水性聚氨酯在聚氨酯結構中引入了親水基團，具有雙親性分子結構，不僅能夠明顯地降低表面張力，還具有優異的高低溫和彈性、耐有機溶劑、環境友好性等特點，而且水性聚氨酯主鏈上存在剛性結構，分子結構可控性強，可通過改變原料及配比來制備具有高表面活性的水性聚氨酯表面活性劑。
水性聚氨酯表面活性劑主要包括在聚氨酯大分子鏈中引入羧基、磺酸根的陰離子型，季銨鹽的陽離子型和羥基、聚乙二醇等非離子型，通過這些親水性基團與水之間形成的氫鍵作用以及相互之間的靜電作用，獲得穩定的水性聚氨酯表面活性劑。
制備水性聚氨酯的原料主要有大分子多元醇、多異氰酸酯和擴鏈劑類。常用的多元醇一般為聚醚、聚酯二醇，優勢還使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇等，擴鏈劑有小分子二元或多元醇或胺類等，其中的技術關鍵是親水基團的引入。合成水性聚氨酯表面活性劑的基本過程為:1.由低聚物多元醇、擴鏈劑、二異氰酸酯形成聚氨酯預聚體;2.中和后聚氨酯預聚體在水中分散乳化或備用。按照水性聚氨酯表面活性劑引入的親水基團結構不同，可分為非離子型和離子型;其中離子型聚氨酯表面活性劑由于離子基團的存在，使得這種聚氨酯表面活性劑易受酸、堿、鹽等電解質的影響，而非離子型的高分子表面活性劑不僅對電解質不敏感，而且一般都有較好的空間位阻穩定性，制得的膠乳有較好的耐寒、耐電解質和耐剪切性，因此近幾年來，人們多致力于合成非離子型的反應型聚氨酯表面活性劑。此外，水性聚氨酯表面活性劑還包括有機硅和有機氟改性水性聚氨酯表面活性劑、自組裝型水性聚氨酯表面活性劑等。