聚氨酯由于具有高机械强度、化学惰性、高耐磨、良好的低温性能等一系列优异的性能，被广泛应用于弹性体、涂料、胶黏剂、胶辊胶轮等领域内。此外，近年来由于科技的飞速发展，聚氨酯材料被越来越多得运用于重型机械、大功率电器和电子产品等方面，而这些产品在使用的过程中一定会产生许多的热量，若这些热量不能及时的导出，势必会对聚氨酯弹性体材料的效果产生负面影响，不但会降低聚合物材料的使用寿命，还可能导致安全事故的发生。因此，制备兼具良好的导热性能和力学性能的聚氨酯材料是目前的研究热点。本文针对聚氨酯弹性体导热性能较差这一弱点，选用了力学性能和导热性能优异的碳基填料，包括纤维状填料碳纤维、管状填料多壁碳纳米管以及管状填料多壁碳纳米管与片状填料氧化石墨烯的复合填料对聚氨酯进行填充，采用原位聚合法制备得到聚氨酯弹性体复合材料。通过红外光谱（FTIR）测试、力学性能测试、导热性能测试、扫描电镜（SEM）测试等测试与表征手段，详细的分析并对比了碳纤维含量、碳纳米管含量、复合填料配比及含量对聚氨酯弹性体复合材料学性能的影响。最终得出了如下结论：（1）碳纤维/聚氨酯弹性体复合材料的研究结果表明，当碳纤维含量为0.3wt%时，导热系数为0.1385W/m·K，与纯聚氨酯弹性体相比提高了26.4%。与此同时，相对于纯聚氨酯弹性体其拉伸强度提高了27.8%，100％和300%定伸强度分别提高了76.4%和102.1%，撕裂强度提高了32.2%，而断裂伸长率仅下降19.5%。（2）多壁碳纳米管/聚氨酯弹性体复合材料的研究结果表明，当碳纤维含量为0.5wt%时综合性能较好。聚氨酯弹性体复合材料的导热系数为0.1775W/m·K，提高了62%。拉伸强度提高了26.8%；撕裂强度提高了44.6%；300%定伸强度提高了100%。（3）氧化石墨烯/多壁碳纳米管/聚氨酯弹性体复合材料的研究表明，相比于纯聚氨酯弹性体，当碳纳米管与氧化石墨烯配比为1:1且填充量为1wt%时，导热系数提高了85.3%；拉伸强度可以提高45.5%；100%和300%定伸强度分别提高了145%和131%；断裂伸长率下降幅度仅为11%；撕裂强度提高了38.2%。