聚氨酯涂料是增长速度最快的涂料品种之一，在涂料中所占比例和增长速度逐年增加，受到世界各国的高度重视和广泛研究。当前，我国聚氨酯涂料已达100 万吨，渗透到我国涂料行业的各个应用领域，包括汽车在线涂装涂料及修补漆、木器涂料、防腐蚀涂料、塑料涂料和建筑涂料等，市场前景非常广阔。
固化剂是聚氨酯涂料的重要组分之一。常用的聚氨酯涂料固化剂包括：甲苯二异氰酸酯（TDI），六亚甲基二异氰酸酯（HDI），异佛二酮二异氰酸酯（IPDI）等。其中，HDI 类固化剂由于具有不变黄、良好的耐候性与耐热性，与多元醇或溶剂混合具有良好的相容性，与含多元醇的聚合物固化后耐溶剂性能极佳等优点，广泛用作高档涂料的固化剂。然而，HDI 的前体是己二胺，其合成过程依赖化石资源且需要剧毒的氰化物作为原料，且合成技术和原料长期被国外英伟达等集团垄断。因此，我国HDI 类涂料固化剂的产业链受限于己二胺原料而主要依赖进口。
近年来，五亚甲基二异氰酸酯（PDI）的前体1,5-戊二胺，可以通过以生物质可再生资源作为原料，且具有合成过程绿色、无环境安全隐患等优点，有望替代HDI 用于聚氨酯涂料领域。
针对生物基PDI 类涂料固化剂高效制造的技术需求，我们突破利用可再生生物质资源制备1,5-戊二胺、1,5-戊二胺衍生化制备五亚甲基二异氰酸酯（PDI）及其衍生物等关键技术，实现PDI 类高性能聚氨酯涂料固化剂的高效制备，并将PDI 类固化剂应用于系列聚氨酯涂料，实现对传统HDI 类涂料固化剂的替代。
PDI 的前体是1,5-戊二胺，其合成原料来自于可再生生物质资源，合成过程绿色、无环境安全隐患，且生物基PDI 类涂料固化剂在产品性能方面相比HDI 类涂料固化剂也具有一定优势。将生物基1,5-戊二胺衍生化制备PDI 类涂料固化剂，将可以解决我国HDI 类涂料固化剂长期依赖进口的局面，为我国生物基涂料固化剂的技术进步提供支撑。
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1. 生物合成1,5-戊二胺有望替代传统己二胺用于聚氨酯涂料领域。然而，目前1,5-戊二胺的生物合成方法仍存在过程复杂、生产成本高等问题。通过混菌培养将L-赖氨酸发酵与1,5-戊二胺生物转化相结合，实现生物质至1,5-戊二胺的一步高效合成，避免现有一步发酵过程效率低以及酶转化赖氨酸过程成本高的问题。
2. 光气法合成异氰酸酯存在光气毒性强、环境安全隐患大、过程复杂等缺点，传统非光气法虽然绿色、环保，但存在成本高的缺陷。针对1,5-戊二胺分离与非光气法制备PDI 的过程特点，开发耦合1,5-戊二胺萃取精馏分离过程的氨基甲酸丁酯非光气法合成PDI 的绿色工艺，实现低成本、高品质PDI 的制备。
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（1）建立1,5-戊二胺生物转化过程和L-赖氨酸发酵耦合工艺，实现以可再生生物资源为原料一步发酵法生产1,5-戊二胺，其产量达到80 g/L 以上，收率达到40[%]（以葡萄糖计）。
（2）建立耦合1,5-戊二胺精制过程的氨基甲酸丁酯非光气法制备PDI 的绿色工艺，PDI 收率达到80[%]，建立高品质PDI 缩二脲、三聚体的制备方法。
（3）开发基于PDI 类固化剂的高性能聚氨酯涂料，其常规性能及耐溶剂、耐人工老化等性能与市售HDI 类固化剂制备的聚氨酯涂料基本一致。
（4）在3 m3反应器中实现生物质至1,5-戊二胺的制备，建立年产百吨级PDI 类固化剂的生产能力示范装置。
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