水性PU的交联改性可以分为内交联和外交联，是由化学交联改性的方法将线性的分子链交联成网状结构，进而改进胶膜耐水性的办法。

内交联改性通常采用少许三官能度及以上的醇替代二元醇，或是选用少许三官能度及以上的异氰酸酯取代部分的二异氰酸酯为原料，制取具备一定交联度和支化的水性PU。以TMP和蓖麻油为交联剂各自制取了水性聚氨酯乳液，交联后的PU胶膜吸水率减少，力学性能有比较大幅度提高；进行了类似的研究，发觉蓖麻油改性基本不会对体系的稳定性造成不良影响，但TMP改性会造成预聚体粘度增大，在乳化前需要添加大量溶剂，并且会造成乳液粒径增大，减少了乳液的稳定性。除此之外，利用羰基与酰肼室温失水交联的改性方式亦能获得交联型聚氨酯。