Este artículo reporta un procedimiento para mejorar las capacidades mecánicas y térmicas de la espuma de poliuretano, buscando desarrollar un material compuesto que pueda ser usado como recubrimiento interior de vehículos y mejore las condiciones de seguridad y confort para sus ocupantes. Para ello, se desarrolló un método de síntesis de nanopartículas de óxido de titanio en fase de rutilo por un proceso sol-gel y posterior tratamiento térmico entre 620 y 700°C. Se encontró que la fase rutilo es obtenida a 700 °C y que las nanopartículas presentan un tamaño promedio de 24.7 nm. Estas nanopartículas fueron incorporadas en las espumas de poliuretano. Análisis de microscopía electrónica de rastreo (SEM–EDX), espectroscopia infrarroja con transformada de Fouriel (FT-IR) y ensayos mecánicos de flexión y tracción aplicados sobre la espuma compuesta, mostraron que concentraciones por debajo de 1.5 %p, cubre puntos huecos en la estructura del poliuretano, generando mejoras en las propiedades mecánicas y térmicas de este material. Palabras clave: Rutilo, nanopartículas, isocianato, poliol, poliuretano, material compuesto.