Když dojde k polyadiční reakci mezi diisokyanátem a jedním nebo více dioly specifickým způsobem, vzniká TPU. Tři základní suroviny potřebné k výrobě TPU jsou:
Polyol nebo diol s dlouhým řetězcem
Prodlužovač řetězce nebo diol s krátkým řetězcem
Diisokyanát
Jedná se o lineární segmentovaný blokový kopolymer složený z měkkých a tvrdých segmentů.
Měkký segment (polyether nebo polyester): Je vyroben z polyolu a isokyanátu. Poskytuje flexibilitu a elastomerní charakter TPU.
Tvrdý segment (aromatický nebo alifatický): Je vyroben z prodlužovače řetězce a isokyanátu. To dává TPU jeho houževnatost a fyzikální vlastnosti.
Aromatické TPU – na bázi izokyanátů, jako je MDI
Alifatické TPU – založené na izokyanátech jako H12 MDI, HDI a IPDI

Molekulární struktura termoplastických polyuretanů
