能否获取耐水性是水性聚氨酯树脂胶膜性能的重要指标。在很多应用场合，制品要求具有耐水性。将薄膜浸泡于水中，仔细观察产品外观是不是泛白、检测薄膜吸水后增重率和面积、体积增重率，及其强度的变化，就能掌握胶膜的耐水程度。

水性聚氨酯树脂起到二种作用:首先是增塑作用，水分子渗透到聚氨酯大分子网中，与这其中的极性基团形成氢键，大大降低了相邻分子间的相互作用，从而使得力学性能降低，这个过程是可逆的，水被排出后，材料的力学性能仍可以恢复;第二就是水解降解，水分子与PU大分子中的基发生化学反应，分子链断裂而降解，致使力学性能显著并且永久性地降低，这个过程不可逆转。

水性聚氨酯一般是由含亲水性基团，尤其是由含离子基团的聚氨酯树脂制作而成，在干燥固化环节中，若成盐试剂能逸出，则羚基亲水性较弱，胶膜获取疏水性;假如成盐试剂不可以逸出，亲水性基团残留，则胶膜耐水性差。主要是通过热处理及采用交联剂提升耐水性。当高分子物浸于水中时，水分子会往有亲水性的高聚物内部扩散，渗透。虽然大分子间的交联限制这样的溶剂化倾向，但是由于聚氨酯高分子物是分子量非常大的柔曲长链，尤其是在软链段所形成的大量无定形区，分子热运动使链间形成孔隙，可以被水分子充满，产生溶胀。亲水基团则为此提供动力，分子中这样的亲水基团越多，溶胀也就越大。当水溶性足够大时，大分子会发生溶剂化，甚至可能破坏分子间交联，产生溶解。针对涂层织物，亲水性强则势必会降低耐水性。所以在确保实现微乳化前提下自乳化单体量应尽可能少。

通常情况下，成膜物的吸湿率和体积膨胀率都随离子型亲水单体的使用量增大而增加。为了克服聚氨酯这种固有缺陷，改进乳液涂膜耐水性，也可以采用交联的方法。单组分自交联体系，也可以采用两种途径，即甲亚胺交联和自动氧化交联。甲亚胺交联的原理是基于多元胺之间的反应。基的来源是乙酷乙酸基类、醛类或酮类，受酸催化而产生甲亚胺，伴随着中和剂和水分的蒸发，体系pH值降低，就可以产生迅速交联反应，所得的涂膜的耐化学品性比较强，硬度高，价格低廉，在涂料工业中得到了广泛的应用。自动氧化交联的聚氨酯一般加入多元不饱和脂肪酸或油类，当将这种乳液施于底材上之后，在催干剂如钻、锰和钻等金属皂的影响下，会和空气中氧气反应产生交联，该法制备的聚氨酯乳液涂膜耐化学品性比较好，且外观优异，对木材润湿性好，尤其适用于室内地板涂装。运用外交联法，选用氮丙呢、碳化亚胺、金属盐类化合物和亲水聚异氰酸醋在室温条件下进行交联，交联反应发生在聚氨酷分子的羚基上。这种交联剂通常应用聚氨酯乳液时加入，因为其交联反应速率迅速，在短期内产生凝胶而破乳。外交联法所得的涂膜性能优越，适应性广。但另加的交联剂费用较高，并且所组成的双组分体系应用期限比较短，给应用造成不便。还可以采用热活化交联和UV交联，在使用过程中需要烘烤设备和UV光源。新交联体系的发展趋势为研制常温交联体系、交联密度高、存储比较稳定、成本费用低、涂膜物理及力学性能好的水分散聚氨酯体系。含有反应基团的聚氨酯水分散体，并使其与含有多醛基的交联剂混合配制单组分聚氨酯。这种多醛基交联剂在水中不与聚氨酯反应，混合后的水分散体存储比较稳定，成膜过程中，随水分的挥发，交联反应在常温下即可发生并能生成稳定的化学键，提高了涂膜的耐水性。