本发明公开了一种聚氨酯分散液及其制备方法和应用。一种聚氨酯分散液,按重量份计,制备原料包括:碱木质素0.5-10份;植物油基多元醇30~60份;异氰酸酯10-50份;扩链剂10~40份。能够以可再生的植物油基多元醇和碱木质素作为主要成膜物质,因此可缓解石油基多元醇资源紧张的问题;此外由于原料之间的配合,所得聚氨酯分散液可以为水系分散液,且制备成聚氨酯膜或聚氨酯充皮纸后,可提升对应膜和充皮纸的机械性能。