聚氨酯化学研究为制备新一代高性能材料比如涂料、粘合剂、弹性体、纤维、发泡材料等开辟出了一条新途径。可采用多种原料，通过简单的加聚反应制得各种性能的聚氨酯。热塑性聚氨酯弹性体TPU是第一个可以热塑加工的弹性体，目前仍是快速发展的热塑性弹性体工业中的重要角色。

1937年，Otto Bayer和其同事就开始研究聚氨酯，目标是改进聚酰胺合成纤维的性能；后来Du Pont杜邦和ICI公司发现了聚氨酯的弹性；40年代，聚氨酯投入工业化生产，被称之为“I-橡胶”，但是性能却很差，这是由于弹性体的网络不规则造成的；后来用短链二元醇作扩链剂，形成弹性体网络，可以看成是聚氨酯弹性体合成的一个重大突破。

早期的聚氨酯弹性体都是由三种基本组分组成的：①聚酯或聚醚高相对分子质量二元醇；②扩链剂如水、短链二元醇或二元胺；③二异氰酸酯，如1,5-萘-二异氰酸酯（NDI）。但这些聚氨酯的熔点都高于氨酯键的分解温度，不适于热塑性加工。

当用4,4'-二苯基甲烷-二异氰酸酯（MDI）替代NDI是，取得了重大突破。1958年，Goodrich古德里奇公司制得了热塑性的聚氨酯TPU；60年代初，Goodrich公司开发出了Estane^®、Mobay Texin^®、Upjohn Pellethane^®三种产品，而欧洲也有Bayer公司的Desmopan^®和Elastogran公司的Elastollan^®。

此后人们致力于研究聚氨酯热塑性弹性体结构与性能之间的关系。目前已公认多嵌段聚氨酯为热塑性弹性体的原因是其产生了相分离，形成了微区结构。

热塑性聚氨酯由两种嵌段构成，一种是硬嵌段，由扩链剂如丁二醇加成到MDI上形成的；另一种是软嵌段，由镶嵌在两个硬段之间的柔软的长链聚醚或聚酯构成。

室温下，低熔点的软段与极性、高熔点的硬段是不相容的，从而导致微相分离；相分离的另外一部分推动力是硬段的结晶。当加热到硬段熔点以上时，TPU形成了均一的熔体，可以用热塑性的加工方法比如注塑、挤出、吹塑等进行成型加工。冷却后TPU的软硬段重新相分离，恢复了弹性。

一般来说，软段形成连续相，并赋予TPU弹性；而硬段则起到物理交联点和增强填料的作用。受热时或在溶剂中，这种物理交联点消失；冷却或溶剂挥发后，重新形成交联网络。

另外，为了得到热塑性，每种预聚体或单体单元都应有两个末端反应基团，这才能确保得到或仅有极少量支化点的高相对分子质量线型聚合物。