水性聚氨酯的制備方法可分為外乳液法和內乳液法。
外乳化法是指使用外加乳化劑，在強剪切力的作用下將聚氨酯顆粒分散在水中，但由于乳化劑用量大、反應時間長、乳液顆粒粗、成品質量差、膠層物理機械性能差等缺點，該方法在生產中應用不廣。
內乳化法又稱自乳化法，是指在進行聚氨酯材料分子利用結構中引人親水基團可以無需乳化劑即可使企業自身發展分散成乳液的方法，因此我們成為我國目前對于水性聚氨酷生產和研究設計采用的主要分析方法.內乳化法又可具體分為丙酮法、預聚體混合法、熔融分散法、酮亞胺/酮聯氮法、保護端基乳化法。
（1）丙酮法
首先，合成了含有-NCO端基團的高粘度聚氨酯預聚物，并在加入丙酮時溶解以降低其粘度。然后用含鏈膨脹劑的離子基團膨脹鏈，在高速攪拌下通過強剪切力將其分散在水中。乳化后，溶劑丙酮在減壓下蒸餾得到聚氨酯水分散體。
丙酮法是制備水性聚氨酯的主要方法，操作簡單，重復性好，分子量范圍寬，粒徑可控，產品質量好。 但該方法需要低沸點丙酮，易造成環境污染，工藝復雜，成本高，安全性低，不利于工業生產。
（2）預聚體混合法

首先合成了含有親水基團和端 nco 的預聚體。當預聚體的相對分子質量不太高，粘度較小時，可以在無溶劑或少量溶劑的條件下分散在水中，高速攪拌，用親水性單體(二胺或三胺)部分擴鏈，得到高含量的水性聚氨酯。最終得到了水性聚氨酯分散體。為了合成低粘度預聚體，通常選用脂肪族或脂環族多元酸，因為脂肪族或脂環族多元酸的反應活性低，而且當預聚體在水中分散并被二胺擴散時，水對其影響很小。但是，預聚體的混合和分散必須在低溫下進行，以降低 -nco 與水的反應性，并且必須嚴格控制預聚體的粘度，否則將很難在水中分散預聚體，預聚體混合方法避免了使用大量有機溶劑，工藝簡單，便于工業連續生產。缺點是鏈延伸反應在多相體系中發生，不能定量進行。

（3）熔融分散縮聚法
熔融分散縮聚又稱熔融分散，是一種無溶劑制備水性聚氨酯的方法。該方法將間苯二甲酸酯的加成聚合反應與氨基的縮聚反應緊密結合。首先合成了帶有親水性離子基團和-NCO端基的聚氨酯預聚體，預聚體與尿素進行加聚反應，得到了含離子基團的端脈基聚氨酯雙錐二聚齊聚物。在熔融狀態下，該低聚物與甲醛水溶液通過縮聚和甲基化反應，形成含有甲基的聚氨酯縮二脲。用水稀釋后，獲得穩定的水性聚氨酯分散體。
該方法的特點:反應研究過程中我們不需要進行有機溶劑，工藝設計簡單，易于管理控制，配方可變性較大，不需要一個特殊教育設備，因具廣闊的發展經濟前景。但該法反應環境溫度高，生成的水性聚氨酯分散體為支鏈結構，分子量較低。
（4）酮基酰亞胺/氮氣法
在預聚物混合方法中，當使用水溶性二元伯胺作為擴鏈劑時，由于氨基與-NCO基團反應速率太快，因此難以獲得均勻和精細的分散體。 如果在擴鏈階段用酮亞胺或酮噻嗪代替伯胺，則可以解決該問題。 酮亞胺由酮與二胺反應形成，酮亞胺由酮與肼反應形成。 在酮亞胺/酮噻嗪與含離子基團末端NCO聚氨酯預聚物混合的情況下，擴鏈反應不會過早發生，但在水的情況下，酮亞胺/酮噻嗪與水的反應釋放二胺/推力，由于釋放反應的限制，擴鏈反應可以平穩地進行， 得到了性能良好的聚氨酯-尿素水分散體。
酮亞胺酮氮法適用于芳香族異氰酸酯制備水性聚氨酯分散體。該方法結合了丙酮法和預聚物混合法的優點，是制備高質量水性聚氨酯的重要方法。
（5）保護端墓乳化法
利用酚類、甲基酮亞胺、焦烷酮、亞硫酸氫鈉等密封劑，保護親水離子基末端NCO基團和聚NCO預聚體，使-NCO基團失去活性，形成封閉聚氨酯預聚物，加入人鏈膨脹劑和交聯劑乳化，使聚氨酯水分散。加熱時可以分離預聚物端的-NCO基團，與連接劑和交聯劑反應形成具有網絡結構的聚氨酯膜。該方法工藝要求高，乳化液穩定性差，關鍵是選擇高效的低溫開封密封膠。