從聚合物結構影響其性能也是化學基本的手段，測試超支化結構與線性結構對比，發現了超支化結構的水性聚氨酯具有更強的熱穩定性和耐水性。這類水性聚氨酯的基本原理是端羥基超支化聚合物具有大量羥基可與異氰酸酯反應，以此從線性結構變成超支化結構。

Xie等研發人員合成了含有不同枝化結構和親水鏈長度的超支化水性聚氨酯，其表現出優異的增粘效果。實驗過程是控制用料比，由２，２－二羥甲基丙酸和１，４－丁二醇合成了ＨＰＥ－８。再以六亞甲基二異氰酸酯，聚乙二醇（ＰＥＧ），鯨蠟醇和ＨＰＥ等為原料制備含有不同枝化結構和親水鏈長度的超支化水性聚氨酯（ＨＷＰＵ）。并且通過實驗得出，當HWPU枝化鏈數是8，PEG的分子量是4000時，其增粘性能較好。

任龍等研發人員也開發出了一種新型樹枝狀水性聚氨酯，其吸水率為12.1%，拉伸強度為16.2mpa，熱分解溫度為205℃。實驗過程是以聚碳酸酯二醇、二乙醇胺、蓖麻油、二羥甲基丙酸等為原料，再加入催化劑二丁基二月桂酸錫，合成了聚氨酯預聚體。在此基礎上，將其接枝到一代樹枝狀大分子聚酰胺G胺上，由此完成本次合成，制得了樹枝狀水性聚氨酯。