热塑性聚氨酯常以颗粒形状式出售，可以说它是一种半成品，能用多重方法加工成型。TPU可以无需添加任何助剂而直接加工。加工方法可分为熔融加工和溶液加工两大类。熔融加工是最主要的加工方式。根据制品的形状、大小和粒料的加工特性，热塑性聚氨酯弹性体可采用挤出成型、注射模具、压延成型、吹塑薄膜等熔融加工方式来加工。注射模塑和挤出成型时TPU广泛采用的加工方法。
一般来说，在TPU硬链段氨基甲酸酯等基团或链段之间形成的氢键，是物理交联键，是TPU具有良好物理性能的主要因素之一。在加工加热及剪切力作用下，这种物理交联受到可逆性的破坏，TPU熔融可加工成各种形状，冷却后氢键形成，又形成物理性交联。TPU的组成结构及由此产生的硬度是工艺上控制温度的重要参考因素。
5.4.3.1 预干燥处理及助剂配料
（1）干燥 聚氨酯是极性聚合物，当其暴露在空气中时会慢慢吸湿。
据报道，一种硬度为邵氏A80的TPU产品在相对湿度95%的坏境中10min后吸水量达0.12%，而平衡吸水率达1.2%；在相对湿度50%环境中平衡吸水率达0.5%。而吸湿的TPU粒料熔融加工成型，水在加工温度气化，使得制品表面不光滑，内部产生气泡，物性降低。因此热塑性聚氨酯弹性体必须贮存在密封的不吸湿的低温环境中。如果TPU的吸水率超过0.1%，不仅影响其加工性能和制品外观，而且制品的机械性能明显降低。形同批次的TPU粒料吸水率为0.2%TPU成型后的拉伸强渡可能是吸水率0.01%粒料成型制品拉伸强度的1/4，而撕裂强度降低1/2，压缩变定也增大。又如含水量0.033%的TPU制得的弹性体试片拉伸强渡、伸长率、压缩变定分别为40MPa、650%和30%,而含水量0.182%的TPU粒料制得的试片拉伸强渡、伸长率及压缩变定则分别为25MPa、550%和50%。若水分在0.5%或以上，生产出的制品呈豆渣状开裂，不能成型。
为了保证制品的性能和防止熔融加工时水分气化引起的气泡，在TPU加工之前，一般需对粒料进行干燥处理。例如可放在浅盘里，于100~110℃的鼓风烘箱干燥1~4h，并经常翻动，不宜堆积太厚，以免影响干燥效果。适用于加工的TPU量多允许含有质量分数0.1%的水分，越低越好。在湿度大的坏境中操作时，若因发生故障，即使操作暂停仅一两个小时，在密封性不好的料斗里已烘干燥的TPU粒料也会吸潮，继续生产之前必须重新烘干。大规模生产时，可采用料斗式干燥器。
从制造厂购买的TPU胶粒水分若在0.1%以下，可直接用于注射成型加工，为了检查TPU胶粒是否需要预干燥步骤，可取热塑胶颗粒，在铁板上熔化观察是否产生气泡来判定。
（2）助剂 一般TPU可不配合其它材料，直接注塑或挤塑成型。但有些TPU加工加入时加入某些配料可改善加工性能或物性。助剂功能品种有润滑剂、减磨剂、增塑剂、水解稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、防霉剂及填料等。例如，为了改善TPU的耐光老化性能，TPU加工成型时可添加抗氧剂1010以及光稳定剂UV-9，添加1%的炭黑可明显提高TPU材料的耐老化性。
TPU挤出成型时添加润滑剂可降低剪切生热、降低物料压力，改善加工性能，如防止TPU熔融挤出时在口模附近的粘附，有利于流动性的提高，并可以稳定挤出的熔融物流。TPU加工时，其熔体流动速度不仅受温度的影响很大，而且受剪切速率的影响也很大，且二者的敏感性均很大。为此，TPU挤出时，温度或转速略有变动就会严重影响料流造成挤管表现呈波纹状。在纯的TPU中添加1%~4%的润滑剂，有助于料流的稳定挤出，有利于管材表面光洁度的提高。最佳的润滑剂是硬脂酸钡、硬脂酸锌等硬脂酸盐或脂类。表5-17为添加润滑剂后，TPU的熔化指数（MI）的变化情况。表5-18为添加抗氧剂对TPU制品老化性能的影响。
表5-17 润滑剂用量对TPU熔融指数的影响
表5-18 TPU中添加抗氧剂1010后的性能
又如，在TPU中添加0.4%的抗氧剂1010和1%的炭黑，初始拉伸强度、伸长率和邵氏A硬度分别为50.8MPa417%和93，经暴晒2个月后的物性数值分别为47.2MPa、413%和94.但不加抗氧剂和炭黑的TPU经2个月暴晒后物性仅为14.5MPa、288%和95.
一种由PBA、MDI及BD制得的TPU，在加入1%粉状四羟基苯乙烷四缩水甘油醚（环氧树脂类水解稳定剂）后注射成型，制得的TPU具有良好的耐水解性能，见表5-19.
表5-19加入环氧类时间稳定剂后TPU的耐水解性能
TPU制品的着色可添加色糊、浓色母粒料等，加入量为：色母料1%~4%，色糊0.5%~1%，颜料0.2%~0.5%。使用纯颜料时需注意防止因混合不均匀而在制品中出现色点。
5.4.3.2 挤出成型
硬度在邵氏A92以下的TPU适合于用挤出机加工成型。异型件、软管、电缆外套、薄膜等聚氨酯制品都可用挤出机连续生产。
挤出成型的工艺过程是：将干燥得TPU粒料由料斗加入挤出机的料筒，加热后，由旋转的螺杆传送并热塑化，从口模挤出，冷却定型，整理修饰。
TPU的挤出成型中，选择挤出机类型是很重要的，一般长径比在20~28的单螺杆挤出机较为适合，另外，压缩段、均化段都较长，均化段的槽深比一般塑料用螺杆钱一些，螺杆的压缩比（进料口面积与出料口面积之比）为2.5:1~3.5:1较为适宜。
TPU的挤出温度与其物性有关。一般，硬度越大，挤出温度越高。对一种特定牌号TPU，都有相应的挤出加工温度范围。挤出机料筒的温度通常分别为：送料段140~160℃，熔化段160~180℃，计量段180~190℃，机头185~190℃，口模185~195℃。实际采用的温度范围较窄，温度微小变化都会造成粘度急剧变化。温度的控制是生产性优良制品的关键，即使温度有3~5℃的变动，也会影响正常的生产。
粒料在加工之前需预热，在加工中粒料温度一般控制在170~180℃的范围内为好。设计TPU的最佳挤出温度时，特别是对于高硬度材料来说，温度的变动范围应尽可能窄。TPU的挤出压力（模具人口部位的压力）也是根据TPU的品种而定。
TPU挤出后，应迅速冷却定型。可直接导入水槽中冷却，也可采用喷水或气流方式冷却。
采用挤出工艺可生产聚氨酯管材、片材、电缆护套、吹塑薄膜等，所用设备除挤出机外，还有后序设备，后者则视产品种类而不同。例如生产管材的设备有挤出机、机头、口模、定型装置、冷却槽、牵引和切断装置等，口模应采用高质量钢材制成，内表面镀鉻，尺寸比管材实际尺寸大20%~30%，以适应熔融牵引工艺。生产TPU挤出片材或薄膜时，一般采用柔性唇口模，高粘性熔料经水平挤扳口模挤出，空气冷却后的薄片在有温控的辊上缠绕。吹塑薄膜可采用旋转式吹塑薄膜可采用选转式吹塑口模，熔料由压缩空气吹起薄膜，由空气冷却成型。生产电缆电线护套时熔融的物料经导线口模与来自放线盘运行的金属电线接触，包裹在电线外，导向管使导线在挤出的熔料中央，经水槽冷却后形成弹性护套。可采用挤出机将TPU熔料贴合在基材上，这就是挤出熔涂。
5.4.3.3 注射成型
注射成型（注塑）是TPU的一种重要的加工手段，通过注塑工艺可生产由小于1g的精密部件至重达10kg的大型制品。用于加工热塑料塑料的注塑机都可以用来加工TPU制品，一般可采用螺杆式或柱塞式注射加工。注射成型的基本工艺为：将干燥预热的粒料加入注塑机的料筒中，经加热融化呈流动态后，有柱塞或螺杆压送至注射喷嘴，压注入预热的模具中，热熔料充满模腔后冷却成型，脱模装饰后即得到制品。注射工艺可采用单工位环形连续注射，也可采用自动化水平很高的多工位盘式注射。还有双注射头的双模注塑。
螺杆注塑机能以均匀的速度使粒料熔融和注射。TPU加工采用这类注射剂较好。一般螺杆注塑机都有五个温区，由电热丝分段加热料道外壁，可使原料迅速到达熔融温度。螺杆的转动使熔融的TPU充分混合，工艺上比较容易控制。往复式螺杆长径比为16~24，压缩比以2.5/1~3.5/1范围为宜。在熔料筒内添置一分流棱，可使熔融的TPU在注射前进一步混合均匀。
通常的注射成型温度分别为：加料段130~150℃，塑化段140~180℃，计量段160~190℃，喷嘴170~190℃；模具的温度则一般为20~60℃。同样，加工温度、压力等参数的选择取决于TPU的硬度、加热区段的数量及设备规格，对于不同的硬度TPU，熔融温度分别选择为：邵氏A75~90（邵氏D28~40）180~210℃，邵氏A90~95（邵氏D40~52）190~225℃，邵氏A95以上（邵氏52以上）210~240℃。操作人员需根据生产出的制品外观及时调整各区的温度。
需要控制的压力有热塑化压力和注射压力。保持一定的热塑化压力是为了使熔体的温度更均匀。由于TPU的熔融粘度较低，使物料充满流道和模具的注射压力较一般热塑性塑料的低。注射压力可控制在30~100MPa范围。塑化压力（背压）高可保证塑化和熔料均匀，一般在0.3~2MPa之间。模具温度一般控制在20~60℃，硬度高，结晶度高的制品模具温度要高一些。
还必须控制充模时间和保压时间，在生产中，一般冲模时间为2~3s，保压时间为20~120s。冷却时间主要取决于粒料的热性能、结晶性和制件的厚度等因素。这些因素对制品的质量和性能影响较大。TPU模塑周期一般在20~60s。螺杆转速一般为20~80r/min。
5.4.3.4 模压及压延成型
模压工艺比较简单，将粒料和配合料送到密炼机中混炼，经压片后，送到预热的模具中，在1~7MPa的压力下模压1~5min,脱模冷却即得制品。
压延成型过程一般是：指将TPU熔料及配料送到预热的密炼机中塑炼，再通过2个以上相向旋转的辊筒间歇压延成一定尺寸连续薄片，冷却成型，再牵引出来卷取。一般包括两个阶段：前段是配料、塑炼和向压延机供料，后段包括压延、牵引、冷却、卷取等。塑炼时TPU材料温度一般在140~170℃（由于摩擦生热，设备温度无需这么高）
由于TPU熔料粘性大，一般需添加少量润滑剂等助剂
5.4.3.5 熔融加工工艺的其它问题
（1）收缩率 TPU成型制品的收缩率与制品的形状、厚度、加工注料时浇口受力方向、成型条件、热塑性聚氨酯的软段类型、硬度等级等因素有关。收缩率范围一般为0.005~0.020cm/cm.树脂硬度与制品收缩率大致上的关系见表5-20.制品收缩率的影响因素比较复杂。在模具设计时，可根据实测的类似形状模具制品的收缩率进行修正，把收缩率考虑在内，以精确尺寸的制件。
表5-20 TPU树脂硬度与收缩率关系
(2)制件的退火处理 脱模后的TPU制品一般需进行热处理（退火），以消除制品中的内应力。一般在80~120℃烘箱或烘房中放置5~20h。如果未经热处理，在使用之前应在高于20℃的坏境放置40天以上。经过热处理，可改善压缩永久变形，提高拉伸强度。
（3）废旧料的回收利用 与热固性聚氨酯、浇注型聚氨酯不同，热塑性聚氨酯废旧料可与其它热塑性塑料一样可回收利用。注射剂、挤出机等流道内的TPU残料、零件废品等可粉碎，再与新料混合用于制品生产。有些废旧料可能被较长时间遗弃，高温性能会降低，如产生部分降解、发生交联、泛黄等，就不宜再用于TPU制品生产。回收利用的废旧料需干燥。一般只能在性能要求不苛刻的制品生产中，在新料中添加10%~30%的干燥干净的旧料。可将TPU废旧料加到其它热塑性塑料如PVC、ABS中，以提高这些塑料的弹性和韧性。
5.4.3.6 溶液成型工艺
热塑性聚氨酯弹性体除了可熔融加工外，某些产品在某些强极性溶剂中有较好的溶解性。当有机溶剂挥发或除去后，TPU树脂一般能结晶成型，因而可以采用溶液法加工成型，采用流延成膜、刷涂、喷涂和浸渍等工艺进行加工。在加工中的主要控制参数一般包括:聚氨酯溶液的固含量、工作粘度，涂覆后干燥速率等。
用于溶解TPU粒料常用的溶剂有N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、丙酮、甲乙酮（MEK）乙酸乙酯、甲苯、四氢呋喃（THF）、环已酮等，为了获得良好的溶解性、体系粘度和挥发速率，可采用混合溶剂。采用溶液法生产的TPU溶液可直接用于加工。TPU溶液主要用于合成革/人造革、胶黏剂、涂料及溶液法浇注薄膜等。
合成革及人造革用聚氨酯树脂属于热塑性聚氨酯，一般采用溶液法生产，加入色料及其它助剂的聚氨酯溶液俗称“聚氨酯浆料”，可采用多种加工方式，如干式转移涂层法加工是指将聚氨酯浆料涂覆在离型纸上，溶剂发挥后将胶膜转移辊贴到织物会革基布上而完成加工；湿法加工是指浸渍或涂覆有聚氨酯浆料的“基布”在凝固水浴中浸泡，是DMF与水充分交换，在革表层产生一层含微孔的聚氨酯树脂层。
为了提高成品的耐热及耐溶剂、耐水性能，可在聚氨酯溶液中加入少量多异氰酸酯交联剂，得到的聚氨酯膜层为交联型聚氨酯。此方法不适于PU革的湿法涂层工艺。
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