合成水性聚氨酯所用的扩链剂，主要是亲水性扩链剂，也就是含有亲水性基团的扩链剂。其中含有阴离子的扩链剂包括含羧基的和含磺酸基两大类，含有阳离子的扩链剂主要是甲基二乙醇胺(MDEA)。常见的含羧基二醇扩链剂是二羟甲基丙酸(DMPA)和二羟甲基丁酸(DMBA)，这两种物质是高熔点固体，在聚醚多元醇中的溶解度小，可用溶剂溶解后加入到原料中进行扩链反应。DMBA的熔点低于DMPA，溶解度比DMPA高，可无需溶剂溶解；其在热的聚酯多元醇中的溶解度大一些。含羧基的聚氨酯预聚体亲水性并不强，中和为羧酸盐后可明显增强其亲水性。常见的含磺酸基扩链剂有乙二胺基乙磺酸钠（AAS盐，工业品为50%水溶液）、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠（BES钠盐），以及其他含磺酸基或磺酸钠基的二胺或二醇化合物(如1,4-丁二醇-2-磺酸钠)等。

  有的水性聚氨酯配方还采用其他的扩链剂，例如用1,4-丁二醇、乙二醇等与DMPA或其他亲水性扩链剂一起扩链，以增加预聚体分子的硬段含量，另一类是在乳化过程加入扩链剂如乙二胺，这种情况加入的扩链剂是起后扩链作用，可称作后扩链剂。 另外，为了提高水性聚氨酯胶膜的耐水性、强度等性能，可在制成的水性聚氨酯中加入可水分散的多异氰酸酯、二胺、二或多元氮丙啶类、二或多元缩水甘油醚、碳化二亚胺类的扩链剂或交联剂。