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聚氨酯膠粘劑的合成是基于異氰酸酯獨特的化學性質。異氰酸酯是分子中含有異氰酸酯基團（-NCO）的化合物，該基團具有重疊雙鍵排列的高度不飽和鍵結構，能與各種含活潑氫的化合物進行反應。在聚氨酯膠粘劑領域，主要使用含有2個或多個-NCO特征基團的異氰酸酯。根據產品在光照下是否發生黃變現象將聚氨酯膠粘劑分為通用型異氰酸酯聚氨酯膠粘劑和耐黃變型異氰酸酯聚氨酯膠粘劑。
通用型PU膠粘劑
通用型異氰酸酯，即芳香族異氰酸酯是目前聚氨酯工業使用最廣泛的異氰酸酯，由于結構中與苯環相連的亞甲基易被氧化生成醌類發色基團導致材料發生黃變。常用的通用型異氰酸酯有TDI、MDI和聚甲基聚苯異氰酸酯（PAPI）等。TDI常溫下為液態，使用方便，是聚氨酯工業中最早使用的異氰酸酯。
耐黃變型PU膠粘劑
為改善通用型異氰酸酯引起聚氨酯材料黃變的現象，除使用相關助劑外，應該避免苯環共軛醌式結構生色團的產生。為此研究者們開發了許多耐黃變型異氰酸酯：如苯二亞甲基二異氰酸酯（XDI）、六亞甲基二異氰酸酯（HDI）、異佛爾酮異氰酸酯（IPDI）等。
PU膠粘劑改性
盡管聚氨酯膠粘劑具有優良的性能，但容易受到諸如光、熱、氧、水等外界環境的影響，降低其使用價值。隨著社會的發展，聚氨酯膠粘劑單一的性能已經不能滿足應用需求，對聚氨酯膠粘劑的改性研究已經成為熱點領域，其中物理改性和化學改性是主要的改性方法。
（1）物理改性
物理改性主要是在聚氨酯膠粘劑制備過程中，通過一定條件摻雜一些填料、添加劑來改善膠粘劑性能的一種方法。石英粉與聚氨酯膠粘劑體系具有良好的相容性，對聚氨酯膠粘劑產品的拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度有明顯的提升作用。將納米氮化硼（BN）超聲分散于多元醇中，然后與MDI反應，制備用于食品包裝的聚氨酯膠粘劑薄膜。與未加納米BN的膠粘劑相比，薄膜的水蒸氣透過率降低了50%，粘接強度提高了37%，剝離強度提高7.14%。將SiO2納米纖維添加到聚氨酯基體中，發現SiO2納米纖維表面的羥基與聚氨酯形成緊密的交聯結構，提高了膠粘劑的粘接性、膠膜的硬度、拉伸強度，但也增加了膠體黏度。
（2）化學改性
化學改性是一種通過聚合物化學反應改變分子鏈上原子或原子團類型及其結合方式的改性方法，其中嵌段、接枝等是聚氨酯膠粘劑常用的幾種化學改性方法。其中高性能的環氧樹脂改性聚氨酯膠粘劑、丙烯酸酯改性聚氨酯膠粘劑、有機硅樹脂改性聚氨酯膠粘劑是行業內競相開發的目標。環氧樹脂具有良好的粘接性、耐腐蝕性、高強度等諸多優點，但是韌性較差，將環氧基引入聚氨酯體系中能夠獲得性能更好的產品。硅烷改性聚氨酯膠粘劑不但能夠提高柔韌性還能避免傳統聚氨酯膠粘劑固化易起泡、對光滑基材粘接性差的缺點。
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