本发明涉及以包含高分子复合材料的输油管结构，具体是一种耐燃油抗静电输油管。
背景技术：
传统加油站用金属管道易产生腐蚀破坏，造成汽油泄漏，污染环境及地下水。随着对环保要求的不断提高，金属输油管道被塑料输油管道所替代已是大势所趋。塑料管道系统具有更清洁、更安全、更坚固、更便捷的特点，其在加油站建设中的应用是大势所趋，目前已逐步展开。。现有塑料管材生产厂家大多集中在供水管材方面,针对性的油气管材市场尚不成熟，尤其是耐燃油抗静电输油管道技术研究相对较少。
除此，燃油成分复杂，大多为易燃液体，电阻率都比较高。燃油在塑料管道内流动时，油体与管壁摩擦，很容易产生和积聚静电。管壁越粗糙，燃油流速越快，产生的静电也越多，当液体离开管口时，就会放电产生电火花，引起易燃液体的蒸气着火燃烧。因此，输油管道具有抗静电功能是解决这一安全隐患的关键。
因此，在塑料输油管道推广和使用的过程中，亟待解决的关键问题就是开发同时兼具抗静电和耐燃油特性的塑料输油管道材料。同时也要求材料具有良好的力学和抗老化性能等工程应用中所需的基本性能。
目前具有耐燃油和抗静电功能的塑料输油管道多为五层结构，由外至内依次为加强层、粘结层、耐油层、粘结层和抗静电层。三层结构的耐燃油抗静电的管材也有报道(201220320377)：表面层由具有防静电、耐高低温、耐老化性能良好的三元乙丙橡胶与涤纶纤维织物复合而成，中间层为具有阻燃功能的二元乙丙橡胶与钢丝编织复合制成，内层由具有良好耐油性能的丁腈橡胶制成。由于管材大多为挤压成型，因此这种多种功能层粘结在一起的结构，对模具要求较高，且管道接头的处理难度大，整个生产过程复杂。
技术实现要素：
本发明所要解决技术问题是，提供一种具有耐燃油和抗静电功能，并且制造工艺简单，成本低的耐燃油抗静电输油管。
本发明的耐燃油抗静电输油管，包括有一层由耐油抗静电高分子材料制成的耐油抗静电管体。
所述耐油抗静电管体外包裹有一层强度适合的高分子材料的加固层，加固层与耐油抗静电管体之间通过一层粘结层粘合为一体。
所述耐油抗静电层材料成分的第一种方案是：其成分由耐燃油基体成分、导电成分、导电成分包裹材料组成；所述耐燃油基体成分为乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯中的一种或多种组合；所述导电成分为碳粉、碳纳米管、石墨、石墨烯、科琴黑中的一种或多种组合；所述导电成分包裹材料为聚氨酯、碳二亚胺类聚合物、氮丙啶类聚合物或者永久型本征导电聚合物中的一种或多种组合；所述的耐燃油基体材料之间，以及耐燃油基体材料与导电成分包裹材料之间，均具备良好的相容性，并形成互穿聚合物网络结构。
优选的，所述导电成分颗粒表面具有经化学修饰后形成的含氧功能性基团，包括羟基、酯基、胺基、羧基中的一种或多种组合。以提高其与聚合物之间的相互作用力，同时提导电材料颗粒在聚合物中的分散性。
优选的，按重量份数比，所述耐燃油材料基体成分占70～80份、导电成分占总质量的20～30份、导电成分包裹材料占总质量的5～10份。
优选的，按重量份数比，所述耐燃油材料基体成分中，乙烯-乙烯醇共聚物50～80份，聚醚醚酮10～30份、聚苯硫醚2～20份、聚四氟乙烯1～10份。
所述耐油抗静电层材料成分的第二种方案是：其成分由耐燃油基体成分和导电成分组成；所述耐燃油基体成分为乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯中的一种或多种组合；所述导电材料为永久型本征导电聚合物；所述基体材料之间，基体材料与导电材料之间，均形成互穿聚合物网络结构。
优选的，所述永久本征导电聚合物是聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯撑、聚苯撑乙烯导电聚合物中的一种或多种组合。
优选的，所述的永久本征导电聚合物是聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯撑、聚苯撑乙烯导电聚合物中的一种或多种与其它聚合物共聚或共混之后的聚合物。
优选的，所述的耐燃油抗静层材料成分中，按重量份数比包括60～95份耐燃油材料、5～40份导电材料。
本发明的上述第一种技术方案的耐燃油抗静电高分子复合材料的制备方法包括以下步骤：
a.按重量份数将导电成分的粉体材料混合均匀；
b.对导电成分的粉体材料进行化学修饰，使材料颗粒表面形成的含氧功能性基团；
c.将修饰后的导电成分粉体与导电成分包裹材料相混合，熔融后拉成纤维丝，并将其进一步加工成粒料；
d.按重量份数将耐燃油基体成分混合均匀；
e.导电成分和耐燃油基体成分熔融共混，注入模具中进行固化；
f.冷却至室温再脱模，即得到耐燃油抗静电高分子复合材料。
所述对导电成分的粉体材料所进行的化学修饰能够在材料颗粒表面形成的含氧功能性基团，包括羟基、酯基、胺、羧基中的一种或多种组合。
本发明的材料及方法与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明采用耐燃油抗静电高分子复合材料作为管道内层，在满足了管道耐油性、抗静电性和管道强度要求的同时，可以采用较简单的三层结构或者一层结构，简化了制造工艺，降低了成本。
2、基体之间的比较：现有抗静电管材或耐燃油管材以及兼具两种特性的管材所使用材料成分大多以eva、橡胶等弹性基体材料为主，且在生产制备过程中需添加多种添加剂。而本专利针对兼具抗静电和耐燃油两种功能对高分子结构的共同要求，所使用材料成分为所述耐燃油基体成分为乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯中的一种或多种组合；这些材料成分不仅具有良好的耐燃油特性、相互之间相容性好，而且每种材料都具有更为优越的力学性能，并且多基体成分的特点使其耐燃油性和力学性能的调整更加灵活。
2、导电成分的组合更易实现微电流通路：现有技术实现导电功能的方法是引入导电炭黑，碳纳米管、石墨等中的一种来作为导电填料。本技术将多种不同无机导电粉体进行组合使用，可以使导电填料在基体中的分布实更易形成导电通路，从而现导电性能最佳。
3、导电成分与包裹材料形成化学键链接，基体成分之间、包裹材料与基体成分之间可形成互穿聚合物网络，从而解决材料整体的相容性。
4、现有技术大多为简单的物理混合，本技术针对包裹材料的成分和结构特点来对导电填料进行表面修饰，在导电填料表面进行官能团接枝，使其带有容易与包裹材料形成化学键连接的活泼官能团。包裹层与导电成分上的接枝基团形成牢固的化学键连接，从而避免了材料长期使用时炭黑在基体中的迁移和析出造成的污染。同时，导电粉体与包裹材料加工成粒料后投入生产可避免直接使用导电粉体时的扬尘现象。
5、成本低：本发明提供一种配方科学，材料易得的耐燃油抗静电高分子复合材料，具有优异的耐油性能、抗静电性能和力学性能，成产过程简单、易加工，成本低。
附图说明
图1为本发明耐燃油抗静电管道的局部截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：一种耐燃油抗静电管道，其管道径向由外向内有三层，依次为加固层、粘结层、耐油抗静电层；其中加固层为聚乙烯材料；耐油抗静电层为耐油抗静电的高分子复合材料。
耐油抗静电层的高分子复合材料，主要组成为按重量分数比为65份的乙烯-乙烯醇共聚物、30份的炭黑和碳纳米管(质量比为1：1)的混合物、5份的聚氨酯。所述材料的制备方法是：一、按比例将石墨烯和碳纳米管导电粉体材料混合均匀；二、用硫酸和多元醇对导电粉体混合物进行化学修饰，在其表面形成羟基官能团。三、将修饰后的导电粉体与聚氨酯相混合，导电粉体上的羟基官能团与聚氨酯中的异氰酸根发生反应形成化学连接，将反应产物拉成纤维状并进一步加工成粒径约为2mm的粒料；四、按重量份数取用乙烯-乙烯醇共聚物；五、将导电粒料和乙烯-乙烯醇共聚物熔融共混，注入模具中进行固化；六、冷却至室温再脱模，即得到耐燃油抗静电高分子复合材料。所制备的耐燃油抗静电高分子复合材料的表面电阻为1×104ω；在55℃时在不同燃油中浸泡72小时后，材料在1号、2号和3号燃油中的质量变化分别为5％、1％和3％，即耐油性良好。
实施例2：一种耐燃油抗静电管道，其管道径向由外向内有三层，依次为加固层、粘结层、耐油抗静电层；其中加固层为聚乙烯材料；耐油抗静电层为耐油抗静电的高分子复合材料。
耐油抗静电层的高分子复合材料，主要组成为按重量份数比为65份的乙烯-乙烯醇共聚物和聚苯硫醚(质量比为4：1)；22份的碳粉、碳纳米管、石墨、石墨烯和科琴黑的混合物(质量比为1：1：0.5：1：0.5)；8份的聚氨酯。所述材料的制备方法是：一、按重量份数比将碳粉、碳纳米管、石墨、石墨烯和科琴黑导电粉体材料混合均匀；二、用硝酸和多元醇对导电粉体混合物进行化学修饰，在其表面形成羟基官能团；三、将修饰后的导电粉体与聚氨酯相混合，导电粉体上的羟基官能团与聚氨酯中的异氰酸根发生反应形成化学连接，将反应物拉成纤维状并进一步加工成粒径约为3mm的粒料；四、按重量份数比取用乙烯-乙烯醇共聚物和聚苯硫醚；五、将导电粒料和乙烯-乙烯醇共聚物与聚苯硫醚的混合物进行熔融共混，注入模具中进行固化；六、冷却至室温再脱模，即得到耐燃油抗静电高分子复合材料。所制备的耐燃油抗静电高分子复合材料的表面电阻为1×106ω；在55℃时在不同燃油中浸泡72小时后，材料在1号、2号和3号燃油中的质量变化分别为4％、0.5％和2％，即耐油性良好。
实施例3：一种耐燃油抗静电管道，其管道径向由外向内有三层，依次为加固层、粘结层、耐油抗静电层；其中加固层为聚氯乙烯材料；耐油抗静电层为耐油抗静电的高分子复合材料。
耐油抗静电层的高分子复合材料，主要组成为按重量份数比为75份的乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚四氟乙烯(质量比为2：0.5：0.5：0.2)；25份的碳粉、碳纳米管和科琴黑的混合物(质量比为1：0.8：0.2)；8份的碳二亚胺类聚合物(例如n,n'-二异丙基碳二亚胺)。所述材料的制备方法是：一、按重量份数比将碳粉、碳纳米管和科琴黑导电粉体材料混合均匀；二、使用双氧水对导电粉体混合物进行化学修饰，使其表面形成羧基官能团；三、将修饰后的导电粉体与碳二亚胺类聚合物混合，则导电粉体上的羧基与碳二亚胺官能团发生反应，形成化学连接；将反应产物拉成纤维状并进一步加工成粒径约为4mm的粒料；四、按重量份数比取用乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚四氟乙烯进行混合后作为耐燃油基体材料；五、将导电粒料和耐燃油基体材料混合物进行熔融共混，注入模具中进行固化；六、冷却至室温再脱模，即得到耐燃油抗静电高分子复合材料。所制备的耐燃油抗静电高分子复合材料的表面电阻为1×107ω；在55℃时在不同燃油中浸泡72小时后，材料在1号、2号和3号燃油中的质量变化分别为3％、0％和2％，即耐油性良好。
实施例4：一种耐燃油抗静电管道，其管道径向由外向内有三层，依次为加固层、粘结层、耐油抗静电层；其中加固层为聚乙烯材料；耐油抗静电层为耐油抗静电的高分子复合材料。
耐油抗静电层的高分子复合材料，主要组成为按重量份数比为70份的乙烯-乙烯醇共聚物；28份的碳粉；5份的氮丙啶类聚合物(例如三羟甲基丙烷三[3-(2-甲基氮丙啶基)丙酸酯])。所述材料的制备方法是：一、按重量份数比取用碳粉；二、将碳粉分别经盐酸酸化、多元胺处理来进行化学修饰，使其表面带有胺基官能团；三、将修饰后的碳粉与氮丙啶类聚合物混合，碳粉上的胺基官能团和氮丙啶官能团发生反应形成化学连接，将反应产物拉成纤维状并进一步加工成粒径约为3.5mm的粒料；四、按重量份数比取用乙烯-乙烯醇共聚物作为耐燃油基体材料；五、将导电粒料和耐燃油基体材料混合物进行熔融共混，注入模具中进行固化；六、冷却至室温再脱模，即得到耐燃油抗静电高分子复合材料。所制备的耐燃油抗静电高分子复合材料的表面电阻为1×105ω；在55℃时在不同燃油中浸泡72小时后，材料在1号、2号和3号燃油中的质量变化分别为4％、0％和2.5％，即耐油性良好。。
实施例5：一种耐燃油抗静电管道，其管道径向由外向内仅有一层，即耐油抗静电的高分子复合材料。
耐油抗静电层的高分子复合材料，主要组成为按重量份数比为60份的乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚的混合物(质量比为2：0.5：0.5)；33份的碳粉、石墨烯和碳纳米管的混合物(质量比为1：1：0.5)；10份的聚氨酯和氮丙啶类聚合物混合(质量比为3：1)。所述材料的制备方法是：一、按重量份数比取用碳粉、石墨烯和碳纳米管并混合均匀；二、用硫酸对导电粉体混合物进行化学修饰，在其表面形成羟基官能团。三、将修饰后的导电粉体与聚氨酯和氮丙啶类聚合物((质量比为3：1))相混合，导电粉体上的羟基官能团分别与聚氨酯中的异氰酸根、氮丙啶类聚合物中的氮丙啶基发生反应形成化学连接；将反应产物拉成纤维状并进一步加工成粒径约为2.5mm的粒料；四、按重量份数比取用乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚醚酮、聚苯硫醚进行混合后作为耐燃油基体材料；五、将导电粒料和耐燃油基体材料混合物进行熔融共混，注入模具中进行固化；六、冷却至室温再脱模，即得到耐燃油抗静电高分子复合材料。所制备的耐燃油抗静电高分子复合材料的表面电阻为1×103ω；在55℃时在不同燃油中浸泡72小时后，材料在1号、2号和3号燃油中的质量变化分别为9％、4％和5％，即耐油性良好。
实施例6：一种耐燃油抗静电管道，其管道径向由外向内有三层，依次为加固层、粘结层、耐油抗静电层；其中加固层为聚乙烯材料；耐油抗静电层为耐油抗静电的高分子复合材料。
耐油抗静电层的高分子复合材料，主要组成成分为70％的乙烯-乙烯醇共聚物；30％的导电聚苯胺。所述材料的制备方法是：一、按重量份数比取用乙烯-乙烯醇共聚物和导电聚苯胺；二、将乙烯-乙烯醇共聚物加热到180℃熔融后降温至120℃时加入导电聚苯胺进行共混反应，形成互穿聚合物网络。三、将熔融共混物注入模具中进行固化；六、冷却至室温再脱模，即得到耐燃油抗静电高分子复合材料。所制备的耐燃油抗静电高分子复合材料的表面电阻为1×108ω；在55℃时在不同燃油中浸泡72小时后，材料在1号、2号和3号燃油中的质量变化分别为5％、1％和3％，即耐油性良好。