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  合成水性聚氨酯所用的擴鏈劑，主要是親水性擴鏈劑，也就是含有親水性基團的擴鏈劑。其中含有陰離子的擴鏈劑包括含羧基的和含磺酸基兩大類，含有陽離子的擴鏈劑主要是甲基二乙醇胺(MDEA)。常見的含羧基二醇擴鏈劑是二羥甲基丙酸(DMPA)和二羥甲基丁酸(DMBA)，這兩種物質是高熔點固體，在聚醚多元醇中的溶解度小，可用溶劑溶解后加入到原料中進行擴鏈反應。DMBA的熔點低于DMPA，溶解度比DMPA高，可無需溶劑溶解；其在熱的聚酯多元醇中的溶解度大一些。含羧基的聚氨酯預聚體親水性并不強，中和為羧酸鹽后可明顯增強其親水性。常見的含磺酸基擴鏈劑有乙二胺基乙磺酸鈉（AAS鹽，工業品為50%水溶液）、N,N-(2-羥乙基)-2-氨基乙磺酸鈉（BES鈉鹽），以及其他含磺酸基或磺酸鈉基的二胺或二醇化合物(如1,4-丁二醇-2-磺酸鈉)等。

  有的水性聚氨酯配方還采用其他的擴鏈劑，例如用1,4-丁二醇、乙二醇等與DMPA或其他親水性擴鏈劑一起擴鏈，以增加預聚體分子的硬段含量，另一類是在乳化過程加入擴鏈劑如乙二胺，這種情況加入的擴鏈劑是起后擴鏈作用，可稱作后擴鏈劑。 另外，為了提高水性聚氨酯膠膜的耐水性、強度等性能，可在制成的水性聚氨酯中加入可水分散的多異氰酸酯、二胺、二或多元氮丙啶類、二或多元縮水甘油醚、碳化二亞胺類的擴鏈劑或交聯劑。