聚氨酯從20世紀30年代開始發展，而水性聚氨酯的研究始于40年代。1942年，德國的P.Schlack在乳化劑和保護膠的存在下，通過劇烈攪拌將二異氰酸酯分散于水中并添加二胺，成功地研制出聚氨酯乳液。1953年DuPont公司的Wyandott將二異氰酸酯基團封端聚氨酯預聚體的甲苯溶液分散于水中，用二元胺擴鏈，再加入適當的乳化劑，在強剪切力作用下形成聚氨酯乳液。但該工藝因存在乳化劑用量大、反應時間長以及乳液顆粒較粗而導致穩定性差、成膜性差及涂膜性能差等難以達到應用要求。

由于當時聚氨酯材料科學剛剛起步，水性聚氨酯未受到足夠重視，研究過程和生產都沒有多大進展。直至1967年水性聚氨酯才首次以工業化形式出現在美國市場，1972年拜耳公司正式將聚氨酯水分散體作為皮革涂料進行大批量生產。20世紀70～80年代，美、德、日等國的一些聚氨酯乳液產品從試制階段發展為工業生產和應用，開始有多種牌號的聚氨酯乳液產品供應。

1962年以前，水性聚氨酯所用的多異氰酸酯幾乎都是TDI，這種材料具有綜合性能好、產量大、品種多、應用廣、價格低等諸多優點，但有一個嚴重的缺點：耐黃變性較差。而后出現的IPDI和HDI等脂肪族多異氰酸酯克服了這一缺點，但成本較高。現今，對于耐黃變性沒有特殊要求的情況下，仍然以TDI作為主要的多異氰酸酯原料。

由于聚氨酯結構具有軟、硬嵌段，并且軟硬段可調，通過對結構的調整，得到的材料具有以下諸多優點。

①耐磨性與黏附性強。

②防腐性能優異，耐油、耐酸堿鹽、耐工業廢氣。

③施工溫度范圍廣，可以從低溫到室溫，直至熱固化溫度。

④具有優良的電性能。

⑤與多種樹脂混用性好。

⑥裝飾與保護性能好。

⑦耐高低溫性能好，-40～300℃都有相應的品種。

由于早期溶劑型聚氨酯材料含有有毒溶劑，嚴重污染環境，危害人體健康。隨著人類生活質量的提高，以及環保法規越來越嚴格，各種環保條例對揮發性有機化合物（VOC）的排放量、有害溶劑的含量都有嚴格的限制。水性聚氨酯由于以水為分散介質，不僅具有無毒、不易燃燒、不污染環境、節能、安全可靠等優點，同時還具備溶劑型聚氨酯的一些重要的性能特征。水性聚氨酯材料既具有良好的綜合性能，又具有不污染、運輸安全及工作環境好等特點，滿足了環保要求，更加具有誘惑力的是其價格低廉。在基本不改變有機溶劑型使用工藝前提下保持有機溶劑型的產品性能，并且廉價、安全，因此水性聚氨酯材料是近年來迅速發展的一類水性材料。

水性聚氨酯材料的柔韌性、機械強度、耐磨性、黏結性、耐化學藥品及耐久性等都十分優異，歐洲、美國、日本均將其視為高性能的品種大力研發。

相比而言，中國的水性聚氨酯仍處在初步發展階段，市場擴展仍尚待時日，產品的產量遠不能滿足大量的市場需求。另外，國內水性聚氨酯在很多方面仍存在不少缺陷和改進的空間，如耐水性差、儲存期短、分子量低、乳液中樹脂含量低，以及批次產品差異大等。所以，對水性聚氨酯的應用及改性研究成為了國內各相關企業和高校科研工作者的研究熱點。