I metodi di sintesi del TPU possono essere suddivisi in due categorie in base alla presenza o all'assenza di solventi: polimerizzazione in massa senza solventi e polimerizzazione in soluzione a base di solvente. La polimerizzazione in massa può essere ulteriormente suddivisa in metodi monofase e prepolimerici in base alle fasi di reazione. Il metodo in un'unica fase prevede la miscelazione simultanea di dioli oligomerici, diisocianati ed estensori di catena per formarli. Il processo in una sola fase è semplice e facile da usare, ma il calore di reazione è difficile da eliminare ed è probabile che si verifichino reazioni collaterali. Un elastomero poliuretanico termoplastico a base di poliestere è stato sintetizzato utilizzando un metodo in una sola fase. In primo luogo, la quantità della formula di poliestere poliolo ed estensore di catena, butandiolo, è stata pesata in un reattore e riscaldata a 120 gradi per la disidratazione sotto vuoto. Aggiungere rapidamente il preriscaldato e mescolare rapidamente in modo uniforme, versarlo nel contenitore preriscaldato, cuocere sotto vuoto a 120 gradi, quindi raffreddare a 100 gradi per ottenere un prodotto poliuretanico traslucido di colore giallo chiaro. Successivamente, pressalo nei provini su una pressa piana e il TPU preparato avrà elevate proprietà meccaniche e di smorzamento.
Il metodo del prepolimero prevede la reazione di dioli oligomerici e diisocianati, seguita dalla sintesi con un estensore di catena secco in una piccola quantità di condizioni catalitiche. Il processo di produzione del prepolimero è complesso, consuma elevata energia e la viscosità del prepolimero prodotto è elevata, il che aumenta la difficoltà del funzionamento del processo. Tuttavia, il prepolimero presenta meno reazioni collaterali e il prodotto risultante ha prestazioni migliori rispetto al metodo a fase unica.
Secondo la continuità del processo di reazione, può essere suddiviso in metodo intermittente e metodo continuo. Le apparecchiature di produzione comunemente utilizzate per il metodo intermittente comprendono apparecchiature di colata automatizzate, forni di polimerizzazione, martelli di frantumazione, estrusori, ecc., che hanno una bassa efficienza produttiva, una qualità del prodotto non uniforme e non sono adatte alla produzione su larga scala. Pertanto, i processi e le attrezzature di produzione continua sono stati studiati sia a livello nazionale che internazionale. L'attrezzatura per il metodo continuo è una linea di produzione di estrusione di reazione, che comprende principalmente serbatoi di stoccaggio di materie prime, macchine di colata, estrusori bivite paralleli, granulatori subacquei, attrezzature per la separazione e l'essiccazione e attrezzature per l'imballaggio. Il metodo di estrusione a reazione continua bivite è attualmente il processo di produzione tradizionale, con elevata efficienza produttiva e qualità del prodotto stabile, adatto per la produzione su larga scala. Può essere utilizzato per rivestimenti, elastomeri e adesivi.