本发明公开了一种聚氨酯多层膜及其制备方法。该制备方法包括下述步骤：将柔性聚氨酯涂布液施加在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬膜表面，干燥形成柔性聚氨酯膜涂层，然后进行等离子体放电处理；将压敏胶液涂布在柔性聚氨酯膜涂层表面形成压敏胶层；将另一块聚对苯二甲酸乙二醇酯衬膜表面施加柔性聚氨酯涂布液，干燥形成柔性聚氨酯膜涂层，进行等离子放电处理，然后与压敏胶层复合；剥离去两块聚对苯二甲酸乙二醇酯衬膜，在一面柔性聚氨酯膜涂层表面涂覆含有隔热纳米材料的涂层，烘烤固化；在另一面柔性聚氨酯膜涂层表面涂覆压敏胶液即可。本发明的夹心结构来替代传统的TPU基膜，从而避免因为流延法制备的TPU基膜流平性不佳的问题。