PU合成化学和发泡工艺PU最早由OttoBayer于年在德国使用聚酯二醇和二异氰酸酯，通过加聚或分步聚合合成。PU合成的一般反应方程式如图所示。图示PU合成的反应方程式该反应为放热反应。PU主要由多元醇的羟基(-OH)和多异氰酸酯的异氰酸酯基(-NCO)之间形成氨基甲酸酯键，也称为“氨基甲酸酯”(-NH-(CO)-O-)。理论上，对于PU合成，应使用等摩尔的二异氰酸酯/多异氰酸酯和二醇/多元醇以达到完全聚合度。有趣的是，在实践中，由于-NCO与水的-OH（通常存在于多元醇中）发生反应，几乎没有过量的多异氰酸酯用于补偿其损失。遵循相同的化学反应并使用多元醇和多异氰酸酯的组合，合成了无数的PU。PU的这种特性使其有别于其他合成聚合物（PE、PP、PS等）孤独的单体。此外，在PU合成过程中，-NCO还与其他官能团反应，例如胺、尿素和羧酸，因此，最终生产出有不同功能和不同物理化学性质的PU。

根据交联密度的程度，聚合物是热塑性的还是热固性的，聚氨酯也是如此。PU可以是热固性材料，但也可以作为弹性体和热塑性塑料。由-NCO和-OH基团之间的反应形成的高度交联网络导致热固性聚氨酯的形成，热固性聚氨酯具有更高的热稳定性，适用于相对高温的应用。然而，高度交联的网络限制了热固性PU的重塑和回收，以及对其生物降解性的限制。