Другой ToolBar

Если ToolBar все должны находиться внутри окна mainwindow, то создайте необходимое количество ToolBar`ов и часть из них сделайте скрытыми. А когда открываете диалог, то показывайте скрытые ToolBar и скрывайте те, которые уже не нужны.

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

#include <QDialog>

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    firstToolBar = new QToolBar("First Toolbar");
    firstToolButton = new QToolButton(this);
    firstToolButton->setText("first");
    firstToolBar->addWidget(firstToolButton);
    addToolBar(firstToolBar);

    secondToolBar = new QToolBar("Second Toolbar");
    secondToolButton = new QToolButton(this);
    secondToolButton->setText("second");
    secondToolBar->addWidget(secondToolButton);
    addToolBar(secondToolBar);

    secondToolBar->hide();
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    firstToolBar->hide();
    secondToolBar->show();

    QDialog dialog;
    dialog.exec();

    firstToolBar->show();
    secondToolBar->hide();
}