聚氨酯涂料體系既可以通過多個游離異氰酸基與含活性氫原子基團（如羥基和氨基）的化合物或聚合物反應固化，也可以由氨基甲酸酯類單體自身交聯成膜。聚氨酯涂料在固化機理上分為單組分和雙組分兩類。

    (1)單組分聚氨酯涂料。

    ①催化固化型氨酯油涂料。氨酯油涂料是先將干性油和多元醇進行酯交換，再與二異氰酸酯反應，加入鈷、鉛、錳等催干劑，以油脂的不飽和鍵在空氣中干燥的涂料，雙氨酯油涂料在結構上和普通的醇酸樹脂相似，通過氨酯鍵之間互相形成氫鍵，形成更大的聚合物分子，加快了漆膜的干燥，同時改善了漆膜的硬度。

    由于氨酯鍵的作用，同醇酸樹脂漆比較，氨酯油涂料有更好的抗堿性和耐磨性。但如果制備氨酯油色漆，實踐證明較醇酸樹脂漆更易粉化和失光。氨酯油涂料主要應用于木地板清漆、船漆、底涂和設備保護性涂裝領域。

    ②濕固化聚氨酯涂料。濕固化聚氨酯涂料在干燥過程中并不形成氨酯鍵，這類樹脂是含-NCO端基的預聚物，在環境溫度下與空氣中的水分反應生成脲鍵固化成膜。所以，制備濕固化聚氨酯色漆的時候，如果顏料表面含有水分，就會與多異氰酸酯生成聚脲，同時生成二氧化碳，引起膠凝等漆病。一般濕固化聚氨酯涂料因為其優良的硬度和耐磨性主要應用于木地板清漆。

    ③封閉聚氨酯涂料。封閉型聚氨酯涂料由多異氰酸酯和多羥基樹脂組成，多異氰酸酯被苯酚或其他單官能團的含活潑氫原子的物質所封閉，在加溫條件下，氨酯鍵斷裂生成異氰酸酯，再與多羥基樹脂反應成膜。封閉型聚氨酯涂料一般可用于粉末涂料。

    (2)雙組分聚氨酯涂料（NCO/OH型）。雙組分聚氨酯涂料分為甲、乙二組分。甲組分由線型或支化的含羥基樹脂和添加劑組成。乙組分由適當相對分子質量的多異氰酸酯活性成分組成。含羥基樹脂包括飽和聚酯、丙烯酸酯、聚醚等被廣泛用于常溫固化型雙組分聚氨酯涂料體系。這類雙組分聚氨酯涂料是所有聚氨酯涂料中應用最廣泛的品種。能夠應用于家具漆、地板漆、船漆以及金屬防腐涂層。也同樣適用于塑料涂裝、橡膠產品涂裝和磚石建筑涂裝。近年來，丙烯酸酯與脂肪族多異氰酸酯配合的聚氨酯涂料已經在汽車修補漆領域得以使用。在顏料的選擇上，濕固化聚氨酯涂料對顏料的含水率有很高的要求。在溶劑的選擇上，除了氨酯油、氨酯醇酸樹脂外，不能含有氫氧根離子。所以醇類、醇醚類溶劑均不能使用，只能使用芳香類、酮類和酯類溶劑。