水性聚氨酯的交联改性可分为内交联和外交联。这是一种通过化学交联改性将线性分子链交联成网状结构，提高水性聚氨酯耐水性能的方法。

在内交联改性中，通常用三官能度稍高的醇代替二醇，或者用三官能度稍高的异氰酸酯代替部分二异氰酸酯作为原料，制成具有一定交联度和支化度的水性聚氨酯。以TMP和蓖麻油为交联剂，制备了水性聚氨酯乳液。交联聚氨酯薄膜的吸水率降低，力学性能得到很大提高。也有类似的研究，发现蓖麻油改性基本不容易对体系的稳定性产生不利影响，但TMP改性会增加预聚物的粘度，乳化前需要加入大量的溶剂，会增加乳液的粒径，降低乳液的稳定性。此外，室温下羰基和酰肼脱水交联的改性方法也可以得到交联型水性聚氨酯。

外交改性聚氨酯又称水性双组分聚氨酯，由大量的羟基和氨基组成，在主体中加入氮丙啶和异氰酸酯等交联剂，在整个成膜过程中发生交联反应，消耗亲水基团，形成网状结构，提高了聚氨酯的耐水性和力学性能。但是，双组分聚氨酯的应用和储存比较不方便。在性能合格的条件下，许多公司倾向于选用单组分交联水性聚氨酯，这种交联水性聚氨酯使用方便，贮存稳定性好。