Методи синтезу ТПУ можна розділити на дві категорії залежно від наявності або відсутності розчинників: полімеризація в масі без розчинників і полімеризація в розчині на основі розчинників. Масову полімеризацію можна далі розділити на одностадійну та преполімерну методи відповідно до стадій реакції. Одностадійний метод включає одночасне змішування олігомерних діолів, діізоціанатів і подовжувачів ланцюга для формування. Одноетапний процес простий і легкий в експлуатації, але його реакційне тепло важко усунути, і можуть виникнути побічні реакції. Термопластичний поліуретановий еластомер на основі поліефіру був синтезований за допомогою одностадійного методу. По-перше, кількість поліефірного поліолу та подовжувача ланцюга бутандіолу зважили в реакторі та нагріли до 120 градусів для вакуумної дегідратації. Швидко додайте попередньо нагрітий і швидко рівномірно перемішайте, вилийте його в попередньо розігріту ємність, випікайте у вакуумі при 120 градусах, а потім охолодіть до 100 градусів, щоб отримати світло-жовтий напівпрозорий поліуретановий продукт. Після цього пресуйте його в зразки на плоскому пресі, і підготовлений ТПУ має високі механічні та амортизаційні властивості.
Форполімерний метод передбачає реакцію олігомерних діолів і діізоціанатів з подальшим синтезом із сухим подовжувачем ланцюга в умовах невеликої кількості каталізатора. Процес форполімерного способу у виробництві є складним, споживає високу енергію, а в'язкість отриманого форполімеру висока, що підвищує складність процесу. Однак форполімер має менше побічних реакцій, і отриманий продукт працює краще, ніж одностадійний метод.
За безперервністю процесу реакції його можна розділити на переривчастий метод і безперервний метод. Зазвичай використовуване виробниче обладнання для періодичного методу включає автоматизоване розливне обладнання, печі для затвердіння, дробильні молотки, екструдери тощо, які мають низьку ефективність виробництва, нерівномірну якість продукції та не підходять для великомасштабного виробництва. Тому безперервні виробничі процеси та обладнання були вивчені як у країні, так і за кордоном. Обладнання безперервного методу — це виробнича лінія реакційної екструзії, яка в основному включає резервуари для зберігання сировини, розливні машини, паралельні двошнекові екструдери, підводні гранулятори, обладнання для розділення та сушіння та пакувальне обладнання. Двошнековий метод безперервної реакційної екструзії в даний час є основним виробничим процесом з високою ефективністю виробництва та стабільною якістю продукції, що підходить для великомасштабного виробництва. Його можна використовувати для покриттів, еластомерів і клеїв.