近幾年，對水性聚氨酯膠黏劑干燥速度慢、初粘性低、對非極性基材濕潤性差、耐水性不佳、耐熱性不高等問題進行了大量的研究，提出了一些改進措施。主要設計原理如下。

①調整結構 在保證乳液穩定性的前提下，親水基團的含量盡可能低，可提高膠膜的耐水性;聚醚多元醇相對分子質量越小，則膠膜越硬，耐水性也較好。

②改進工藝 采用工藝性能優良的乳化設備進行熱處理，可提高膠膜的強度和耐水性。對于交聯型水性聚氨酯，靠熱能形成交聯結構，使耐水、耐熱性能提高。對于熱塑性水性聚氨酯，受熱會使三乙醇胺、氨、醋酸等成鹽試劑從膠膜中脫出，增加疏水性。另外，也會產生一定程度的交聯和支化。

⑧交聯改性交聯是提高水性聚氨酯性能的有效方法，可提高膠膜的耐水性、耐熱性和粘接強度。交聯分為內交聯與外交聯。所謂內交聯就是在合成時使水性聚氨酯含有反應性的官能團，經熱處理后便能形成交聯。如采用部分三官能團的多元醇或異氰酸酯，引入氨基或環氧基團、封閉型異氰酸酯乳液、多官能團交聯劑等都可制得內交聯水性聚氨酯。內交聯方法的缺點是預聚體黏度很大，難以乳化。同時，聚氨酯微粒間聚集性差，成膜性能不好。

外交聯法即是在使用前添加交聯劑，在成膜過程或成膜之后，加熱產生化學反應，形成交聯的膠膜。與內交聯相比，所得乳液性能好，其缺點是為雙組分體系，沒有單組分型方便。在工業上大都對羧酸型陰離子乳液進行交聯，外交聯法又分高溫交聯法和室溫交聯法。用甲醛、三聚氰胺一甲醛樹脂、環氧化合物作交聯劑，一般在120～180℃下進行交聯反應，且需要催化劑存在下使用。以氮丙啶、硅烷交聯劑、碳化二亞胺、多異氰酸酯、金屬鹽類化合物為交聯劑，在室溫條件下交聯反應迅速進行，短時間內易產生凝膠，一般是在聚氨酯乳液使用時加入交聯劑。目前常用的交聯劑有水分散異氰酸酯、環氧化合物、三聚氰胺、氮丙啶、硅烷交聯劑等。氮丙啶可在室溫下使用，但氮丙啶儲存時間短(<24h)，且有毒性;而普通硅烷在水中不穩定，烷氧鍵遇水迅速發生水解，自交聯生成不溶于水的硅氧烷，通過環氧改性可以提高硅烷在水中的穩定性，如Coatosil-1770Silane、Silquest-A-187Silane在水中不易發生水解，能在室溫下使用，且儲存時間長。

④復合改性 為了改善水性聚氨酯的某些性能，可與其他水性樹脂如環氧樹脂乳液、丙烯酸酯乳液、EVA乳液、氯丁膠乳、天然膠乳、聚醋酸乙烯乳液、脲醛樹脂等共混，制成新的水性膠黏劑，其性能有所提高。將水性聚氨酯與環氧樹脂乳液共混，提高了粘接性、耐水性和耐溶劑性等。

水性聚氨酯與丙烯酸酯乳液共混，其性能介于聚氨酯和丙烯酸酯乳液之間。

聚氨酯和丙烯酸酯共聚復合乳液(PUA)具有優異的性能，對金屬粘接性良好，耐溶劑性提高。共聚復合的工藝首先是合成以丙烯酸羥乙(或丙)酯為端基的聚氨酯預聚物，乳化分散后再與丙烯酸單體進行乳液共聚，即得PUA復合乳液。

水性聚氨酯還可作“種子聚合物”，并作為高分子乳化劑，加入丙烯酸酯、丙烯腈、醋酸乙烯、苯乙烯等單體，以過硫酸鹽為引發劑，進行無皂乳液聚合，制得核殼型雜合水性樹脂，其性能比單純用丙烯酸酯乳液與聚氨酯乳液共混為好。PUA復合乳液技術是當今國際上高分子材料研究的又一新成果，也是水性聚氨酯發展的一個新方向。

⑤接枝改性在聚氨酯乳液中加人適量(約20%)的苯乙烯單體，通過原位聚合法制得聚氨酯一苯乙烯接枝乳液，提高了粘接性和耐水性。

⑥乙烯基乳液分散改性 可將多異氰酸酯(或其預聚體)有機溶液分散在聚乙烯醇、羧甲基纖維素的水溶液中，或醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、EVA乳液、丁苯膠乳等乙烯基乳液中而得水性乙烯基聚氨酯膠黏劑，又稱為水性高分子異氰酸酯膠黏劑(API)。水性乙烯基聚氨酯膠黏劑可為水溶型或乳液型的，又有單組分和雙組分之分。