本发明属于功能涂料技术领域，公开了一种聚氨酯水分散体及其制备方法和应用。所述制备方法为：将聚合物多元醇与多异氰酸酯反应，制得端?NCO基预聚体，然后在有机溶剂条件下加入小分子扩链剂、含有?OH和?C≡N基的功能性扩链剂及含羧基的亲水性扩链剂，反应得到聚氨酯预聚体溶液，所得溶液经中和、乳化后加入小分子后扩链剂反应，反应完成后脱除有机溶剂，即得所述聚氨酯水分散体。本发明通过采用含有?OH和?C≡N基的功能性扩链剂，所得聚氨酯水分散体乳胶膜的熔融温度、初始分解温度和800℃下的残炭率均得到显著的提高，吸水率≤7.0％，因而非常适合用作膨胀型水性聚氨酯防火涂料的基料。