概述
乳胶漆和环氧漆是目前墙面漆和地坪漆中的主流技术。随着市场对建筑涂料性能要求的提高，聚氨酯涂料也在高性能建筑漆领域得以应用，双组份脂肪族聚氨酯涂料以其卓越的耐候性、耐化学品性、刚柔相济性、耐磨及抗划伤性能而成为高性能墙面及地坪漆的技术。然而，传统的溶剂型聚氨酯涂料的性能虽优，但其较大的气味、较高的挥发性有机化合物含量，及易燃易爆的特性，限制了该技术的使用，尤其是室内应用。创新的双组份水性聚氨酯技术和聚天门冬氨酸酯技术贴合了市场的发展趋势，即：高性能、环保及高效率。
水性聚氨酯技术可应用于地坪漆和墙面漆。对于地坪漆，双组份水性聚氨酯主要作为面漆使用，用于保护诸如无溶剂环氧及聚氨酯中涂，提供更好的耐磨性、耐化学品性和耐候性，适合的应用场合包括：办公室、大堂、展示厅、仓库、超市、学校、球场及车间等。对于墙面漆，双组份水性聚氨酯可称得上是一种具有功能性的高性能面漆，可实现易清洁、抗沾污、耐酸雨及抗涂鸦等性能，内外墙均适合使用，还能作为质感漆及素混凝土的罩面清漆。
双组份水性聚氨酯的基本原理
双组份水性聚氨酯的反应
生成聚氨酯的主要反应是异氰酸酯基团和多元醇的羟基之间的反应，如图1所示。
异氰酸酯也会与水反应，首先生成胺并释放出二氧化碳气体，随后胺再迅速与另一个异氰酸酯基团反应生成脲。图2显示了异氰酸酯与水的反应。
在双组份聚氨酯体系中，既然异氰酸酯基团会与水发生反应，我们该如何实现水性化呢?研究表明：常规的脂肪族聚异氰酸酯具有疏水性，与水的反应非常缓慢。当它与水混合时，它与水会分层，而在与水接触的界面会生成聚脲薄膜从而进一步将聚异氰酸酯与水隔离，从而实现在水中具有数小时的稳定时间，这就为实现双组份聚氨酯的水性化创造了条件。图3展示了聚异氰酸酯在水中的状态。
双组份水性聚氨酯涂料的性能
刚柔相济
固化后的聚氨酯漆膜中含大量的氨酯键和脲键，它们会在高分子链段间形成氢键。在外力作用下氢键会断开并与其它成键基团重新键合，这正是聚氨酯漆膜刚柔相济的原因所在，这也是双组份水性聚氨酯漆膜具有优异耐磨性和抗划伤性的重要原因。尤其是对于地坪漆等应用，抗划伤性是衡量面漆品质的重要指标。然而长期以来，抗划伤性的测试方法和标准没有在地坪业内得到共识，很多时候仅仅通过指甲刻划来感知，这显然不具备重现性和标准性。一种可行的方法参考GB/T 9279/ ISO 1518进行测试(方法1)，即用指定的测试探头以30-40mm/秒的速度，在不同的加载下划过样板(运行距离65mm)，加载重量通常在100~2000g，通过记录漆膜划破时的加载重量来判别漆膜抗划伤性的好坏。该方法以漆膜“划破”来判别抗划伤性是否符合实际情况，目前在业内还有一定异议。另一种测试抗划伤性的方法(方法2)是选用标准的0000号柔性砂纸，在不同的加载下往复划擦样板，目前常使用335克和900g两种加载，分别往复划擦20次及10次，然后通过测定漆膜的光泽变化来判别抗划伤性。该方法与实际中的抗划伤要求比较接近，但目前还需要进一步规范测试的砂纸、流程及设备。基于上述两种方法进行测试，优选的双组份水性聚氨酯具有极佳的抗划伤性，一部分测试数据如表3所示。
易清洁性
地坪和墙面会经常接触到不同的污染物，能实现轻易的清理干净这些污染物是市场所期望的性能。评估易清洁性首先要对污染源进行筛选。在测试中我们选择了日常生活工作中时常会遇到的饮料、调味品、白板笔、儿童水彩笔及蜡笔，苛刻条件下，还会测试永久性记号笔。双组份水性聚氨酯具有优异的易清洁性，可以用不同的清洁方法清除掉各类污染物，即使已经有了数日的污染。表4列出了抗沾污测试结果。
耐沾污性
外墙上经常可以发现雨后残留的黑色污染痕，这是由于雨水将污染物带到墙面后，夏日的高温使得漆膜软化，将污染物牢牢抓在漆膜表面，不易被清除，从而影响美观。双组份水性聚氨酯漆膜通过化学交联而形成，具有较高的玻璃化转变温度，因而在夏日阳光的高温下不会软化，从而避免污染物与漆膜的牢固附着。而具有一定亲水性的漆膜也会使雨水能够均匀浸润到整个漆面，并均匀冲刷附在其表面的灰尘等污染物，起到清洁表面的作用。基于这两方面因素，双组份水性聚氨酯涂料的耐沾污性能优异。
防霉/抗藻性能
对于在如浴室、食品加工厂等场所应用的涂料，其防霉性能经常会被提及，此时会通过在涂料配方中添加防霉剂和抗藻剂来强化这方面的性能。表5显示了如下实验数据：将防霉剂和抗藻剂分别加入到单组份乳胶漆和双组份水性聚氨酯中，用水冲淋漆膜2天、10天和20天后，分别测试漆膜中防霉剂和抗藻剂的残留量。
实验结果显示，双组份水性聚氨酯的热固性漆膜可以在水冲淋后保留更多的防霉剂和抗藻剂，这也就意味着漆膜更耐用。
抗热轮胎痕
对于停车场地坪漆，非常的关注抗热轮胎痕的性能。当车辆长期行驶后，通常轮胎会发热，轮胎中的增塑剂容易迁移到橡胶表面，在有压力的情况下，黑色的轮胎痕就很容易残留在地坪漆上。为模拟这种状况，我们采用了如下的测试方法：在4*4cm2的轮胎试件上施加60kg的压力，在常温下放置一天，然后在50ºC下放置3天，然后检查漆膜表面残留的轮胎印迹情况，如残留有胎痕，继续用酒精擦拭，检查清除的情况。图14显示了不同交联密度的双组份水性聚氨酯涂料的测试结果。方案2是基于B95和AS1的涂料配方，这是一个高交联密度的方案，显示出好的抗热轮胎痕的性能。测试中使用的不同聚氨酯涂层，均能用酒精清除掉上面残留的轮胎痕迹，这与我们的基本推断相符，即：具有较高的玻璃化转变温度的热固性漆膜具有较好的抗热轮胎痕性能。
双组份水性聚氨酯应用案例分析
外墙应用
双组份水性聚氨酯用于外墙，优异的耐候性和耐沾污性是其大优点。一个典型的应用案例是由海虹老人(Hempel)在中国重庆市实施的。重庆市是重工业城市，地形群山环绕，因此大气中的颗粒物不易被气流吹散，该地区建筑物外墙的耐沾污性一直是一个很大的挑战。图15所示的是位于重庆的一座住宅楼，为验证产品性能，双组份水性聚氨酯和传统乳胶漆在同一栋楼的相邻墙面上进行了涂装。经过数年的实际使用，两种涂料的外观出现了明显的反差。在涂装了双组份水性聚氨酯的区域仍保持得非常干净，而传统乳胶漆的涂装区域则污染明显。
近年来，各类外墙质感涂料(真石漆、多彩漆等)蓬勃发展，它们具有粗糙的表面，往往易于积淀尘土污物。双组份水性聚氨酯清漆用于质感漆罩面时，体现出优异的耐沾污性、耐水性和人工易清洁性，是一个理想选择方案。
内墙漆应用
双组份水性聚氨酯涂料易清洁的特点特别适合用于某些建筑物的内墙，如学校、幼儿园、儿童房等。图16显示了双组份水性聚氨酯抗涂鸦涂料在台湾一所慈善学校中的应用案例。这种高性能内墙漆为小朋友们营造出一个自由绘画的墙面空间，简单的擦拭清洁就能够清除墙上的涂鸦痕迹。
高性能水性聚氨酯还可被用于浴室、厨房、医院及食品加工厂等场合，这些应用主要关注涂料的防霉性、抗菌性及耐水性等方面的性能。图17分别显示了双组份水性聚氨酯在浴室和办公室茶水间里的应用。其中浴室的应用案例，经过8年之久的应用，在高湿度环境下涂层无起泡、发霉等现象。
地坪涂料应用
环氧地坪涂料是当前市场上地坪漆的主流产品。双组份水性聚氨酯以其优秀的抗划伤性、耐候性及易消光性，被广泛用于环氧自流平、环氧砂浆、聚氨酯自流平及水泥基自流平的清漆或色漆罩面，不仅提升地坪体系的整体性能，而且可实现美观性和艺术性的提升。
