热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是一种介于塑料和橡胶之间的高分子合成材料,不仅具有橡胶的高弹性和塑料的高强度,还具有独特的可熔可溶的性质,因此,广泛应用于航空航天、医疗设备、船舶汽车业、装饰材料等国防军工和国民经济领域。然而,TPU在低温环境下容易失去弹性体本身的高弹性,发生脆化问题,限制了其在低温环境下的应用。因此,本文对TPU耐低温性的影响因素进行了探究,并在此基础上分别对TPU进行了物理改性和化学改性,合成了具有优良耐低温性能和良好力学性能的TPU,主要内容及结果如下:（1）为了探究影响TPU耐低温性能的因素,本文考察了聚合物二元醇类型和分子量、二异氰酸酯类型、扩链系数、硬段含量等因素。结果发现,软段结构对TPU的耐低温性能影响最大,硬段结构对TPU力学性能影响最大。以聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、4,4’二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）和1,4-丁二醇（BDO）为原料,扩链系数为1.00,硬段含量为15%时,采用预聚体法合成的TPU的玻璃化转变温度（Tg）可以低至-87.0℃。（2）为了系统地研究物理改性对TPU耐低温性能的影响,本文采用溶液共混方法将无机填料和有机填料分别与TPU混合,探索了填料对TPU的影响规律及作用机理,解决了填料在TPU中易团聚、不易分散的问题。研究发现,填料的加入使TPU软链段的Tg变化不明显,但对硬链段Tg影响较大。无机填料可以明显地提高TPU的力学性能,尤其是纳米CaCO3改性TPU,其拉伸强度比未改性的TPU提高了 36.8%,而Tg没有变化。（3）为了探究化学改性对TPU耐低温性能的影响,本文从扩链剂的角度对TPU的化学结构进行改性。以咪唑啉（IM）、哌嗪（PPA）、2-甲基哌嗪（2-PPA）三种独特的二元仲胺环状类化合物为扩链剂合成了三种新型TPU,在极低温度下仍然保持高弹性,同时在常温下兼顾了良好的力学性能。其中以IM为扩链剂合成TPU的Tg可以低至-103.9℃,拉伸强度是醇类扩链剂合成TPU的12.97倍,很好地解决了 TPU的耐低温性能和力学性能矛盾问题。新型TPU不仅在低温下可以保持很好的高弹性,而且具有优异的力学性能,为TPU在极端低温环境中的应用提供一种新的技术途径。