利用纳米技术制备聚合物基纳米复合材料已成为提高聚合物性能、拓宽其用途的重要手段。热塑性聚氨酯弹性体(TPU)作为聚氨酯材料的一个分支，具有优异的机械性能、良好的耐磨性和化学稳定性，可作为结构型部件在许多领域获得广泛应用。由于TPU组成与微观形态的多样性，其综合性能相当优越，一些性能在实际应用中已经过剩，但某些性能却需要不同程度的提高。与其它有机高分子材料一样，聚氨酯在有氧和加热的条件下，易燃，会产生毒性烟雾，危害环境；此外纯聚氨酯弹性体的模量不高，不能满足某些特殊场合的使用要求。氢氧化铝化学上惰性、无毒，因此用纳米氢氧化铝(ATH)对TPU改性则是提高TPU性能的有效方法。 本研究以TPU为基体，纳米ATH作为主要改性剂，采用溶液-凝胶法制备ATH/聚醚分散体系，原位聚合法制备TPU/ATH纳米复合材料，本法在国内外开展的相关研究中未见报道。在对TPU合成工艺探索的基础上，讨论了影响预聚体粘度的因素，制备了一系列纳米ATH不同含量的TPU/ATH纳米复合材料。作为对比，还研究了纳米Mg(OH)2、微米ATH分别填充TPU时所制复合材料的性能。结果表明：(1)TPU及其复合材料的制备条件为预聚温度80℃、时间为2h，材料后熟化温度120℃、时间4h；(2)纳米粒子的添加量对预聚物的粘度及后续实验过程影响较大，因此纳米粒子的添加量不宜过高，实验选用的最大添加量为5%；(3)纳米ATH的添加可使TPU的力学性能有明显的提高。随着纳米ATH添加量的增加，复合材料的拉伸强度相应增加，在ATH含量为4%时，拉伸强度增幅为65%。而断裂伸长率随着纳米ATH添加量的增加，存在极大值现象，在ATH含量为3%时，断裂伸长率达到最大值645%，即使ATH的含量达到5%，复合材料的断裂伸长率仍然高于纯TPU。(4)对比纳米ATH、纳米Mg(OH)2、微米ATH改性TPU的效果，采用原位聚合法制得的TPU/ATH纳米复合材料拉伸强度和断裂伸长率，既高于TPU/Mg(OH)2纳米复合材料，又远高于TPU/ATH微米复合材料。(5)添加纳米粒子可使TPU的难燃性能有明显的提高，但在相同添加量时，TPU/ATH纳米复合材料难燃性高于TPU/Mg(OH)2纳米复合材料。当添加量为5%时，TPU/ATH纳米复合材料氧指数(OI)达到31，而TPU/Mg(OH)2纳米复合材料氧指数为30。(6)DSC分析表明纳米ATH的添加没有改变TPU微相分离结构，但使TPU软段的玻璃化温度和硬段的分解温度有所提高，说明纳米ATH既存在于聚氨酯大分子软段区又存在于硬段区；TGA-DTA分析表明，纳米ATH改性后的TPU耐热性有所提高，分解温程拓宽约20℃。(7)XRD及SEM分析表明，由原位聚合法制备的TPU/ATH复合材料，ATH可呈纳米状态均匀分散于TPU基体中。