聚氨酯产品大量用于高性能涂料。多年来的成功来自于聚氨酯链带来的突出性能，如好的耐溶剂性和机械性能（硬度/柔韧性的平衡），在不同基材上有非常好的附着力，室温下快速成膜和干燥的性能。如果在聚合物组合物中不含芳香族结构，它们还会有非常好的耐候性。这些特性使得基于聚氨酯的涂料在需要有高质量的涂膜外观和耐性的应用领域成为理想的候选物(如作为汽车修补漆和OEM涂料)。

在过去的几十年，溶剂型涂料已在市场上占据了主导地位。然而，随着在大多数国家有关VOC排放的更严厉的法规出台，迫使涂料生产商和原材料供应商研制新技术来替代溶剂型聚氨酯产品，它们更环保但能提供同样水平的性能。因而，在20世纪80年代末出现的水性聚氨酯涂料（单组分和双组分体系），现已应用在许多方面。

双组分水性聚氨酯：

技术挑战

双组分水性聚氨酯体系在30年前真的是一项技术挑战，看上去似乎无法征服。对于双组分水性聚氨酯体系,未封闭的多异氰酸酯固化剂分散在含有多羟基组分（多元醇（类似于溶剂体系），水和共溶剂去除后就能形成聚合物网络结构（图1）。挑战在于要避免多异氰酸酯相和水在“合理”时段内发生重要的副反应，这个“合理”的时段是指要有充分的时间让施工人员配漆和施工。幸运的是，由于NCO基团与含有伯羟基官能团多元醇的反应快于与水的反应，如表1所示，从而避免了这种问题的发生。

固化剂的乳化可通过常规的疏水性多异氰酸酯的高速剪切混合得到。然而，这种方法需要特殊的设备；首选的方法是用适当的表面活性剂体系来对多异氰酸酯进行改性，当其加入水性介质时能达到“自发乳化”的效果。当两种不能混溶的液体放到一起时自发乳化发生，不需要额外的能量（搅拌和温度）就能得到乳液，如图2所示。有关“油”相进入水的自发乳化的机理的知识还不完整，为了能更好的理解这个过程和有关的参数，仍然需要进行透彻的研究。通常认为自发乳化是有机溶液通过表面活性剂生成双分子层结构（层相或泡状），当摇动时导致乳液的形成2。

虽然水性涂料技术代表了目前汽车行业底漆和底涂层的最新工艺水平，但用作透明清漆仍有局限性，目前仅仅只有很少的市售体系可以获得。这是由于最初研制的体系的局限性：由于水的挥发导致较慢的成膜速度，固化剂对水的敏感性，表面缺陷（针孔，微泡），等等3。然而，新一代的原材料和特殊的亲水性多异氰酸酯能帮助我们克服大多数的缺点，这样就能设计出高性能体系，这种体系在最终性能方面能真正与常规的溶剂型体系相竞争。

本文的目的是对在汽车涂料行业使用的不同代的溶剂型透明清漆的性能（设计用于OEM和汽车修补漆的丙烯酸三聚氰胺涂料和双组分溶剂型聚氨酯涂料）和使用双组分水性体系获得的性能进行比较。

实验

配方和涂料制备

表2描述了研究的不同类型的透明清漆及其固化条件。清漆A是市售的酸催化丙烯酸/三聚氰胺体系。对应预双组分溶剂型聚氨酯体系的透明清漆B(高温烘烤体系)和C(低温烘烤体系)是分别设计用于OEM涂料和汽车修补漆的。本研究中，透明清漆B考虑作为耐磨性方面的参考物：事实上，以前在我们实验室的工作显示使用透明清漆B经过1,500小时的加速气候条件(老化试验仪)试验，再经过汽车清洗试验后的失光率保持在20%以下。透明清漆D(低温烘烤体系)是基于双组分水性配方的涂料，这种配方是专门为满足汽....