水性聚氨酯涂料是以水为分散介质的涂料，对环境无污染、不易着火和中毒、节省资源和能源的涂料，因此受到用户的普遍欢迎，已在汽车、家具、建筑等工业部门获得实际应用。关于水性聚氨酯的分类、制备方法以及性质等参看本书第12章。

6.11.1 水性聚氨酯涂料类型

水性聚氨酯涂料有聚氨酯乳液、聚氨酯分散体以及水溶性聚氨酯，根据结构、原料、用量以及合成方法的不同，可制得从乳液到水溶性的多种水性聚氨酯涂料，各类型水性聚氨酯涂料的特性见表6-27。

     表6-27 各类型水性聚氨酯涂料的特性

6.11.2   水溶性聚氨酯涂料

水溶性树脂涂料的应用始于20世纪60年代初。制备水溶性树脂的关键在于将各种亲水性基团引入树脂骨架中，使树脂中所含的亲水性基团和疏水性基团达到平衡并略占优势，从而使树脂获得水溶性。按照这一原理，目前已制得非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型四大类水溶性树脂。

6.11.2.1 聚氨酯阳极电泳涂料

阳极电泳涂料都是带阴离子的水溶性涂料，它所用的树脂几乎全是带羟基的阴离子型酸性树脂，用碱中和而成水溶性的，以水溶性聚氨酯树脂改性环氧树脂为基料，均可制得聚氨酯阳极电泳涂料。

首先制备以干性油和中干性油为基础的顺酐化油，其酸值为140~160mgKOH/g，粘度为30s（60%二甲基甲酰胺的溶液，用B2-4粘度杯测定），在130℃用二异氰酸酯和过量的二元醇反应，直至二异氰酸酯完全反应为止(大约需1h左右)，制得含有氨基甲酸值键的多元醇。将这种多元醇和顺杆化油在145℃反应，直至酸值降低到55mgKOH/g时，降温到80℃，用三异胺中和pH值为7.4~7.5，这样便可制得固含量为55%的聚氨酯醇酸树脂水溶液（含有部分乙二醇丁醚）,电沉积的条件是15V2min，所得涂料150℃烘烤30min.

应用封闭型异氰酸酯和三羟甲基丙烷改性的顺酐化油以及水溶性丙烯酸树脂等，可制成多种阳极电泳涂料。

6.11.2.2 聚氨酯阴极电泳涂料

阴极电泳涂料都是带阳离子的水溶性涂料，在水中是带正电荷的，制备这种树脂的关键就是把COO转换成含氮的阳离子。通常采用含（叔）胺基的二元醇或含（叔）胺基的二胺作为扩链剂，将叔胺基引入聚氨酯树脂中，然后用烷基化试剂胺化或用适当的酸质子化，以使其聚合物骨架含有能离解成阳离子的基团，以制得不同类型的聚氨酯阴极电泳涂料。

利用环氧基和叔胺、含封闭异氰酸酯的叔胺、丙烯酸烯丙基酯、二甲基乙醇胺以及二异氰酸酯的加成物等，均可使含氧基的聚合物季胺化，在其形成的相应的链节中以NR形式存在的氮含量应超过20%，以便获得良好的水溶性。又如用二聚亚油酸与二乙烯三胺的缩合物，醚化邻磺酰苯酰亚胺和TDI的加成物或预聚体相反应，残余异氰酸酯用乙醇封闭，加入少许醋酸酸化，使其获得满意的水溶性，加入锶黄调匀后，即可同时进行电泳涂装，其涂膜具有优异的耐腐蚀性能。

聚氨酯电泳涂料其综合性能优异，受到各国涂料行业的普遍关注，尤其是聚氨酸阴极电泳涂料在汽车工业中的成功应用，更引人注目。

6.11.3 水性与溶剂涂料物性比较

水性聚氨酯的图料品种不断发展，以前热塑性水性聚氨酯涂料的物性比溶剂性聚氨酯涂料要差，特别是耐溶剂性。目前制备成功交联剂的水性聚氨酯涂料其物性与耐溶剂性却接近溶剂型聚氨酯涂料，它们之间的物性比较见表6-28.

表6-28交联型与热塑型聚氨酯乳液与溶剂型聚氨酯胶膜的性能比较[7