本發明涉及一種橡膠材料及其制備方法，尤其是一種伸縮接頭封隔元件用橡膠材料及其制備方法，屬于橡膠材料技術領域。
背景技術：
伸縮接頭是海洋鉆井隔水管系統組件的一個重要組成部分，安裝于海洋隔水管系統的頂部，上部撓性接頭與隔水管短節之間，其功能是通過不斷地調節隔水管長度補償鉆井船平臺的升沉運動，提供分流器組與隔水管的連接方式，為隔水管輔助管線至鉆井船柔性軟管提供終端，提供隔水管張力系統的作用點，保持隔水管在海水中的穩定性。
伸縮接頭由內筒、外筒及輔件構成，內筒連接于分流器下部的上部撓性接頭，外筒下部連接于海洋隔水管組的頂部單根，上部通過張力環和張力繩連接于張力器。在現有應用中，伸縮接頭具有橡膠封隔元件，其當由來自泵的壓力激活時，密封在內筒和外筒之間，并且在鉆井液返回井中時，允許鉆井液流動，而不會從隔水管泄漏。在這種類型的設計中，伸縮接頭在工作時被壓縮，與伸縮接頭內筒緊密貼合，一方面由于內筒沿外筒軸向上下相對運動，另一方面外筒與內筒產生相對偏轉，兩種情況通常是同時發生的(相對于內外筒之間伸縮運動的頻繁，旋轉運動對膠筒的影響幾乎可以忽略)，伸縮接頭封隔元件與內筒的摩擦會導致材料磨損很快，橡膠厚度不斷變薄，進而產品破壞失去密封能力。與此同時，封隔元件在密封過程中隨著鉆桿上下相對運動，橡膠材料易被擠出到金屬肩部而被破壞，需要進行更換，特別在海洋環境惡劣條件下會尤其嚴重，這不但增加了更換成本的同時，更重要是降低了采油效率，因此需要采取措施避免或降低橡膠材料的磨損，提升產品使用壽命，降低成本。而國內目前尚無公司具備生產該類封隔元件產品能力，因此，迫切需要開發高耐磨伸縮接頭封隔元件產品，以滿足海洋鉆采的特定需求。
通過對國內專利進行檢索，發現有相關專利，舉例如下：
1.專利申請號CN201480029566.5，名稱為“用于海洋鉆井立管的彈性套筒啟用式伸縮接頭”的發明專利公開了一種用于海洋鉆井立管的伸縮接頭具有外筒和內筒，該外筒和內筒限定用于鉆桿柱的通道的中心腔。內筒容納在外筒內，并且在筒之間存在的活動配合，用于在維持筒之間的同軸關系的同時，相對于外筒滑動內筒。管狀滾動彈性膜片布置在外筒內并且具有固定到內筒的外周的一個端部和固定到外筒的內周的另一個端部，用于將鉆井液密封在中心腔內。隨著內筒相對于外筒滑動，該彈性膜片相對于內筒和外筒滾動，從而消除由損耗引起的密封件磨損。
2.專利申請號CN201020302215.6，名稱為“海洋鉆采立管伸縮接頭密封裝置”的實用新型專利公開了一種海洋鉆采立管伸縮接頭密封裝置，所述密封裝置包括主密封總成和副密封總成，主密封總成和副密封總成的結構一致；在內筒依次套裝連接有連接法蘭、主密封總成、雙法蘭接箍、副密封總成和外筒，主密封總成和副密封總成內設置有壓力室，該壓力室與內筒之間設置有密封膠筒，該壓力室通過壓力管線與壓力控制系統連接；連接法蘭設置有潤滑室，該潤滑室通過潤滑降溫管線與潤滑降溫控制裝置連接。本實用新型的密封裝置的密封壓力范圍寬，密封膠筒自補償性能好，密封性能可靠；密封膠筒在磨損后，可以在不拆卸伸縮接頭的情況下更換。
以上專利雖然都涉及到延長伸縮接頭使用壽命的方法，但都只是對伸縮接頭結構進行改進，不涉及到橡膠封隔元件的改進，而本發明提出了一種高壽命的伸縮接頭封隔元件用橡膠材料及其制備方法。
技術實現要素：
本發明針對當前伸縮接頭中封隔元件用的橡膠因為摩擦擠壓容易損壞而需要頻繁更換的問題，提出了一種高壽命的伸縮接頭封隔元件用橡膠材料及其制備方法，提升產品的使用壽命，降低成本。
本發明為解決上述問題所采用的技術手段為：一種伸縮接頭封隔元件用橡膠材料，包括氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、短纖維、炭黑、耐磨填料、增塑劑、防老劑 、硫化劑、硫化促進劑和硫化活性劑。
進一步地，材料中各組分的含量為：氫化丁腈橡膠50-90份、羧基丁腈橡膠10-50份、短纖維5-15份、炭黑30-100份、耐磨填料5-25份、增塑劑5-20份、防老劑2-6份、硫化劑0-2份、硫化促進劑 2-5份、硫化活性劑 3-10份。
進一步地，氫化丁腈橡膠中丙烯腈含量為34-44%，殘余雙鍵含量4-15%，100℃下門尼粘度即ML1+4 100℃為50-100。
進一步地，氫化丁腈橡膠為Zeptpol 1020、Zeptpol 1020L、Zeptpol 2030H、Zeptpol 2030L、德磐3446或德磐4367等。
進一步地，羧基丁腈橡膠中羧基含量為5-10%，強極性羧基的存在極大的增加了橡膠復合物與金屬之間的作用，從而克服了耐磨填料的添加帶來的橡膠與上下肩部環狀金屬粘接不佳問題。
進一步地，羧基丁腈橡膠為Nipol NX775、Nipol 1072、NipolDN531、德磐 VP KA8889等。
進一步地，短纖維為對位芳綸漿粕短纖維、聚酯短纖維的一種或一種以上，橡膠材料依靠纖維抓附，極大地增加伸縮接頭封隔元件橡膠彈性體的模量，可防止橡膠在擠壓密封過程中橡膠部分被擠出而被破壞。
進一步地，炭黑為N234（中超耐磨炭黑）、N330（高耐磨炭黑）、N550（快壓出炭黑）、DZ-13（低滯后炭黑）、天然氣半補強炭黑的一種或多種混合物。
進一步地，耐磨填料為二硫化鉬、聚四氟乙烯、石墨的一種或多種混合物，當耐磨填料的用量增加時，橡膠復合物耐磨性能逐步提高，但同時橡膠與金屬間的粘接性能會隨之變差。
進一步地，增塑劑為聚酯類增塑劑，平均分子量≥3000；大分子量高分子增塑劑的添加，可以有效降低膠料門尼粘度，利于膠料混煉與制品成型加工；提高橡膠復合物材料耐低溫性能，有利于低溫密封；同時可以防止在長期使用過程中發生抽出的現象，減少橡膠制品物理機械性能發生變化的可能。
進一步地，增塑劑為PARAPLEX A-8200（聚酯己二酸類）、SUPRMIX? PARAPLEX? A-8600（聚酯己二酸類）、PARAPLEX?G-40（聚酯己二酸類）、SUPRMIX? PARAPLEX? G-25 (癸二酸丙二醇酯類)等。
進一步地，硫化劑為硫磺、DTDM、DCP的一種或一種以上。
進一步地，硫化促進劑為TMTD、CBS、NOBS的一種或一種以上。
一種伸縮接頭封隔元件用橡膠的制備方法：（一）按比例稱取氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、硫化活性劑、短纖維、炭黑、耐磨填料、防老劑、增塑劑，順序投入到密煉機中按照常規煉膠法進行常規混煉，出片后在開煉機上薄通；（二）將薄通后膠料投入密煉機中，加入硫化劑、硫化促進劑，混煉均勻后出片，常溫放置；（三）將混煉膠進行回煉，然后進行硫化成型，制得橡膠伸縮接頭封隔元件。
進一步地，常規混煉的時間為10-20min，混煉溫度為50-90℃。
進一步地，在開煉機上薄通的次數為8-15遍。
進一步地，常溫放置的時間為16 h以上。
進一步地，硫化成型采用模壓或移模注壓硫化成型工藝。
進一步地，硫化體系為低硫高促硫化體系、無硫硫化體系或過氧化物/硫磺復合硫化體系。
進一步地，硫化成型工藝為：一段硫化溫度160-180℃，硫化時間為1-4h；二段硫化溫度為150-170℃，3-6h。
本發明的有益效果是：
1.本發明的橡膠材料在確保良好物理機械性能基礎上，具有極其優異的耐磨性能、抗擠出性能及粘接性能，大幅提升產品的使用壽命。
2.本發明采用具有良好的耐熱性、耐腐蝕性和耐臭氧性的氫化丁腈橡膠與具有良好的粘接性和耐老化性的羧基丁腈橡膠并用作為伸縮接頭封隔元件橡膠材料，延長了橡膠材料的使用壽命。
3.本發明中加入對位芳綸漿粕短纖維或聚酯短纖維提高了伸縮接頭封隔元件橡膠材料模量，以防止使用過程中被擠出。
4.本發明中加入二硫化鉬、聚四氟乙烯、石墨等耐磨填料，提高了橡膠材料的耐磨性能，從而提高伸縮接頭封隔元件耐磨性能。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明進一步說明。
實施例一
一種伸縮接頭封隔元件用橡膠材料，包括氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、短纖維、炭黑、耐磨填料、增塑劑、防老劑 、硫化劑、硫化促進劑和硫化活性劑。
進一步地，材料中各組分的含量為：氫化丁腈橡膠90份、羧基丁腈橡膠10份、短纖維5、炭黑 50份、耐磨填料5份、增塑劑5份、防老劑2份、硫化劑0.5份、硫化促進劑 2份、硫化活性劑 6份。
進一步地，氫化丁腈橡膠中丙烯腈含量為36%，殘余雙鍵含量15%，100℃下門尼粘度即ML1+4 100℃為55。
進一步地，氫化丁腈橡膠為Zeptpol 2030L、。
進一步地，羧基丁腈橡膠中羧基含量為7.5%，強極性羧基的存在極大的增加了橡膠復合物與金屬之間的作用，從而克服了耐磨填料的添加帶來的橡膠與上下肩部環狀金屬粘接不佳問題。
進一步地，羧基丁腈橡膠為Nipol 1072。
進一步地，短纖維為對位芳綸漿粕短纖維，橡膠材料依靠纖維抓附，極大地增加伸縮接頭封隔元件橡膠彈性體的模量，可防止橡膠在擠壓密封過程中橡膠部分被擠出而被破壞。
進一步地，炭黑為N234（中超耐磨炭黑）、N330（高耐磨炭黑）的混合物。
進一步地，耐磨填料為二硫化鉬、聚四氟乙烯的混合物，當耐磨填料的用量增加時，橡膠復合物耐磨性能逐步提高，但同時橡膠與金屬間的粘接性能會隨之變差。
進一步地，增塑劑為聚酯類增塑劑，平均分子量≥3000；大分子量高分子增塑劑的添加，可以有效降低膠料門尼粘度，利于膠料混煉與制品成型加工；提高橡膠復合物材料耐低溫性能，有利于低溫密封；同時可以防止在長期使用過程中發生抽出的現象，減少橡膠制品物理機械性能發生變化的可能。
進一步地，增塑劑為PARAPLEX A-8200（聚酯己二酸類）、SUPRMIX? PARAPLEX? A-8600（聚酯己二酸類）。
進一步地，硫化劑為硫磺。
進一步地，硫化促進劑為TMTD、CBS的混合物。
本發明還涉及一種伸縮接頭封隔元件用橡膠的制備方法：（一）按比例稱取氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、硫化活性劑、短纖維、炭黑、耐磨填料、防老劑、增塑劑，順序投入到密煉機中按照常規煉膠法進行常規混煉，出片后在開煉機上薄通；（二）將薄通后膠料投入密煉機中，加入硫化促進劑，混煉均勻后出片，常溫放置；（三）將混煉膠進行回煉，然后進行硫化成型，制得橡膠伸縮接頭封隔元件。
進一步地，常規混煉的時間為10min，混煉溫度為90℃。
進一步地，在開煉機上薄通的次數為8遍。
進一步地，常溫放置的時間為16 h。
進一步地，硫化成型采用模壓硫化成型工藝。
進一步地，硫化體系為低硫高促硫化體系。
進一步地，硫化成型工藝為：一段硫化溫度160℃，硫化時間為 4h；二段硫化溫度為150℃， 5 h。
實施例二
一種伸縮接頭封隔元件用橡膠材料，包括氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、短纖維、炭黑、耐磨填料、增塑劑、防老劑 、硫化劑、硫化促進劑和硫化活性劑。
進一步地，材料中各組分的含量為：氫化丁腈橡膠80份、羧基丁腈橡膠20份、短纖維15份、炭黑 60份、耐磨填料25份、增塑劑20份、防老劑6份、硫化劑2份、硫化促進劑 5份、硫化活性劑 6份。
進一步地，氫化丁腈橡膠中丙烯腈含量為44%，殘余雙鍵含量 5.5%，100℃下門尼粘度即ML1+4 100℃為61 。
進一步地，氫化丁腈橡膠為德磐4367 。
進一步地，羧基丁腈橡膠中羧基含量為8.3% ，強極性羧基的存在極大的增加了橡膠復合物與金屬之間的作用，從而克服了耐磨填料的添加帶來的橡膠與上下肩部環狀金屬粘接不佳問題。
進一步地，羧基丁腈橡膠為Nipol NX775 。
進一步地，短纖維為聚酯短纖維，橡膠材料依靠纖維抓附，極大地增加伸縮接頭封隔元件橡膠彈性體的模量，可防止橡膠在擠壓密封過程中橡膠部分被擠出而被破壞。
進一步地， N550（快壓出炭黑）、DZ-13（低滯后炭黑）的混合物。
進一步地，耐磨填料為石墨，當耐磨填料的用量增加時，橡膠復合物耐磨性能逐步提高，但同時橡膠與金屬間的粘接性能會隨之變差。
進一步地，增塑劑為聚酯類增塑劑，平均分子量≥3000；大分子量高分子增塑劑的添加，可以有效降低膠料門尼粘度，利于膠料混煉與制品成型加工；提高橡膠復合物材料耐低溫性能，有利于低溫密封；同時可以防止在長期使用過程中發生抽出的現象，減少橡膠制品物理機械性能發生變化的可能。
進一步地，增塑劑為PARAPLEX?G-40（聚酯己二酸類）、SUPRMIX? PARAPLEX? G-25 (癸二酸丙二醇酯類)的混合物。
進一步地，硫化劑為DTDM。
進一步地，硫化促進劑為CBS、TMTD的混合物。
本實施例還涉及一種伸縮接頭封隔元件用橡膠的制備方法：（一）按比例稱取氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、硫化活性劑、短纖維、炭黑、耐磨填料、防老劑、增塑劑，順序投入到密煉機中按照常規煉膠法進行常規混煉，出片后在開煉機上薄通；（二）將薄通后膠料投入密煉機中，加入硫化劑、硫化促進劑，混煉均勻后出片，常溫放置；（三）將混煉膠進行回煉，然后進行硫化成型，制得橡膠伸縮接頭封隔元件。
進一步地，常規混煉的時間為20min，混煉溫度為50℃。
進一步地，在開煉機上薄通的次數為15遍。
進一步地，常溫放置的時間為20h。
進一步地，硫化成型采用移模注壓硫化成型工藝。
進一步地，硫化體系為無硫硫化體系。
進一步地，硫化成型工藝為：一段硫化溫度 165℃，硫化時間為4h；二段硫化溫度為160 ℃，5h。
實施例三
一種伸縮接頭封隔元件用橡膠材料，包括氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、短纖維、炭黑、耐磨填料、增塑劑、防老劑 、硫化劑、硫化促進劑和硫化活性劑。
進一步地，材料中各組分的含量為：氫化丁腈橡膠70份、羧基丁腈橡膠30份、短纖維10份、炭黑65份、耐磨填料15份、增塑劑12份、防老劑4份、硫化劑1份、硫化促進劑 3份、硫化活性劑 6份。
進一步地，氫化丁腈橡膠中丙烯腈含量為34%，殘余雙鍵含量4%，100℃下門尼粘度即ML1+4 100℃為61。
進一步地，氫化丁腈橡膠為德磐3446。
進一步地，羧基丁腈橡膠中羧基含量為 7.9%，強極性羧基的存在極大的增加了橡膠復合物與金屬之間的作用，從而克服了耐磨填料的添加帶來的橡膠與上下肩部環狀金屬粘接不佳問題。
進一步地，羧基丁腈橡膠為Nipol 1072、Nipol NX775的混合物。
進一步地，短纖維為對位芳綸漿粕短纖維和聚酯短纖維的混合物，橡膠材料依靠纖維抓附，極大地增加伸縮接頭封隔元件橡膠彈性體的模量，可防止橡膠在擠壓密封過程中橡膠部分被擠出而被破壞。
進一步地，炭黑為天然氣半補強炭黑。
進一步地，耐磨填料為二硫化鉬，當耐磨填料的用量增加時，橡膠復合物耐磨性能逐步提高，但同時橡膠與金屬間的粘接性能會隨之變差。
進一步地，增塑劑為聚酯類增塑劑，平均分子量≥3000；大分子量高分子增塑劑的添加，可以有效降低膠料門尼粘度，利于膠料混煉與制品成型加工；提高橡膠復合物材料耐低溫性能，有利于低溫密封；同時可以防止在長期使用過程中發生抽出的現象，減少橡膠制品物理機械性能發生變化的可能。
進一步地，增塑劑為SUPRMIX? PARAPLEX? A-8600（聚酯己二酸類）、PARAPLEX?G-40（聚酯己二酸類）的混合物。
進一步地，硫化劑為硫磺和DCP的混合物。
進一步地，硫化促進劑為CBS、NOBS的混合物。
一種伸縮接頭封隔元件用橡膠的制備方法：（一）按比例稱取氫化丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、硫化活性劑、短纖維、炭黑、耐磨填料、防老劑、增塑劑，順序投入到密煉機中按照常規煉膠法進行常規混煉，出片后在開煉機上薄通；（二）將薄通后膠料投入密煉機中，加入硫化劑、硫化促進劑，混煉均勻后出片，常溫放置；（三）將混煉膠進行回煉，然后進行硫化成型，制得橡膠伸縮接頭封隔元件。
進一步地，常規混煉的時間為15min，混煉溫度為70℃。
進一步地，在開煉機上薄通的次數為11遍。
進一步地，常溫放置的時間為18 h。
進一步地，硫化成型采用移模注壓硫化成型工藝。
進一步地，硫化體系為過氧化物/硫磺復合硫化體系。
進一步地，硫化成型工藝為：一段硫化溫度170℃，硫化時間為1h；二段硫化溫度為160℃，4h。
由此可見，本發明具有以下有益效果：
1.本發明的橡膠材料在確保良好物理機械性能基礎上，具有極其優異的耐磨性能、抗擠出性能及粘接性能，大幅提升產品的使用壽命。
2.本發明采用具有良好的耐熱性、耐腐蝕性和耐臭氧性的氫化丁腈橡膠與具有良好的粘接性和耐老化性的羧基丁腈橡膠并用作為伸縮接頭封隔元件橡膠材料，延長了橡膠材料的使用壽命。
3.本發明中加入對位芳綸漿粕短纖維或聚酯短纖維提高了伸縮接頭封隔元件橡膠材料模量，以防止使用過程中被擠出。
4.本發明中加入二硫化鉬、聚四氟乙烯、石墨等耐磨填料，提高了橡膠材料的耐磨性能，從而提高伸縮接頭封隔元件耐磨性能。