基于聚氨酯彈性體特殊的耐磨性能及其優良的力學性能,從20世紀60年代開始就進行了聚氨酯彈性體在輪胎中的應用研究。特別是在1974~1975年,美國空軍飛行動力試驗室曾與Zedron公司合作,對澆注輪胎和活胎面澆注輪胎在美國空軍飛機上使用的可行性進行研究。據透露,該研究采用的材料是熱塑性聚氨酯彈性體(杜邦公司制造,商品名為Hytrel),胎體和胎圈均無補強層材料。動力試驗表明:在6.00-6澆注輪胎、低斷面15×6.00-6澆注輪胎和6.00-6活胎面澆注輪胎等3種試驗輪胎中,后者獲得較好的結果,其中有一試驗胎成功地通過了89次滑行起飛試驗。試驗條件是:滑行1英里(負荷1150磅、速度每小時30英里)后,速度再從每小時0英里提高到90英里起飛。該研究的結論認為:開發澆注飛機輪胎或活胎面(用補強材料補強)澆注飛機輪胎是可行的。
1977~1979年Zedron公司又承包了美國飛行動力試驗室的一項研究開發合同,研究7.00×8/16層級A-37飛機澆注輪胎的可行性。輪胎設計負荷為6650磅,充氣壓力為125磅英寸,使用速度為每小時150英里。試驗結論認為:改性的熱塑性聚氨酯彈性體(商品名為Hytrel)具有最好的動態性能,在額定負荷下成功地滑行了3英里,最高的爆破壓力400磅·英寸;該項研究所用的試驗材料,基本上能為特殊設計的澆注輪胎提供足夠的靜態尺寸穩定性、垂直和側向剛性、滯后的摩擦性能。但是,印痕面積、剎車力、回正轉矩不足;爆破試驗、動態鑒定試驗仍達不到要求。
聚氨酯彈性體就其楊氏模量而言是一種既具有塑料的高硬度,又具有橡膠高彈性的高分子合成材料,主要包括聚氨酯混煉膠、聚氨酯澆注膠、聚氨酯水乳膠和聚氨酯熱塑膠。聚氨酯彈性體與橡膠相比具有更優異的耐磨性能、較高的抗撕裂強度和伸長率且硬度范圍寬。此外它的吸振、減震效果好,負重容量非常大以及極理想的耐油和耐其他化學藥品性能。由于聚氨酯彈性體具有其他高聚物不具備的特殊物理力學性能,所以其在國防、輕紡、交通、油田、礦山、機械、建筑、醫療等許多方面的應用都相當廣泛,也是制造高性能輪胎的理想材料。特別是澆注型聚氨酯彈性體是目前最耐磨的彈性體,具有高耐磨、可著色、高耐切割性、優良的耐油及耐化學品等優點,而且對人體無毒害作用,又能完全生物降解,還不必添加炭黑和芳烴油,是制造輪胎胎面的理想材料。
聚氨酯填充輪胎采用澆注工藝制造,其結構和目前生產的輪胎有很大區別。全聚氨酯充氣輪胎是由胎體、帶束層和胎面3部分構成。其中胎體由較高模量的聚氨酯彈性體澆注而成,比較硬(邵爾A型硬度約為85~95度),因而耐疲勞性能、尺寸穩定性和耐切割性能都比較好;胎體上部的帶束層由沿周向纏繞的芳綸或鋼絲簾線構成,胎面則由低模量聚氨酯彈性體(邵爾A型硬度約為70~75度)澆注而成,以保證輪胎的耐磨性和行駛性能。