针对新疆西北塔河油田的高温(130℃)、高盐(21.5×104 mg/L)和需长距离输送(井下4000米)的特殊油藏封堵环境,迫切需要制备出具有优异力学性能,且能够耐高温、耐高盐和低析出的延迟膨胀型遇水膨胀橡胶(DWSR)。当前的遇水膨胀橡胶(WSR)普遍存在耐盐性差、耐高温性能差、吸水聚合物(SAP)极易析出和膨胀速率过快的问题,难以满足塔河油田的实际应用需求。为了解决上述技术瓶颈,本文利用化学与物理共混相结合的方式,在WSR的填料中引入耐盐性的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为吸水聚合物,各项性能卓著的氢化丁腈橡胶(HNBR)为基体材料,4,4’-二异氰酸酯二苯基甲烷(MDI)、聚氨酯预聚体(PU)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)全封端的聚醚型PU和HEMA半封端聚醚型PU作为活性共价接枝改性材料和阻隔性能优异的有机蒙脱土(OMMT)作为水分子阻隔材料,制备出能够耐高温、耐高盐和低析出的高性能的延迟膨胀型WSR,填补了行业空白。本论文由以下三部分研究工作构成。1、为改善WSR的耐盐性差和易析出的问题,利用接枝改性材料MDI与聚乙二醇(PEG)和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的接枝产物制备出高耐盐和低析出的WSR。研究了MDI的含量对于WSR的力学性能和稳定性的影响,并用FTIR确定MDI与PEG和CPAM的反应。利用不同的橡胶基体材料制备了WSR,研究了基体材料对于WSR的力学性能和膨胀性能的影响。结果显示:随着改性材料MDI的增多,WSR的耐盐性、力学性能和稳定性得到明显的提升,解决了WSR的耐盐性差和膨胀后体积易回缩的问题。利用不同橡胶基体制备的WSR中以HNBR为基体的WSR的综合性能最好,其不但力学性能优异,而且在不同矿化度介质中的体积膨胀倍率最高。2、基于化学改性方法,研究了具有优异力学性能、高膨胀性能、高耐盐性和低析出WSR的制备与性能。改性材料,比如PU、HEMA@PU和semi-HEMA@PU,通过接枝反应在PAM与橡胶基体之间形成交联网络结构,改善WSR的力学性能、膨胀性能和稳定性(析出量小,稳定性高)。结果表明:适量的增加WSR中PU的含量,能够提升WSR的力学性能和体积膨胀倍率。当PU为40 phr时,WSR的力学性能最优异。当PU为80 phr时,WSR具有最大的体积膨胀倍率。适量的增加HEMA@PU的含量,可以增大WSR的膨胀倍率、力学性能和稳定性。当HEMA@PU为10 phr时,WSR的综合性能最为优异。随着Semi-HEMA@PU含量的增大,WSR的体积膨胀倍率和稳定性不断的增大,其机械性能却先增后减。当Semi-HEMA@PU的含量为50 phr时,WSR的综合性能最好。PU类改性材料不但加强了WSR的互穿交联网络网络的构建,而且增加了WSR的力学性能和膨胀性能,导致WSR的力学性能、膨胀倍率、稳定性和耐盐性得到明显的提升。3、针对新疆西北塔河油田的高温、高盐和需长距离输送的特殊油藏的堵水问题,填料中引入了阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、semi-HEMA@PU和片层阻隔材料,制备出耐高温、耐高盐和高稳定性的延迟膨胀型遇水膨胀橡胶(DWSR),并对其膨胀性能、力学性能和稳定性进行了研究。研究结果表明,添加片层阻隔材料能够在不影响DWSR膨胀倍率的前提下,有效地增加DWSR的延迟膨胀时间,填料CPAM和semi-HEMA@PU能够增加DWSR力学性能、膨胀性能和稳定性,分布均匀的片层阻隔材料能够延长水分子与SAP结合的时间,从而使WSR取得延迟膨胀效果。相比于没有延迟时间的WSR,加入OMMT和MP的DWSR的延迟膨胀时间增加到52h和39h。本论文制备的新型WSR提升了WSR的力学性能和吸水膨胀倍率,改善了WSR的耐盐性,解决了吸水树脂大量析出导致的膨胀体积回缩及橡胶堵剂延迟膨胀的技术难题。