本发明公开了一种改性羧基丁苯胶乳及其制备方法和应用，属于聚合物合成技术领域，所述的改性羧基丁苯胶乳，其结构式如式I所示，所述的改性羧基丁苯胶乳能够可作为木材粘合剂，由于活性基团的引入，所述的活性基团‑OH、‑COOH、‑CN能够与木材表面的纤维素、半纤维素和木质素通过化学结合形成化学键，在改性羧基丁苯胶乳分子与木材界面之间构建起稳固而又牢靠的“桥梁”，从而得到牢固的化学结合力，使其具有良好的粘接强度、机械性能、热稳定性和耐水性能，能够有效的提高木制品的粘接稳定性，同时C＝O键和C‑O‑C键使改性羧基丁苯胶乳的固化反应变得容易，其反应活性得到提高，使其具有低固化温度和高固化系效率。