随着油气资源的不断深入开发,非常规油气资源显示出巨大的潜力,近几年我国探明的油气资源储量,70%都是非常规油气资源。因此,非常规油气资源的开发对我国油气资源产能的增加有着巨大的影响。水平井分段压裂是提高非常规油气增产改造的主要技术措施,目前的分段压裂技术,在压裂作业完成后,需要钻磨铣来移除密封件胶筒,工艺复杂且作业时间长,严重影响压裂作业的生产效率。近年来,国内外相关领域大力研发可溶性橡胶密封材料,实现完井工具无干预作业。因此,开发高性能可溶橡胶密封材料在采油工程领域具有重要的意义。针对我国在压裂工具用可溶橡胶材料的技术空白,本文以降解较快的混炼型聚氨酯橡胶(MPU)为基体,研究了聚醚基双键封端聚氨酯预聚物(DTPUP)、聚酯基DTPUP、蓖麻油基DTPUP及氢化丁腈橡胶(HNBR)对MPU材料复合改性,制备出系列可溶性橡胶材料,研究了可溶橡胶材料的降解机制及性能。论文主要包括以下四部分研究工作:第一部分以聚醚基DTPUP对MPU进行改性,制备出聚醚基DTPUP/MPU可溶性橡胶,研究了聚醚基DTPUP的用量对复合材料力学性能,降解行为及热稳定性的影响。结果表明:在混合体系中,随着聚醚基DTPUP含量的增加,材料的拉伸强度表现出先增加后降低的趋势;复合材料的降解速率随其含量增加而下降,当聚醚基DTPUP含量最高时,材料降解速率也是最慢的;随着聚醚基DTPUP含量的增加,材料的热稳定性得到提高。第二部分以聚酯基DTPUP对MPU进行改性,制备出聚酯基DTPUP/MPU可溶性橡胶,研究了聚酯基DTPUP用量对复合材料的力学性能、降解行为及热稳定性的影响。结果表明:在混合体系中,聚酯基DTPUP的含量对复合材料的力学性能影响不大,但由聚酯基DTPUP的硫化反应构建的交联网络,提高了材料在高温下的力学性能保留率;随着聚酯基DTPUP含量的增加,复合材料的降解速率下降,当其含量为50 phr时,材料浸泡168 h后的力学性能保持率最高;随着聚酯型DTPUP含量的增加,材料的热稳定性得到了改善。第三部分以蓖麻油基DTPUP对MPU进行改性,制备出蓖麻油基DTPUP/MPU可溶橡胶,研究了蓖麻油基DTPUP用量对复合材料的力学性能、降解行为及热稳定性的影响。结果表明:在混合体系中,随着蓖麻油基DTPUP含量的增加,复合材料的拉伸强度先增大后减小,撕裂强度、100%定伸强度和硬度都逐渐增加,扯断伸长率逐渐降低;复合材料的降解速率随其含量增加而下降,当其含量为30 phr时,材料浸泡168 h后的力学性能保持率最高;复合材料的初始分解温度、硬软段的最快分解速率温度及随蓖麻油基DTPUP含量的增加均提高,复合材料的热稳定得到提高。第四部分使用HNBR对MPU进行改性,制备出HNBR/MPU可溶橡胶,研究了共混比对复合材料硫化特性、力学性能、相容性、热稳定性、降解行为的影响。结果表明:随着HNBR用量的增多,复合材料的交联程度逐渐下降,力学性能略有所降低;任何比例复合材料都有较好的相容性,随着HNBR用量的增多,材料热稳定性提高;HNBR的使用大大降低了MPU的降解速率,当HNBR的用量从20 phr变化至40 phr时,复合材料浸泡后的拉伸强度保持率由27.0%升高至52.1%,同时可在浸泡48 h到168 h之间能维持较高拉伸强度满足密封要求。