親水性擴鏈劑結合到聚氨酯分子中，能使聚氨酯鏈段上帶有能被離子化的功能性基團，從而使分子鏈具有親水性，能較好地分散于水相中。陰離子型擴鏈劑中帶有羧基、磺酸基等親水基團， 常用的親水性擴鏈劑有： 二羥甲基丙酸(DMPA)、二羥甲基丁酸(DMBA)、1，2-丙二醇-3-磺酸鈉、l，4-丁二醇-2-磺酸鈉等，其結構式見圖2。
目前國內合成水性聚氨酯的陰離子型親水單體主要選用DMPA，國外很多水性聚氨酯則是基于磺酸鹽型的產品。
含叔胺基的二羥基化合物是一類常用的陽離子型聚氨酯乳液擴鏈劑。通過季銨化反應或用酸中和，鏈段中的叔胺基生成季銨離子具有親水作用。其中以N-甲基二乙醇胺最為常用，其結構式見圖3(a)。
二亞乙基三胺與環氧氯丙烷的反應產物也是一種特殊的陽離子型擴鏈劑，其結構式見圖3(b)。
N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺分別與芐基氯、十二烷基溴反應，可制得含羥基官能團的季銨陽離子化合物，這些化合物可以作為季銨鹽離子型聚氨酯的擴鏈劑，其結構式見圖3(c)和(d)。
非離子型擴鏈劑，一般是采用水溶性聚氧化乙烯二醇，其結構式見圖4(a)，或采用含氧化乙烯(EO)鏈節的親水性共聚醚，或含EO鏈節的擴鏈劑。非離子型水性聚氨酯，親水性鏈段一般是中低分子量聚氧化乙烯，親水性基團一般是羥甲基，常用的非離子型親水擴鏈劑有三羥甲基丙烷聚乙二醇單甲醚，其結構式見圖4(b)。
以N,N-二甲基乙醇胺和N-甲基二乙醇胺為原料，在乙醇溶液中與氯乙酸和NaOH反應，合成了N,N-甲基-N-(2-羥乙基)甜菜堿和N-甲基-N,N-二(2-羥乙基)甜菜堿，其結構式見圖5(a)和圖5(b)。這些化合物可以作為兩性離子型聚氨酯離聚物的擴鏈劑使用。國外產品MDAPS，也是一種很好的兩性離子型聚氨酯擴鏈劑，其結構式見圖5(c)。
