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本发明公开一种纳米稀土改性的热塑性聚氨酯弹性体,按重量份数计算,由50~63份聚醚二元醇或聚酯二元醇、6.6~11.9份小分子扩链剂、0.1~3.0份纳米稀土化合物和29.1~38.1份异氰酸酯组成。即以经等离子体处理纳米稀土化合物后所得的功能化纳米稀土化合物为改性剂,以聚醚二元醇或聚酯二元醇为热塑性聚氨酯软段,以异氰酸酯和小分子扩链剂为热塑性聚氨酯硬段,异氰酸酯指数R为0.95~0.999,硬段含量为35%~50%,通过原位本体聚合一步法合成出拉伸强度为24.5~41.2 MPa,断裂伸长率为537%~851%、玻璃化转变温度为-28~-10.5℃的纳米稀土改性的热塑性聚氨酯弹性体。