氯性)或在水处理中防污。
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### 四、 无效请求中最薄弱的技术特征分析
若要针对权利要求1提起专利无效宣告请求,目前最薄弱(即最难被现有技术组合击破)的技术特征是:
1. **特征F及化学式6结构(特别是Si-M复合氧化物与含亲水基有机配体的结合结构在反渗透膜上的应用):**
* **薄弱原因:** 虽然化学物质本身(Si-Ti复合氧化物+钛试剂形成的配位化合物)在材料化学领域或D1(纳米压印)中被合成过,但是**将其作为反渗透膜分离活性层上的“超亲水钝化层/保护层”**具有高度的领域针对性。
* 专利权人可以合理主张:将该特定的化学式6结构应用于反渗透膜聚酰胺活性层表面,产生了预料不到的技术效果(即兼具高脱盐率、高通量、抗氯气剥蚀及抗蛋白质污染)。仅凭D2(反渗透膜)和D1(压印模具)的结合,存在巨大的“技术领域障碍”和“动机动机不足”,难以构成常规技术偏转。
2. **具体结合点(特征E与F):**
* D2采用的是“硅烷+缩水甘油”的双层/交联体系;而本专利采用的是“Si-M复合金属氧化物+螯合亲水有机物(化学式6)”的体系。在反渗透膜改性领域,如果无法检索到将“Si-Ti/Zr/Sn/Al复合金属氧化物及钛试剂等螯合剂”用于水处理膜表面改性的文献,仅靠D1这种异领域对比文件,创造性很难被彻底摧毁。
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### 五、 进一步的对比文件检索策略(检索指引)
为了成功无效权利要求1,必须打破D1跨领域结合力不足的缺陷,寻找**水处理膜/分离膜领域**或**溶胶-凝胶膜涂层领域**更直接的 Prior Art。建议采取以下检索策略:
#### 1. 核心检索要素(Concepts & Keywords)
* **主题1(反渗透/水处理膜):**
* 关键词:反渗透 (Reverse Osmosis, RO)、纳滤 (Nanofiltration, NF)、聚酰胺 (Polyamide)、分离膜 (Separation Membrane)、防污 (Antifouling)、耐氯 (Chlorine Resistance)。
* 分类号:`B01D69/12`(复合膜)、`B01D71/56`(聚酰胺)、`B01D67/00`(膜的制造/后处理)、`C02F1/44`(膜过滤水处理)。
* **主题2(Si-Ti/Zr/Al复合氧化物 + 亲水螯合剂/钛试剂/化学式6结构):**
* 关键词:复合氧化物 (Composite oxide, Complex metal oxide)、二氧化硅-二氧化钛 ($\text{SiO}_2\text{-TiO}_2$)、钛试剂 (Tiron, 4,5-dihydroxy-1,3-benzenedisulfonic acid)、邻苯二酚 (Catechol)、二羟基苯磺酸 (Dihydroxybenzenesulfonic acid)、超亲水 (Superhydrophilic)、溶胶-凝胶 (Sol-gel)。
#### 2. 针对性的检索组合策略(Search Combinations)
* **策略一:检索“水处理膜 + Si-Ti/Zr/Al复合氧化物涂层”**
* *目标:* 寻找在D2的基础上,已经有文献将$\text{SiO}_2\text{-TiO}_2$或$\text{SiO}_2\text{-ZrO}_2$溶胶涂覆在聚酰胺RO膜上的Prior Art(作为D3)。
* *表达式示例:* `(RO OR "reverse osmosis" OR polyamide) AND ("SiO2" OR "TiO2" OR "titania" OR "sol-gel" OR "composite oxide") AND (antifouling OR "hydrophilic")`
* **策略二:检索“水处理膜/表面改性 + 钛试剂(Tiron) / 邻苯二酚配体”**
* *目标:* 寻找利用邻苯二酚类化合物(如Tiron、多巴胺Dopamine、二羟基苯磺酸)与Ti/Zr/Fe/Al等过渡金属离子配位,用于水处理膜亲水改性的文献。
* *表达式示例:* `(membrane OR "reverse osmosis") AND (Tiron OR "dihydroxybenzenesulfonic" OR catechol) AND (titanium OR Ti OR Zr OR metal)`
* **策略三:追溯化学式6具体化合物的非专利文献(NPL / ScienceDirect / ACS / Willey)**
* *目标:* 检索论文或早于2012年的专利,重点查找韩日学者(本专利来自韩国研究团队)在膜改性领域发表的论文。很多情况下,韩国高校/研究院在申请专利前会在 *Journal of Membrane Science*, *Desalination*, *ACS Applied Materials & Interfaces* 等期刊上发表相关研究。
* *作者/申请人追溯:* 查阅CN103328080B的原申请人(如韩国化学研究院 KRICT 或 相关韩国大学/企业),检索其团队在2012年前后发表的关于“Tiron + Si-Ti sol-gel RO membrane”的学术论文。
* **策略四:针对从属权利要求及具体化合物的马库什结构检索**
* 结构式检索:使用 STN (REGISTRY / MARPAT) 或 Reaxys 数据库,画出**化学式6**的子结构(即 $\text{Si-O-M}$ 结合邻苯二酚二磺酸钠的结构),限定公开日早于目标专利申请日(2012年),直接查找该结构在膜材料或表面亲水涂层中的应用。
从专业的专利代理师角度,为您对**目标专利(授权公告号:CN103328080B)权利要求1**与两份日本对比文件(D1: JP2010240651A、D2: JP2010534557A)进行深入的专利无效与创造性对比分析。
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## 一、 目标专利权利要求1的术语与技术特征解释
结合目标专利说明书(CN103328080B)的记载,对权利要求1拆解出的技术特征A~K解释如下:
* **特征A(多孔支撑体)与特征B(分离活性层):**
* **说明书解释:** 参考说明书 [0005]-[0007] 及 [0047]-[0048],多孔支撑体通常由第三层(如PET无纺布织物)与第二层中间层(如聚砜、聚醚砜等工程塑料)构成;分离活性层优选为在支撑体上通过界面聚合反应(如MPD与TMC反应)形成的聚酰胺(PA)交联薄膜。
* **特征C(超亲水层):**
* **说明书解释:** 参考说明书 [0016]、[0045],指形成于分离活性层表面的单一涂层/钝化层,用以提升耐氯性、耐久性及防污性能。
* **特征D(复合金属氧化物,含Ti/Zr/Sn/Al中的至少一种与Si):**
* **说明书解释:** 参考 [0016]、[0050]、[0058]-[0064],该复合金属氧化物(二氧化硅-金属氧化物)可具有介孔或空心管型介孔结构,由含Si前体(如TEOS)与含M前体(如 $\text{TiCl}_4$)水解缩合/溶胶-凝胶反应生成。
* **特征E~K(含有亲水基的有机化合物、物理/化学结合及化学式6结构):**
* **说明书解释:** 参考 [0019]-[0026]、[0051]-[0057],有机化合物(如钛试剂:4,5-二羟基-间苯二磺酸二钠盐)含有亲水基(如磺酸盐、羧酸盐、羟基等),其分子中的官能团(如邻二羟基/酚羟基)与复合金属氧化物中的金属元素 M(Ti、Zr、Sn、Al)通过配位键/螯合作用发生物理或化学结合。
* **化学式6详解:** 结构中,M(Ti/Zr/Sn/Al)通过氧原子桥连与其周围配位的有机官能团 $R^7$ 结合,且与带有 $-OR^6$ 的硅烷/硅氧烷链段形成复合网状结构,将有机亲水化合物牢固锁入超亲水涂层中。
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## 二、 特征比对表格(对比文件原文出处及比对)
针对权利要求1的技术特征A~K,对D1(JP2010240651A)和D2(JP2010534557A)的公开情况比对如下:
| 权利要求1的技术特征 | 对比文件 D1 (JP2010240651A) 的公开情况 | 对比文件 D2 (JP2010534557A) 的公开情况 |
| 特征A:多孔支撑体 | [毫无异议公开] 参见 [2]“微細多孔性支持体”;[2]“微細多孔性支持体は、ポリスルホン...”及实施例1。 | [毫无异议公开] 参见 [2]“親水性膜は、膜担体...”;[2]“膜担体は...ポリエチレン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン...” |
| 特征B:分离活性层 | [毫无异议公开] 参见 [2]“支持体上に形成されたポリアミド薄膜”;[2]“多官能性アミンと多官能性アシルハライドとの界面重合により形成される”。 | [实质公开] 参见 [2]“膜担体...ポリエーテルスルホン、ポリスルホン”;[2]“精密濾過、限外濾過、ナノ濾過、逆浸透...”等分离膜层。 |
| 特征C:超亲水层 | [实质公开] 参见 [2]“親水性コーティング”;[0017]公开了在聚酰胺层表面进行亲水性涂层处理以显著提升耐污性。 | [毫无异议公开] 参见 [2]“親水性膜は、膜担体及び親水性被膜を含み”;[2]公开了亲水性涂层。 |
| 特征D:复合金属氧化物 (Ti/Zr/Sn/Al + Si) | [未公开] D1仅提到使用有机小分子化合物(如二胺、氨基酸等)与残余酰氯反应,未涉及硅与Ti/Zr/Sn/Al复合金属氧化物。 | [实质公开/部分公开] 参见 [2]“無機部分は、金属酸化物オリゴマーである”;[2]“金属酸化物は、酸化ケイ素、酸化チタン...酸化ジルコニウム...及び/又はそれらの混合物”。公开了Si与Ti/Zr等的混合金属氧化物。 |
| 特征E:含有与M结合的亲水基有机化合物 | [未公开] D1的亲水化合物直接与聚酰胺层残余酰氯结合,不含与复合氧化物中金属结合的结构。 | [未公开] D2仅公开了有机硅烷(如丙烯酸基/环氧基硅烷)与金属氧化物缩合,未公开含有亲水基有机化合物与氧化物中M(Ti/Zr等)特定物理/化学(配位/螯合)结合。 |
| 特征F~K:复合金属氧化物与有机物形成化学式6结构(含M、Si、$R^6$、$R^7$) | [未公开] D1无此金属与有机物形成的特异性配位/结合结构及化学式6。 | [未公开] D2虽然使用了有机硅烷和金属氧化物(如TEOS+有机硅烷),但其结构为硅氧网络,未公开具有化学式6所示的由M(Ti/Zr/Sn/Al)直接连接 $R^7$ 官能团与硅氧链段结合的特定复合结构。 |
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## 三、 对比文件公开情况详细分析
### 1. 对比文件 D1(JP2010240651A)
* **公开号:** JP2010240651A
* **技术方案:** D1公开了一种具有优异抗污染性能的选择性分离复合膜。其通过在微孔支撑体(如聚砜)上界面重合形成聚酰胺层,然后利用聚酰胺层表面残余的酰氯基团,与含有至少一个伯胺/仲胺及至少一个亲水基(如羟基、磺酸基等)的有机化合物发生共价键合,形成亲水性涂层。
* **比对分析:**
* **公开了:** 特征A(多孔支撑体)、特征B(聚酰胺分离活性层)、特征C(亲水涂层/钝化层)。
* **未公开:** 特征D、E、F、G、H、I、J、K。D1的涂层完全是有机小分子/聚合物共价接枝在聚酰胺表面,不涉及任何含Si及Ti/Zr/Sn/Al的无机/复合金属氧化物网状结构,更无化学式6的结合形态。
### 2. 对比文件 D2(JP2010534557A)
* **公开号:** JP2010534557A
* **技术方案:** D2公开了一种包含膜载体和亲水性涂层的膜,涂层包含共价键合的无机-有机杂化材料,无机部分为金属氧化物寡聚物(由硅、钛、铝、锆等的正硅酸酯/金属醇盐与官能化三烷氧基硅烷如环氧基/丙烯酸基硅烷共缩合制备)。
* **比对分析:**
* **公开了:** 特征A(膜担体/多孔支撑体)、特征B(分离层/膜)、特征C(亲水涂层)、特征D(公开了包含Si以及Ti、Zr、Al等金属氧化物的杂化材料/复合金属氧化物)。
* **未公开:** 特征E及F~K。D2中的有机成分主要是作为交联基团的有机硅烷(如环氧/丙烯酸硅烷),其作用是在紫外光或热作用下发生开环或自由基聚合交联。D2并没有公开专门包含与Ti/Zr/Sn/Al发生物理/化学结合(如螯合配位)的亲水性有机化合物,也没有公开或隐含形成如**化学式6**所示的特定金属-有机结合结构。
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## 四、 最接近对比文件的选择及创造性分析
### 1. 整体解决的技术问题与技术效果对比
* **目标专利:**
* *技术问题:* 解决反渗透膜在长期运行中易发生膜污染(Fouling)及耐氯性差的问题,同时避免多层涂覆导致膜厚度增加和通量(Flux)大幅下降的矛盾。
* *技术效果:* 通过单一超亲水涂层,在显著提高脱盐率和防污/耐氯性能的同时,保持良好的水通量(接触角可低至约 $23.6^\circ$)。
* **D1 (JP2010240651A):**
* *技术问题:* 解决反渗透聚酰胺复合膜的溶质吸附污染(Fouling)问题。
* *技术效果:* 保持高脱盐率和通量的同时提高抗污染性能。
* **D2 (JP2010534557A):**
* *技术问题:* 解决疏水性膜通量低、易污染以及涂层耐洗涤稳定性差的问题。
* *技术效果:* 提供高通量、强附着力且具有调控孔径能力的亲水涂层。
### 2. 最接近对比文件的确定:**D1 为首选最接近对比文件**(D2 可作为备选)
* **以 D1 为最接近对比文件的理由(首选):**
* **技术领域与膜类型高度重合:** D1 与目标专利同属于**聚酰胺反渗透复合分离膜(RO膜)**领域,结构完全一致(支撑层+界面聚合聚酰胺层+表面改性涂层)。
* **解决的问题一致:** 均致力于解决反渗透膜在水处理过程中的耐污性与通量/脱盐率平衡问题。
* **以 D2 为最接近对比文件的理由(备选):**
* **材料体系较接近:** D2 采用了“Si与Ti/Zr/Al的无机-有机杂化复合金属氧化物”作为涂层材料,在技术手段的化学本质上与特征D有相似之处。但 D2 的膜类型多为微滤/超滤膜(如高分子聚乙烯/PVDF膜),非典型的三层反渗透(RO)复合膜。
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## 五、 无效请求中最薄弱的技术特征与无效策略
如果以 **D1** 为最接近的对比文件(结合 D2):
### 1. 区别特征
与 D1 相比,目标专利权利要求1的区别特征在于:**特征D、E、F、G、H、I、J、K**(即超亲水层采用了含 M(Ti/Zr/Sn/Al) 与 Si 的复合金属氧化物,并且该氧化物与含亲水基的有机化合物形成了如**化学式6**所示的物理/化学结合结构)。
### 2. 目标专利最薄弱的技术特征(突破口)
目标专利中最薄弱、最容易被攻破的技术特征是:**特征 D、E 中“复合金属氧化物与含亲水基有机化合物的配位/混合”以及形成“化学式6”的显而易见性/常规实验选择。**
* **薄弱点分析:**
1. **化学式6本质上是“溶胶-凝胶(Sol-Gel)法中前体反应的自然产物”:**
目标专利说明书制备实施例2显示,该层是由原硅酸四乙酯(TEOS)、四氯化钛($\text{TiCl}_4$)与钛试剂(4,5-二羟基-间苯磺酸二钠盐)在酸性条件下溶胶-凝胶反应形成的。在溶胶-凝胶化学中,多元酚类(如钛试剂中的邻二羟基)极易与高价金属离子(Ti⁴⁺, Zr⁴⁺, Al³⁺)发生强烈配位螯合,而硅醇基(Si-OH)与金属醇盐/羟基水解缩合形成 Si-O-M 键是公知的常识。**化学式6仅仅是用化学结构式对这种已知配位/缩合反应产物进行的客观表达**。
2. **D2 已经给出了组合教导:** D2 已经明确教导了在膜表面使用包含 Si 和 Ti/Zr/Al 的杂化金属氧化物溶胶涂层来提高亲水性和耐洗涤性。
3. **技术效果的可预期性:** 钛试剂(Tiron)作为金属 Ti 的显色/螯合剂是本领域公知常识。为了将有机亲水基团(如磺酸基)牢固锚定在无机网络中,本领域技术人员有动机引入具有金属螯合能力的亲水有机物(如钛试剂)。
### 3. 进一步的对比文件检索策略(针对特征 F~K 的精准打击)
为了彻底无效权利要求1,下一步检索应重点补强**“含 Si-Ti/Zr 复合氧化物与多元酚/磺酸类螯合剂(如钛试剂)形成的杂化网络涂层”**在前技术中的应用,具体策略如下:
1. **关键词组合检索(聚焦溶胶-凝胶与表面涂层领域):**
* **中文关键词:** `反渗透` / `分离膜` / `亲水` + `二氧化硅` / `钛` / `锆` + `钛试剂` / `邻苯二酚` / `螯合` + `溶胶凝胶`
* **英文关键词:** (`reverse osmosis` OR `membrane`) AND (`sol-gel` OR `hybrid`) AND (`titanium` OR `silica` OR `titania`) AND (`tiron` OR `catechol` OR `chelating agent` OR `dihydroxybenzene`) AND (`hydrophilic` OR `antifouling`)
2. **重点 IPC/CPC 分类号限定检索:**
* `B01D69/12`(混合或复合膜)
* `B01D71/02` / `B01D71/70` / `B01D71/06`(含无机物、硅树脂或有机无机复合材料的分离膜)
* `C09D183/04` / `C09D5/00`(含硅/钛杂化涂料)
3. **非专利文献(NPL)与期刊追溯:**
* 检索优先于优先权日(**2012年3月16日**)发表的无机-有机杂化涂层论文(重点查看 *Journal of Membrane Science*, *ACS Applied Materials & Interfaces*, *Langmuir*, *Water Research*)。
* 重点关注在聚酰胺 RO 膜或高分子膜表面利用 **Catechol-Ti / Catechol-Si(儿茶酚-金属配位化学,如多巴胺类似物或钛试剂)** 构建超亲水防污涂层的文献。
<ElicitationsGroup message="如需进一步深化此案的无效攻防,请选择以下方向:">
<Elicitation label="基于上述检索策略生成具体数据库检索式" query="请基于上述检索策略,针对 PatentSight / Google Patents 数据库生成具体的英文与中文高级检索式。"/>
<Elicitation label="拟写针对权利要求1的完整创造性无效理由书框架" query="请以 D1 为最接近对比文件,结合 D2 及公知常识,拟写一份针对目标专利权利要求1的完整创造性无效宣告理由书框架。"/>
</ElicitationsGroup>
根据权利要求1所述的反渗透分离膜,其中,所述复合金属氧化物具有介孔结构。
根据权利要求1所述的反渗透分离膜,其中,所述复合金属氧化物具有空心管型介孔结构。
根据权利要求3所述的反渗透分离膜,其中,所述空心管型介孔结构通过物理或化学结合包含含有亲水基的有机化合物。
根据权利要求1所述的反渗透分离膜,其中,所述含有亲水基的有机化合物的亲水基为选自磺酸盐、硫酸、羧酸盐、羧酸、磷酸盐、磷酸和羟基(OH)中的至少一种。
根据权利要求1所述的反渗透分离膜,其中,所述含有亲水基的有机化合物包含选自羟基(OH)、氨基和磷酸根中的至少一种官能团;该官能团可以与所述由化学式6表示的结构中的Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III)形成物理或化学结合。
根据权利要求1所述的反渗透分离膜,其中,所述含有亲水基的有机化合物是可以与所述由化学式6表示的结构中的Ti(IV)、Zr(IV)、Sn(IV)或Al(III)形成配位键的螯合剂。
根据权利要求1所述的反渗透分离膜,其中,所述含有亲水基的有机化合物为选自以下化合物中的至少一种:1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸钠、1,2-二羟基-3-磺酸钠、译1,2-二羟基-4-磺酸钠、1,2-二羟基-5-磺酸钠、1,2-二羟基-4-氯苯-3,5-二磺酸钠、译1,2-二羟基-6-氯苯-3,5-二磺酸钠、1,2-二羟基苯-3,5-二磺酸、1,2-二羟基-3-磺酸、译1,2-二羟基-4-磺酸、1,2-二羟基-5-磺酸、1,2-二羟基-4-氯苯-3,5-二磺酸、1,2-二羟基-6-氯苯-3,5-二磺酸、1,2-二羟基苯-3,5-二甲酸钠、1,2-二羟基-3-甲酸钠、译1,2-二羟基-4-甲酸钠、1,2-二羟基-5-甲酸钠、1,2-二羟基-4-氯苯-3,5-二甲酸钠、译1,2-二羟基-6-氯苯-3,5-二甲酸钠、1,2-二羟基苯-3,5-二甲酸、1,2-二羟基-3-甲酸、译1,2-二羟基-4-甲酸、1,2-二羟基-5-甲酸、1,2-二羟基-4-氯苯-3,5-二甲酸、1,2-二羟基-6-氯苯-3,5-二甲酸、1,2-二羟基苯-3,5-二磷酸钠、1,2-二羟基-3-磷酸钠、译1,2-二羟基-4-磷酸钠、1,2-二羟基-5-磷酸钠、1,2-二羟基-4-氯苯-3,5-二磷酸钠、译1,2-二羟基-6-氯苯-3,5-二磷酸钠、1,2-二羟基苯-3,5-二磷酸、1,2-二羟基苯-3-磷酸、1,2-二羟基苯-4-磷酸、1,2-二羟基苯-5-磷酸、1,2-二羟基-4-氯苯-3,5-二磷酸、译1,2-二羟基-6-氯苯-3,5-二磷酸、双十六烷基磷酸酯、单十二烷基磷酸酯和四氟乙烯-全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯磺酸共聚物。