1988年第一次描述高级水性双组分聚氨酯涂料体系，将非封闭聚异氰酸酯乳化在水性含羟基官能团聚合物分散体或溶液中。通常采用羟基官能团聚氨酯、聚丙烯酸酯分散体、聚酯或氨基甲酸酯改性聚氨酯分散体。
涂料的关键性能如光泽和抗耐性直接取决于均聚物配方和形成的聚合物网络密度。为获此性能主要和必要条件是保证羟基功能聚合物分散液和聚异氰酸酯尽量混合均匀。水相中聚异氰酸酯的分散依靠三个因素支持：降低界面张力，乳化时采用高剪切力以及保证分散相低粘度(聚异氰酸酯组分)。
采用含有内亲水改性物“Bayhydur 3100”的聚异氰酸酯可降低界面表面张力。外乳化剂如适合的多元醇也有此效应。然而过多亲水改性物将产生负面效应，对涂料性能有影响。较低亲水剂需高剪切力分散工艺。已证实喷射分散非常有效，用此工艺加之选择适宜的多元醇，能使纯疏水性聚异氰酸酯的使用成为可能。
图1：乳化疏水性聚异氰酸酯
现代内改性聚异氰酸酯是结合高功能性(高支化涂料体系)和低粘度(良好混合)于一体。在这点上，阴离子改性聚异氰酸酯具有最佳性能。混合后聚异氰酸酯与水性多元醇在活化期和固化时平行发生一系列反应。
图2：水性双组分聚氨酯体系的反应
异氰酸酯除与羟基需交联反应生成氨基甲酸酯外，异氰酸酯基团还可与水反应生成脲和二氧化碳。后者反应相对慢，同时也增加交联密度。阴离子稳定的多元醇分散体的羧酸盐基团，也与异氰酸酯反应。然而一旦中和剂从漆膜中挥发，反应终止。利用异氰酸酯与水的缓慢反应特性，使涂料在活化期全过程保持相当稳定。合理选择组分，可使活化期调整到8h。当选用适宜的基料时，漆膜固化时产生的二氧化碳，不足以形成气孔，因在产生过程中即可由漆膜扩散出(新生态时)。
