水性双组分聚氨酯体系是一类低VOC产品，在许多应用领域中可替代通用溶剂型涂料。在这些两相体系中，使用合适的水性多元醇分散体，尤其是选择合适的聚异氰酸酯，对产生的漆膜质量至关重要。
基本上，水性聚合物分散体的交联有两种：
·采用疏水性特别是低粘度的聚异氰酸酯，如那些用于常规双组分聚氨酯涂料的聚异氰酸酯。
·采用特别开发的亲水改性的自乳化的聚异氰酸酯。
然而低粘度疏水性聚异氰酸酯，必须要伴随着使用合适的有机共溶剂，并在高剪切力(如使用搅拌或分散设备)下，才能掺入水分散体中。而采用亲水改性的聚异氰酸酯，借助简单的手动搅拌，即可获得不含共溶剂的基料与交联剂的均匀混合物。
已用各种方法制备亲水性聚异氰酸酯，除使用有各种缺点的外乳化剂外,疏水性聚异氰酸酯与亲水性共反应物的部分反应，已被证明特别有效。高活性的乳化剂分子在聚异氰酸酯混合物中原位产生。这样制备的涂料，能满足更高的质量要求。
脂肪族或脂环族聚异氰酸酯如HDI或IPDI三聚体，与不足量的单官能度聚环氧乙烷聚醚醇的反应，生成含有聚醚氨基甲酸酯型非离子性乳化剂的聚异氰酸酯混合物(图1结构[a])。这样亲水改性的聚异氰酸酯易于手动乳化于水中，而勿需施加高剪切力。该类型可水乳化的聚异氰酸酯(例如“ Bayhydur3100”，“ Bayhydur401-70”)现已确定为大多数水性涂料和胶粘剂应用中的标准交联剂。
图1：亲水改性的HDI型聚异氰酸酯乳化剂（理想结构）
然而通过用聚醚醇进行氨基甲酸酯化，进行聚异氰酸酯的化学亲水改性，常导致异氰酸酯平均官能度降低，因而得到漆膜具有较低的交联密度，使其具有较低的耐化学品性。
此结果促进了改进的聚醚改性聚异氰酸酯的发展。此时，通过脲基甲酸酯化，每个亲水聚醚链与两个聚异氰酸酯分子连接(图1乳化剂结构[b])。在采用这些第二代非离子亲水改性的聚异氰酸酯情况下，聚醚改性是提高而不是降低异氰酸酯官能度。因少量聚醚醇足以使这些产品达到规定的分散性，含有聚醚脲基甲酸酯乳化剂的亲水改性聚异氰酸酯(例如Bayhydur304,Bayhydur305)产生的漆膜，与上述由标准型交联剂得到的漆膜相比，具有更好的耐水性和耐化学品性。
尽管聚醚改性的聚异氰酸酯的应用已被广泛的市场接受，但它们均具有一基本缺点，特别是当用作水性双组分聚氨酯涂料的交联剂时，需要较高聚醚含量，才能确保足够的分散性，这就导致相当长的干燥时间，且赋予涂料持久的亲水性。正是由于这些原因，聚醚改性聚异氰酸酯不被那些要求最高水平抗耐性能的应用(如在汽车底漆或防涂鸦涂料中的应用)所接受。这些缺点最终可通过特殊离子化改性聚异氰酸酯的开发而得以克服。
图2：3-(环已胺基)-1-丙烷磺酸(CAPS)
脂肪族聚异氰酸酯与3-(环已胺基)-1-丙烷磺酸(CAPS)(图2)(后者为两性离子的氨基磺酸盐)，在温和条件和叔胺中和剂存在下反应,生成的磺酸脲衍生物是极好的乳化剂(图1结构[c])。
不考虑成盐基团，CAPS改性的聚异氰酸酯具有很好的贮存稳定性，不浑浊，即使含有较少的磺酸盐基团时，也可在水中得到分散很好的乳液。一系列离子化改性的聚异氰酸
酯现均可得到(例如Bayhydur XP2487/1，Bayhydur XP2547，Bayhydur XP2570,Bayhyduy XP2655”)，可用于各种环境友好的高质量水性双组分聚氨酯涂料配方中，这些涂料在干燥、
固化和化学耐性方面，完全可比拟通用溶剂型涂料。因新法规要求进一步降低VOC，将来这些交联剂用量必将大增，因与溶剂型涂料相比，他们不会导致漆膜质量下降。
