本发明属于钻井用高分子材料制备技术领域，具体涉及一种用于制作钻井提升阀的高定伸型功能材料及其制备方法。
背景技术：
在石油开采作业时，经常要在井下放置某些具有特定功能的设备，比如桥塞、提升阀等。如果这类部件完全采用金属材料，则需要取出后再进行下一步作业，否则会形成阻碍。但是如果采用橡胶塑料等高分子功能材料制成的部件，则可以在下一步作业中直接破碎掉，不需要再次取出，即不会对开采钻探的后续工作造成影响，又不会引起取出部件时产生安全问题，这就节省了大量的操作成本和操作时间，提高了生产效率。但是，目前高分子功能材料的力学性能指标与金属材质还有较大差距。
技术实现要素：
针对现有产品及材料中存在的缺陷，本发明的一个目的就是提供一种用于钻井提升阀的高定伸型功能材料，所述功能材料具有很高的力学强度，能在短时间下进行高压密封，并在使用过后可被钻探设备破碎。
本发明的另一个目的是提供上述高定伸型功能材料的制备方法，该方法工艺简单，生产成本低，易于工业化。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种用在钻井提升阀表面的高定伸型功能材料，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：
橡胶 100~200
含锌金属材料 1~20
防老剂 1~20
第一补强材料 40~80
第二补强材料 1~20
硫化剂 1~20
进一步，所述橡胶为丁腈橡胶或改性丁腈橡胶。其中优选改性丁腈橡胶，因为改性丁腈橡胶拥有较高的耐腐蚀性，对于井下泥浆、油液的混合环境有更好的耐受性，溶胀系数更低，高温稳定性更好，老化寿命更高。同时，选用门尼粘度值较高的牌号，可以提高产品在高压下的使用寿命，同时提高其力学性能。更进一步，橡胶的重量份数优选100~110份。
所述第一补强材料为吸碘值在120±5 g/kg 的耐磨材料，建议采用2系列的炭黑，可以提高功能材料的力学性能和耐磨性，同时增加材料硬度，提高高压下的抗撕裂性能，但是会显著影响功能材料的硬度。所述的第二种补强材料为白炭黑、硅藻土、补强树脂或它们的混合物，根据不同的使用要求，可以从屈挠性能、撕裂性能、强力性能、硬度等角度，用第二种补强材料来对功能材料的各种使用性能进行调整和优化。第二种补强材料既可以单独使用一种，也可以多种联合使用，以达到提高功能材料特定性能的目的。进一步，第一补强材料的重量份数优选50~65，第二补强材料的重量份数优选10~15份。
所述防老剂为酮胺类防老剂中的一种或多种混合并用，包含并不限于6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉、2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹啉聚合体（多种）的单独使用或者混合使用。进一步，防老剂的重量份数优选1~6份。
所述含锌盐材料为锌的碱、碱式盐、无机酸盐和有机酸盐的一种或多种，或锌的氧化物与有机酸或无机酸的共混物。其中，所述碱与碱式盐为碱与金属或碱土金属形成的碱（如氢氧化镁）、碱式盐（如碱式氯化镁），所述无机酸盐为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸与金属形成的酸式盐（如氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、磷酸镁等），所述有机酸盐为硬脂酸等有机酸与金属形成的有机酸盐（如硬脂酸镁）。进一步，含锌盐材料的重量份数优选5~10份。
所述硫化剂为硫磺类硫化剂、次磺酰胺类促进剂、啡啉类含硫化合物的一种或多种共混。其中，所述次磺酰胺类促进剂包含并不局限于N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺的一种或几种并用。所述的啡啉类含硫化合物包含并不限于二硫化二吗啡啉、四硫化二吗啡啉等一种或几种共混。进一步，硫化剂的使用份数优选1~8份。
所述高定伸型功能材料，应在GB/T 528 的测试方法下100%定伸强度应达到达到9MPa以上，且在GB/T 531.1测试方法下，其邵尔硬度不应超过80。达到此性能标准的功能高分子材料，才能在井下环境中保持良好的密封性能和使用性能。
本发明提供的所述用于钻井提升阀的高定伸型功能材料的制备方法包含如下几个步骤：
（1）按配比准备好所需原材料：橡胶、含锌金属材料、防老剂、第一补强材料、第二补强材料和硫化剂，颗粒原材料粉碎后备用；
（2）在密炼机中对橡胶进行塑炼；
（3）在密炼机中对经过步骤（2）处理的橡胶加入三分之二或以下的第一补强材料后密炼；
（4）在密炼机中对经过步骤（3）处理的混合物中加入剩余的第一份补强材料和全部第二份补强材料后密炼；
（5）在密炼机中对经过步骤（4）处理的混合物中加入防老剂和含锌盐材料后密炼，并取出；
（6）将经过步骤（5）处理的混合物在开炼机上开炼至均匀，加入硫化剂并混匀；
（7）将经过步骤（6）处理的混合物放置在模具硫化中硫化，即得高定伸型功能材料。
本发明的提供的一种用于钻井提升阀表面的高定伸型功能材料，硬度在80一下，100%定伸强度达到9MPa以上，具有很高的力学强度，能在短时间下进行高压密封。同时使用本材料制作的钻井提升阀密封组件在使用过后不需要进行取出和返回操作，可以直接被钻探设备破碎，极大地提高了生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：
实施例1
将100kg丁腈橡胶在密炼机中塑炼30秒。在密炼机中加入炭黑30kg并混炼1分钟，将剩余25kg炭黑和15kg硅藻土混合后加入密炼机中，混炼1分钟。向密炼机中加入硬脂酸锌7kg、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉5kg，混炼1分钟。清扫投料口，再密炼30秒，排胶在开炼机上。待胶料包辊后，将硫磺2kg、二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺2kg混合均匀并分两次加至开炼机上，混匀后取下并放入指定模具，在151℃下硫化30分钟，即得材料。
实施例2
将100kg丁腈橡胶在密炼机中塑炼30秒。在密炼机中加入炭黑30kg并混炼1分钟，将剩余30kg炭黑和10kg白炭黑混合后加入密炼机中，混炼1分钟。向密炼机中加入硬脂酸锌7kg、2,2,4-三甲基1,2-二氢化喹啉三聚体4kg，混炼1分钟。清扫投料口，再密炼30秒，排胶在开炼机上。待胶料包辊后，将硫磺1kg、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺3kg混合均匀并分两次加至开炼机上，混匀后取下并放入指定模具，在151℃下硫化30分钟，即得材料。