聚氨酯由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。聚氨酯橡膠（UR）是由聚酯（或聚醚）與二異氰酸脂類化合物聚合而成的。它的化學結構比一般的彈性聚合物復雜，除反復出現的氨基甲酸酯基團外，分子鏈中往往還含有酯基、醚基、芳香基等基團。聚氨酯橡膠分子的主鏈由柔性鏈段和剛性鏈段鑲嵌組成；柔性鏈段又稱軟鏈段，由低聚物多元醇（如聚酯、聚醚、聚丁二烯等）構成；剛性鏈段又稱硬鏈段，是由二異氰酸酯（如TDI、MDI等）與小分子的擴鏈劑（如二元胺和二元醇等）的反應產物構成的。軟鏈段所占比例比硬鏈段的多。軟、硬鏈段的極性的強弱不同，硬鏈段極性較強，容易聚集在一起，形成許多的微區分部于軟鏈段相中，稱為微相分離結構，物理機械性能與微相分離程度有很大關系。