聚氨酯胶粘剂的合成是基于异氰酸酯独特的化学性质。异氰酸酯是分子中含有异氰酸酯基团（-NCO）的化合物，该基团具有重叠双键排列的高度不饱和键结构，能与各种含活泼氢的化合物进行反应。在聚氨酯胶粘剂领域，主要使用含有2个或多个-NCO特征基团的异氰酸酯。根据产品在光照下是否发生黄变现象将聚氨酯胶粘剂分为通用型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂和耐黄变型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂。
通用型异氰酸酯，即芳香族异氰酸酯是目前聚氨酯工业使用最广泛的异氰酸酯，由于结构中与苯环相连的亚甲基易被氧化生成醌类发色基团导致材料发生黄变。常用的通用型异氰酸酯有TDI、MDI和聚甲基聚苯异氰酸酯（PAPI）等。TDI常温下为液态，使用方便，是聚氨酯工业中最早使用的异氰酸酯。
为改善通用型异氰酸酯引起聚氨酯材料黄变的现象，除使用相关助剂外，应该避免苯环共轭醌式结构生色团的产生。为此研究者们开发了许多耐黄变型异氰酸酯：如苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮异氰酸酯（IPDI）等。
尽管聚氨酯胶粘剂具有优良的性能，但容易受到诸如光、热、氧、水等外界环境的影响，降低其使用价值。随着社会的发展，聚氨酯胶粘剂单一的性能已经不能满足应用需求，对聚氨酯胶粘剂的改性研究已经成为热点领域，其中物理改性和化学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胶粘剂制备过程中，通过一定条件掺杂一些填料、添加剂来改善胶粘剂性能的一种方法。石英粉与聚氨酯胶粘剂体系具有良好的相容性，对聚氨酯胶粘剂产品的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度有明显的提升作用。将纳米氮化硼（BN）超声分散于多元醇中，然后与MDI反应，制备用于食品包装的聚氨酯胶粘剂薄膜。与未加纳米BN的胶粘剂相比，薄膜的水蒸气透过率降低了50%，粘接强度提高了37%，剥离强度提高7.14%。将SiO2纳米纤维添加到聚氨酯基体中，发现SiO2纳米纤维表面的羟基与聚氨酯形成紧密的交联结构，提高了胶粘剂的粘接性、胶膜的硬度、拉伸强度，但也增加了胶体黏度。
（2）化学改性
化学改性是一种通过聚合物化学反应改变分子链上原子或原子团类型及其结合方式的改性方法，其中嵌段、接枝等是聚氨酯胶粘剂常用的几种化学改性方法。其中高性能的环氧树脂改性聚氨酯胶粘剂、丙烯酸酯改性聚氨酯胶粘剂、有机硅树脂改性聚氨酯胶粘剂是行业内竞相开发的目标。环氧树脂具有良好的粘接性、耐腐蚀性、高强度等诸多优点，但是韧性较差，将环氧基引入聚氨酯体系中能够获得性能更好的产品。硅烷改性聚氨酯胶粘剂不但能够提高柔韧性还能避免传统聚氨酯胶粘剂固化易起泡、对光滑基材粘接性差的缺点。
