通過改變鏈段結構，引入芳環或者形成噁唑烷酮、異氰脲酸酯、酰亞胺等耐熱基團，可提高膠粘劑的熱穩定性。
Pu鏈段中芳環密度的增加使得鏈段剛性增大，分子間作用力增強，使得聚合物熱分解溫度提高。噁唑烷酮可以由異氰酸酯基與環氧基反應合成，其熱分解溫度達300℃以上。異氰脲酸酯環是異氰酸酯三聚反應產物，雜環上沒有不穩定的氫原子以及酰胺基結構，使它具有較好的熱穩定性。聚酰亞胺是由酸酐和二元胺反應縮聚生成的，它在空氣中的分解溫度為400～450℃，在N中的分解溫度為2400～500℃，將酰亞胺環引入聚氨酯材料后，硬段中C=O含量增加，增加—NH和C=O間氫鍵作用并減弱硬段—NH和軟段—O—間作用力，從而使硬段間的作用力加強、軟硬段間的氫鍵作用減弱，軟段相和硬段相之間的相容性變差，相分離程度增加，從而提高了聚氨酯的耐熱性。
盧冶等人通過本體聚合，合成一類新型的含雜萘類聯苯結構的PU膠，其常溫剪切強度不低于20MPa，具有較高的T(170~200℃)，在氮氣氛圍中250℃無失重，g10%熱失重溫度為300℃，而且具有較強的耐酸、耐水解性能。該膠粘劑適用于溫度較高的環境中。
莊嚴等人通過引入高耐熱性和耐水解性的結構單元，提高分子的軟化點，合理控制中間體的指標等手段，提高PU膠的耐濕熱穩定性。該膠粘劑可耐135℃高溫蒸煮。用其制作的復合包裝袋PET/Al/CPP內裝經135℃蒸煮40min，包裝袋仍完整無損。
Petrova研究了含硼烷PU膠，發現加熱到600℃時總質量損失只有20%，而沒有加硼烷的PU膠質量損失為80%。俄羅斯科學家采用卡硼烷對聚氨酯進行改性，制成了用于鋼、鈦合金、黃銅和鋼膠接的BK-20膠粘劑，使用溫度為500~800℃，最高可達800~1000℃。
添加填料
PU膠中添加合適的填料可以降低收縮應力和熱應力，從而提高其耐熱性。由于聚氨酯中有機和無機部分相互作用形成獨特的界面效應和協同作用，使得這種材料具有更高的熱和氧穩定性。按有機相和無機相的相互作用關系可將混合聚氨酯分為2類：第1類是有機與無機相通過弱鍵如氫鍵、范德華力和靜電力相互作用，另一類則是有機相和無機相通過共價鍵結合。常用的填料有(如玻璃纖維、云母等)、粉末(如纖維素、二氧化硅、三氧化二鋁等)、片狀材料(如滑石)、塊狀材料(如重晶石)及納米粒子或功能納米粒子。
SebastianClauβ等在單組分PU膠中加入體積分數30%的白堊，膠接接頭的熱穩定性明顯提高。B.S.Kim等分別用疏水和親水性基團改性的2種納米二氧化硅增強UV固化聚氨酯乳液，發現隨著納米二氧化硅加入量的增加，聚氨酯降解溫度尤其是硬段降解溫度增加。Lee等研究了水性聚氨酯/粘土納米復合材料，也發現體系中含有粘土越多其耐熱性就越高。
在聚氨酯膠粘劑的制備和使用過程中應充分了解其結構與性能的關系，根據使用的目的和要求合理進行設計。目前，開發新型耐熱聚氨酯膠粘劑，研發新的合成技術、新的添加材料以及相應機理研究已成為聚氨酯研究的重點。
