聚氨酯的合成主要涉及以下几种化学反应：
异氰酸酯（-NCO）与羟基（-OH）反应生成氨基甲酸酯（-NHCOO-）。这是制备聚氨酯的基本反应之一。反应方程式如下：
$$
R-NCO + R'-OH \rightarrow R'-NHCOO-R
$$
其中，$R$ 和 $R'$ 分别代表异氰酸酯和羟基化合物的有机部分。
异氰酸酯与水在催化剂存在下反应生成胺（-NH2）和二氧化碳（CO2），这是制备聚氨酯泡沫塑料的重要反应。反应方程式如下：
$$
R-NCO + H_2O \rightarrow R'-NH2 + CO_2 \uparrow
$$
这个反应利用生成的二氧化碳气体使聚氨酯泡沫膨胀。
如果异氰酸酯过量，生成的胺会与未反应的异氰酸酯反应生成脲（-NHCONH-）。反应方程式如下：
$$
R-NCO + R'-NH2 \rightarrow R'-NHCONH-R
$$
脲键是聚氨酯分子链中的重要组成部分，赋予材料良好的弹性和耐化学品性。
酰胺化合物在较高温度（如>100 ℃）下与异氰酸酯发生中等速度的反应，生成酰基脲。反应方程式如下：
$$
R-CO-NH_2 + R'-NCO \rightarrow R'-CO-NH-R + R''-NH_2
$$
这种反应在高温条件下进行，生成酰基脲结构。
聚氨酯废料可以通过醇解反应进行化学回收。在醇解过程中，氨基甲酸酯基团和脲键基团分别发生酯交换反应和分解反应，生成多元醇和芳香族胺。反应方程式如下：
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R1-NHCOOR_2 + HO-R_3 \rightarrow R1-NHCOO-R_3 + R_2OH
$$
$$
R'-NHCONH-R \rightarrow R'-NHCOO-R + R''-NH_2
$$
醇解法是当前重点推广的回收方法，具有较好的经济效益和环保效益。
水解法是在碱金属氢氧化物的催化下，向废旧软泡中通入高压水蒸气，分解成胺、多元醇和CO2。反应方程式如下：
$$
R1-NHCOOR_2 + H_2O \rightarrow R1-NH2 + R_2OH + CO_2
$$
水解法的优点是直接得到回收物种类多，但设备要求高，初期投资较大，尚未实现大规模工业化。
碱解法是以碱金属氢氧化物作分解剂，在高温强碱条件下进行，分解成多元醇、二元芳香胺和碳酸钠等。反应方程式如下：
$$
R1-NHCOOR_2 + 2NaOH \rightarrow R1-NH2 + R_2OHR + 2Na_2CO_3
$$
碱解法的优点是回收率高，但设备要求高，初期投资大，工业化较为困难。
热解法是在高温下进行裂解，产物为气态和液态混合物。反应方程式如下：
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R1-NHCOOR_2 \rightarrow R1-NH2 + R_2OHR + CO_2
$$
热解法可用于回收异氰酸酯和多元醇，但需要高温设备和特定的气氛条件。
这些反应共同构成了聚氨酯的合成过程，通过控制反应条件和配比，可以制备出具有不同性能和应用的高分子材料。