（1）交联改性
交联是提高水性聚氨酯性能的有效方法，可提高胶膜的耐水性、耐热性和粘接强度。交联分为内交联和外交联。内交联是指在合成时引入交联剂。如采用部分三官能团的多元醇或异氰酸酯、引入胺基或环氧基团、封闭型异氰酸酯乳液、多官能团交联剂等都可制得内交联水性聚氨酯。内交联方法的缺点是预聚体黏度很大，难以乳化。外交联法即是在胶水使用前添加交联剂，在成膜过程或成膜之后，加热产生化学反应，形成交联的胶膜。与内交联相比，所得乳液性能好，其缺点是为双组分体系，没有单组分使用方便。外交联可用甲醛、三聚氰胺-甲醛树脂、环氧化合物作交联剂，一般在120~180℃的高温下进行交联反应。也可以氮丙啶、碳化二亚胺、多异氰酸酯、金属盐类化合物为交联剂，在常温下就可以反应，羧基可以使氮丙啶开环发生交联反应，但是氮丙啶挥发性较强，刺激性强，对呼吸系统有一定的毒性，不利于工人的职业健康。
（2）共混改性
利用不同树脂之间的互补作用，也可以改善和提高水性聚氨酯的性能，水性聚氨酯可与其他水性树脂共混。如环氧树脂乳液、丙烯酸酯乳液、氯丁胶乳、天然胶乳、聚醋酸乙烯乳液、脲醛树脂等，共混后制得新的水性胶粘剂，综合性能优异。其中以聚氨酯与环氧树脂、聚氨酯与丙烯酸树脂共混研究最为重要。
（3）共聚改性
目前，PU树脂与环氧树脂、有机硅、含氟化合物、丙烯酸酯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、醋酸乙烯和丁苯橡胶的共聚改性均有研究。其中环氧树脂、有机硅、含氟化合物和丙烯酸酯改性聚氨酯树脂的研究最为活跃。
（4）纳米改性
纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应等特殊性质，可以使材料获得新的功能。如粒度进入纳米尺度后，材料表面活性中心的增多可提高其化学催化和光催化的反应能力，在紫外线和氧的作用下给予涂层自清洁能力，表面活性中心与成膜物质的官能团可发生次化学键结合，大大增加涂层的刚性和强度，从而改进涂层的耐划伤性，高表面能的纳米材料表面经过改性可同时获得憎水和憎油的特性。纳米改性水性聚氨酯主要集中在水性涂料方向，在胶粘剂方向相对较少。
