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多年前，很多人認為雙組分水性聚氨酯涂料是難以實現(xiàn)的。一個重要原因是人們認為多異氰酸酯中的NCO基團會與水反應生成聚脲，同時生成CO2，而難以得到致密的漆膜。但Bayer的化學師在實踐中發(fā)現(xiàn)某些多異氰酸酯在水中可以長時間穩(wěn)定存在，在多異氰酸酯液滴與水的界面上會形成一層具有臨時性保護作用的聚脲薄膜，這一薄膜的存在可以較長時間阻止多異氰酸酯與水的進一步反應，從而使雙組分水性聚氨酯涂料技術可能得以實現(xiàn)。進一步的研究表明，將某一親水改性的HDI 三聚體分散在水中，經(jīng)過7 h 后，-NCO的保留率仍然大于90 %。
雙組分水性聚氨酯涂料的成膜機理與一般的聚合物乳液涂料如丙烯酸乳液的成膜有很大的區(qū)別，同時與溶劑型聚氨酯涂料的成膜機理也完全不同。圖1 為雙組分水性聚氨酯涂料的固化成膜示意圖。
圖1 雙組分水性聚氨酯成膜過程
由圖1可見，在雙組分水性聚氨酯涂料的成膜過程中，多異氰酸酯在前期并沒有過多的與多元醇或水發(fā)生化學交聯(lián)反應，一直到大部分水分蒸發(fā)后，乳液與固化劑粒子相互接觸并擠壓，此時多元醇中的羥基以及殘余的水開始大量地與固化劑中的-NCO基團發(fā)生化學反應。由此可知，雙組分水性聚氨酯涂料適用期的表現(xiàn)形式與雙組分溶劑型聚氨酯涂料可能是完全不同的。很多時候，雙組分水性涂料體系的黏度變化會一直保持在遠遠低于初始黏度2倍的范圍內(nèi)，這就意味著，在溶劑型涂料中行之有效的通過黏度上升判斷適用期的方法，在雙組分水性聚氨酯體系中是不適用的。實際上，我們需要通過測試漆膜某些性能（如光澤、霧影、硬度、耐化學品性等）的突變點來判斷其適用期。
另一個需要注意的問題是：如何確定雙組分水性聚氨酯涂料中-NCO與-OH的比值。一般來說，多異氰酸酯與多元醇的反應速度比與水反應更快，但兩者仍然具有競爭關系。為了補償多異氰酸酯和水的副反應而產(chǎn)生的損失，一般使用過量的多異氰酸酯，-NCO/-OH比率會選擇1.5~3.0。通常-NCO/-OH比例越高，涂膜的耐化學性越好，但干燥時間越長，成本越高。一般情況下，-NCO/-OH的比例控制在1.5左右，這樣就能得到最佳的性價比。
