低公害で安全な水性塗料を省エネルギーで硬化する2液型水性塗料の実用化は、水酸基含有樹脂をポリイソシアネート化合物で架橋する上塗塗料と、エポキシ樹脂をポリアミノ樹脂で架橋する防錆塗料を中心に進められています。
イソシアネート基は水に対してよりも水酸基に対してより速く反応するので、イソシアネート架橋剤が簡単に水に分散できれば、水性の２液型塗料の硬化剤として使用できます。最近、水に簡単に分散するように加工された多くのイソシアネート架橋剤が販売されるようになり実用化が近づいています。
この塗料系に関しては非常に多くの研究報告があり、それだけ多くの難点があることも示唆されています。一つは、水性塗料のバインダー樹脂は粒子状に分散していますので、溶液状態での架橋は粒子間では進まずに粒子内で進行します。したがって、架橋が進んでも系全体の粘度は増加しないためにポットライフが明瞭でないのです。もう一つは、架橋剤混入後の水との反応による劣化です。架橋剤の水との反応による消費はかなり速く起こります。塗装した後も塗膜の乾燥を速めないと塗膜中の水との反応でイソシアネートは消費されてしまいます。水と水酸基に対する反応性比を大幅に変える触媒の探索は古くから行われていますが、決定的なものは見出されていません。今後は二頭ガンの使用あるいはVIC（Vaper Injection Cure）塗装システムの導入など塗装面での工夫も行われるものと考えられます。
一方、エポキシ樹脂をアミノ化合物で架橋する防錆用2液塗料も古くから取り組まれている課題になります。古くは樹脂と架橋剤を別々の粒子内に閉じ込め、溶液状態では事実上反応しない擬1液型塗料にすることが提案されました。しかし、貯蔵中には架橋は起こらず、造膜後の架橋は樹脂粒子内部にまで達するという理想系は成立せず、今日では2液タイプの研究が主になっています。この系においてもポットライフが明確でない問題があり各種考察が行われています。
この塗料で難しいのは、塗膜性能を損なわない程度の少ない界面活性剤量で、塗料の架橋状態が均一になるほど粒子径の小さな樹脂エマルションを如何に作るかという点です。エポキシ樹脂の分散は困難で、普通の界面活性剤で分散したのでは、粒子径が1μm以上の極端に粘度の低いエマルションとなります。小粒子にするためには、界面活性剤の油性部分がエポキシ樹脂と。相溶性を持つ必要があります。エポキシ樹脂に親水基を結合した構造の界面活性剤を使用しますが、エマルションの安定性を良くするために使用量が多く塗膜性能に難があります。この点を改善するために考案されたのが、エポキシ基の反応性を残した変性エポキシ樹脂界面活性剤の使用です。この界面活性剤でエポキシ樹脂を分散し塗料化すると、バインダー成分のすべてが架橋によって結ばれるために、親水性部分の塗膜に対する悪影響を最小限にとどめることができます。この塗料は、水道用エポキシ樹脂系塗料規格に適合します。
カルボニル基を持つ水性樹脂をヒドラジド架橋剤で架橋する系は、現在は1液型常乾水性塗料に広く使用されていますが、常温反応性が高く・水溶性が良く・水と反応しないヒドラジド架橋剤の特性は2液型水性塗料にも適しています。
水性2液型塗料用架橋系として、カルボキシル基とカルボジミド基の反応、アセトアセテイト基とアミノ基の反応、シラノール基の縮合反応などの報告があります。
