水性聚氨酯通常是由異氰酸酯與大分于多元醇或多元胺通過逐步聚合反應聚合而成，再通過小分子擴鏈劑進行擴鏈，使得聚合物分子量進一步增大，并引入親水基團，使聚氨酯的預聚體能夠分散于水中。合成水性聚氨酯的主要原料是多異氰酸酯，大分子多元醇或多元胺，小分子擴鏈劑和親水擴鏈劑等。

為了調節(jié)水性聚氨酯的分子量及軟硬段比例，改善材料性能，合成水性聚氨酯過程中常常用到小分子擴鏈劑，主要是醇類或胺類化合物。

胺類擴鏈劑包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等，由于二胺類擴鏈劑反應活性較高，反應不易控制，一般使用醇類擴鏈劑較多。醇類擴鏈劑常用的主要是脂肪族多元醇，有乙二醇、丙二醇、1，4-丁二醇、一縮二乙二醇、新戊二醇、1，6-己二醇等。

此外，合成水性聚氨酯過程中，在對端異氰酸酯基的聚氨酯預聚體進行擴鏈的同時還需引入親水擴鏈劑，主要是為了在聚氨酯主鏈上引入親水基團，使得聚氨酯在水中能夠乳化，主要有二羥甲基丙酸（DMPA）、二羥甲基丁酸、乙二氨基乙磺酸鈉、N-甲基二乙醇胺等。親水擴鏈劑中常常含有羧基、磺酸基團或仲氨基，反應使其側掛到聚氨酯分子鏈上，使得聚氨酯分子鏈上含有能被離子化的基團。