在水性聚氨酯乳液的合成中，主要涉及的基本原料有多異氰酸酯、大分子多元醇化合物、親水擴鏈劑、成鹽劑、溶劑和水。

（1）多異氰酸酯

常用的品種有TDI、MDI等芳香族二異氰酸酯，HDI等脂肪族二異氰酸酯和IPDI、H-MDI等脂環族二異氰酸酯等十多個品種。芳香族聚氨酯材料的力學性能較好，但不耐黃變，并且由于苯環結構的存在，使得水分散液的熱活化溫度較高，限制了其應用范圍。而脂肪族或脂環族聚氨酯的耐水解性比芳香族聚氨酯要好，儲存也更穩定，更重要的是其具有優異的耐黃變性能。國外高品質的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂環族異氰酸酯原料制成。我國受原料品種及價格等因素的限制，大多數產品仍采用TDI為多異氰酸酯的首選原料。

（2）大分子多元醇

聚氨酯所用大分子多元醇化合物主要是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙二醇、聚四氫呋喃醚、聚酯酰胺、丙烯酸多元醇、蓖麻油類多元醇以及端羥基聚丁二烯橡膠、聚1,6-己二醇碳酸酯等。水性聚氨酯的制備常采用低聚物多元醇，一般以聚醚二元醇和聚酯二元醇居多，有時還使用聚醚三元醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品種低聚物多元醇。

聚醚型聚氨酯中的醚基易旋轉，具有較好的柔順性，較好的低溫性能，并且醚基不易水解，耐水解性優于聚酯型。但醚鍵的α碳易被氧化，產生一系列氧化降解反應。由于價格原因，目前國內主要采用聚醚多元醇制備水性聚氨酯。

聚酯型聚氨酯強度高、黏結力好，但由于聚酯本身的耐水解性較差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其儲存穩定期相對較短。但如果采用耐水解性的聚酯多元醇品種，可以顯著提高水性聚氨酯的耐水解性。國外的聚氨酯涂料的主流產品均是聚酯型聚氨酯。

（3）親水擴鏈劑

親水擴鏈劑是在對端異氰酸酯基的聚氨酯預聚體進行擴鏈的同時引入親水性基團的物質，分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種。常用的品種有二羥甲基丙酸（DMPA）、二羥基半酯、乙二氨基乙磺酸鈉、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺等。這類親水擴鏈劑是水性聚氨酯制備中使用的專用原料，其結構中通常含有羧基、磺酸基或仲氨基，當其側掛到聚氨酯分子鏈上，會使聚氨酯鏈段上帶有能被離子化的功能性基團。

（4）成鹽劑

成鹽劑也稱中和劑，是一種能和羧基、磺酸基、叔氨基或脲基等基團反應形成聚合物鹽或者生成離子基團的試劑。陰離子型水性聚氨酯使用的成鹽劑主要有三乙胺、氨水、氫氧化鈉等，陽離子型水性聚氨酯使用的成鹽劑主要有鹽酸、醋酸、CH3I、（CH3）2SO4、環氧氯丙烷等。

（5）溶劑

在預聚反應過程中，根據反應的原料，有時候反應過程中的黏度會較大，甚至攪拌困難，此時需向體系中加入有機溶劑以降低黏度，利于攪拌。同時，加入溶劑有助于體系的充分反應，使分子鏈進一步增長。目前合成水性聚氨酯常用的溶劑有丙酮、丁酮、二氧六環、N,N-二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。考慮成本的原因，工業上多采用丙酮作為溶劑。丙酮沸點低，易于脫除，但會使合成后期的反應溫度較低，延長反應時間。