單組分水性聚氨酯涂料是水性聚氨酯涂料中較常見的一種，也是較常用的，具有高斷裂伸長率(可達800%)、適當的強度(20MPa)和常溫干燥的優點。傳統意義上的單組分水性聚氨酯涂料一般具有較低的相對分子質量或低交聯度。為進一步提高單組分水性聚氨酯涂料的機械性能和耐化學品性能，可通過引入反應性基團進行交聯或使用復合改性基料的方法來提高涂料性能，選用諸如多元醇、多異氰酸酯和多元胺等多官能團化合物合成具有交聯結構的水性聚氨酯分散體；添加內交聯劑，如碳化二亞胺、甲亞胺和氮雜環丙烷類化合物；采用熱活化交聯和自氧化交聯等。與環氧樹脂復合,將環氧樹脂較高的支化度引入到聚氨酯主鏈上，可提高乳液涂膜的附著力、干燥速率、涂膜硬度和耐水性。

20世紀90年代初,Jacobs等成功開發出能分散于水的多異氰酸酯固化劑，從而使雙組分水性聚氨酯涂料進入實用研究階段，其具有成膜溫度低、附著 力強、耐磨性好、硬度高以及耐化學品性、耐候性好等優越性能。為得到表觀和內在質量均勻的實用涂料，雙組分聚氨酯水分散體涂料應滿足：(1)多元醇體系應 具有乳化能力，從而保證兩組分混合后，容易把聚氨酯固化劑(特別是未經親水改性的固化劑)乳化，具有分散功能，使分散體粒徑盡可能小，以便在水中更好地混合擴散；(2)固化劑的黏度要盡可能小，從而減少農業生產體系溶劑的用量，甚至不用農業生產體系溶劑，同時又能保證與含羥基的組分很好地混合。如應用于汽車內飾件的涂裝， 鑒于單組分水性聚氨酯的附著力更佳，可采用單組分水性聚氨酯制作底漆和中涂，雙組分水性聚氨酯作面漆和罩光漆。