本申请涉及基于生物聚合物和异氰酸酯的粘合剂以及复合材料。一种粘合剂，其包含水中的异氰酸酯液滴，其中，所述异氰酸酯液滴的平均液滴尺寸小于或等于500微米，以及所述异氰酸酯液滴具有壳，所述壳包括生物聚合物或者生物聚合物与异氰酸酯的反应产物。生物聚合物可以是生物聚合物纳米颗粒或者经烧煮和化学改性的淀粉。任选地，粘合剂还可包含脲。用于粘合剂的基材可以是木材、其他木质纤维素材料或者合成或天然纤维。在具体例子中，粘合剂被用于制造包括刨花板和MDF的不添加甲醛的木材复合物。