水性聚氨酯在聚氨酯结构中引入了亲水基团，具有双亲性分子结构，不仅能够明显地降低表面张力，还具有优异的高低温和弹性、耐有机溶剂、环境友好性等特点，而且水性聚氨酯主链上存在刚性结构，分子结构可控性强，可通过改变原料及配比来制备具有高表面活性的水性聚氨酯表面活性剂。
水性聚氨酯表面活性剂主要包括在聚氨酯大分子链中引入羧基、磺酸根的阴离子型，季铵盐的阳离子型和羟基、聚乙二醇等非离子型，通过这些亲水性基团与水之间形成的氢键作用以及相互之间的静电作用，获得稳定的水性聚氨酯表面活性剂。
制备水性聚氨酯的原料主要有大分子多元醇、多异氰酸酯和扩链剂类。常用的多元醇一般为聚醚、聚酯二醇，优势还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇等，扩链剂有小分子二元或多元醇或胺类等，其中的技术关键是亲水基团的引入。合成水性聚氨酯表面活性剂的基本过程为:1.由低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯形成聚氨酯预聚体;2.中和后聚氨酯预聚体在水中分散乳化或备用。按照水性聚氨酯表面活性剂引入的亲水基团结构不同，可分为非离子型和离子型;其中离子型聚氨酯表面活性剂由于离子基团的存在，使得这种聚氨酯表面活性剂易受酸、碱、盐等电解质的影响，而非离子型的高分子表面活性剂不仅对电解质不敏感，而且一般都有较好的空间位阻稳定性，制得的胶乳有较好的耐寒、耐电解质和耐剪切性，因此近几年来，人们多致力于合成非离子型的反应型聚氨酯表面活性剂。此外，水性聚氨酯表面活性剂还包括有机硅和有机氟改性水性聚氨酯表面活性剂、自组装型水性聚氨酯表面活性剂等。