隨著各國對環境的日益重視以及對揮發性有機溶劑排放的嚴格限制，以水性涂料為代表的低污染型涂料得到了迅速發展，水性聚氨酯涂料就是其最受矚目的代表之一。水性聚氨酯涂料是以水作為溶劑，將聚氨酯樹脂分散于水中而形成的一種涂料，體系中無或很少存在機溶劑，具有氣味小、不污染環境、節能、施工方便等優點，將聚氨酯涂膜的附著力強、硬度高、耐溶劑性好、耐磨蝕等優點與水性聚氨酯涂料的低揮發性有機化合物(VOC) 含量相結合，更適合日益嚴格的環保要求，受到人們的高度重視,成為當今世界上發展速度最迅速的涂料品種之一。

水性聚氨酯涂料的特點

    水性聚氨酯涂料是目前涂料業中增長速度最快的品種之一，它是以水為分散介質，以水性聚氨酯樹脂為基礎配制的涂料，大大減少了揮發性有機溶劑的使用，減了對環境的污染，某些性能甚至超過了溶劑型涂料；可以與其它水性分散體混合，相互促進，取長補短；可以根據需要調整配，適應面廣。此外, 它還有以下突出的特點：

    (1) 水性聚氨酯涂料對金屬、木材、混凝土及塑料等表面有良好的附著力，且耐沖擊性和抗磨性能良好。尤其是脂肪族聚氨酯水性涂料，各項性能與溶劑型聚氨酯涂料相當，且耐候性好；

    (2) 與其他乳膠涂料相比，低溫成膜效果好，不需要成膜助劑；也不需要外加乳化劑、分散劑或增塑劑等；

    (3) 易于通過固化劑和交聯劑進行改性來提高抗化學性和耐溶劑性, 改進耐水性, 可提供高光澤涂膜，對各種顏料包括金屬顏料有良好的適應性；

    (4) 聚氨酯分子具有可裁剪性，結合新的交聯技術可有效控制聚氨酯涂料的組成和結構，為改進其綜合性能提供更為寬廣的途徑。水性聚氨酯的這些優點使之成為目前世界發展最快的涂料之一。

水性聚氨酯涂料的種類
    水性聚氨酯涂料種類很多, 一般分為單組份水性聚氨酯涂料、雙組份水性聚氨酯涂料和復合型改性水性聚氨酯。

    (1)單組份水性聚氨酯涂料

    單組份水性聚氨酯涂料有很高的斷裂長率、交聯度低, 并且可以常溫干燥，是以水為分散介質，以水性聚氨酯為基料的涂料。相比與傳統的溶劑型聚氨酯涂料，其硬度和光澤稍低，而且耐溶劑性能也不好。一般通過改性(尤其是交聯改性)來提高其各項性能，經過交聯改性后，水性聚氨酯涂料具有良好的機械性能、耐老化性、貯存穩定性、耐水性及耐溶劑性，與傳統的溶劑型聚氨酯涂料相比其各項性能均有提高。單組份水性聚氨酯主要包括單組份線型水性聚氨酯和單組份交聯型水性聚氨酯。單組份線型水性聚氨酯具有線性大分子結構，很少含支鏈。其擁有很高的斷裂伸長率，但產品的耐水性和耐溶劑性較差，可以在通常的條件下干燥，無需強制干燥和烘干。與之相比，單組份交聯型水性聚氨酯在強度、硬度、耐水性、耐溶劑性等方面都有了較大提高，但其斷裂伸長率略顯不足，為了彌補這個缺陷，可對其進行如下改性：利用多元醇或多異氰酸酯進行交聯；封閉異氰酸根法；外加交聯劑法。

    單組份涂料可直接使用，但有些單組份涂料性能較差，不能滿足需要，必須添加交聯固化劑，組成雙組份涂料。

    (2) 雙組份水性聚氨酯涂料

    雙組水性分聚氨酯涂料一般由含(-NCO)基的多異氰酸酯固化劑和含(-OH)基的水性多元醇組成, 具有附著力強、成膜溫度低、硬度大、耐候性、耐磨性以及耐化學品好等優越性能。在使用前將兩組分混合發生化學反應而交聯成膜。其基本原理如下：

異氰酸根+ 聚酯(醚)多元醇→氨基甲酸酯

    雙組份水性聚氨酯涂料的性能也有不足之處，聚氨酯分子中親水離子基團的引入，羥基組分或水分散多異氰酸酯分子中采用表面活性劑，均會導致涂膜對水的敏感性；水汽在成膜過程中產生的CO₂氣泡殘留在涂膜中導致涂膜起泡、縮孔和失光；由于體系具有很大的表面張力大而導致對基材和顏料潤濕性差；水性涂料對鐵質基材可能引起的“閃蝕”等。今后應加強復合型水性聚氨酯的研究，在聚氨酯鏈上引入氟、硅等具有特殊功能的分子結構，使涂膜具有更多、更強的功能性。

    (3) 復合型水性聚氨酯

    含硅水性聚氨酯涂料
    有機硅結構中含有Si-O鍵，其鍵能高達422.2 kJ/mol，硅氧烷的分子體積大，內聚能密低，有良好的疏水、耐磨等性能。將有機硅引人聚氨酯材料中使改性后的材料兼具有硅和聚氨酯兩者的優異性能，提高了材料的耐熱、耐寒、憎水防潮性、耐磨、電絕緣性等性能，擴大了聚氨酯材料的使用范圍，具有很好的發展前景。

    含氟水性聚氨酯涂料

    氟具有強的電負性，吸電子能力強，使C- F鍵極化性的可能性很低；含C-F 鍵的高分子聚合物分子間作用力較低，使得含氟聚合物具有強的拒水拒油的特性以及較低的表面自由能。如果將含氟高分子聚合物引入水性聚氨酯中，既能賦予涂膜耐化學品、耐磨性、耐熱、高耐候性、低表面能、防霉阻燃、拒油和拒水等優異性能，同時又極有可能消除因對水性聚氨酯進行親水改性而導致涂膜耐水性下降的弊病。