CN107556527A - 一种复合型纳米碳材料粉体及其制造方法 - Google Patents
一种复合型纳米碳材料粉体及其制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种复合型纳米碳材料粉体及其制造方法，属于橡胶制品技术领域，由于本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体的制造方法将碳纳米管粉体和石墨烯分别形成碳纳米管溶液和石墨烯溶液，降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，然后采用碳纳米管溶液和石墨烯溶液高速对喷的方式制造复合型纳米碳材料粉体，实现了石墨烯与碳纳米管交叉混合，可以充分发挥复合型纳米碳材料中的碳纳米管和石墨烯的协同作用，提高添加复合型纳米碳材料的含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶性能的进一步改善。
Description
本申请要求于2016年09月27日提交中国专利局、申请号为201610853832.7、发明名称为“一种碳纳米环保橡胶复合材料及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及橡胶制品技术领域，尤其涉及一种复合型纳米碳材料粉体及其制造方法。
背景技术
全球每年会产生大量的废旧轮胎，再生胶粉和再生炭黑是废旧轮胎处理的主要产物，但目前由于再生炭黑补强性能差、再生胶粉自身强度差的原因，导致他们不能在轮胎和橡胶制品中大量应用。
已有技术中为实现再生胶粉和再生炭黑在轮胎和橡胶制品中大量应用，同时还不降低轮胎胎面胶性能，避免大量使用再生炭黑、再生胶粉后会造成轮胎胎面胶强度大幅下降，通常选择直接在常规橡胶配方中分别添加碳纳米管和石墨烯。虽然碳纳米管具有优异的力学性能、电学性能和热力学性能；石墨烯也具有好的导热、导电性能，但是，直接在橡胶配方中分别添加碳纳米管和石墨烯，由于碳纳米管和石墨烯均为纳米级材料，其自身团聚现象非常严重、堆密度非常小，导致直接将两者分别用在材料中很难将二者均匀混合在一起，根本无法实现碳纳米管和石墨烯的协同作用，也无法充分改善含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能。
发明内容
本发明提供一种复合型纳米碳材料粉体及其制造方法，旨在降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，充分发挥碳纳米管和石墨烯的协同作用，实现将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品中用于提高轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶强度的改善。
本发明提供的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提供的一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法，所述制造方法包括：
将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；
将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；
将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；
将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
可选的，所述将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液，具体为：
将所述碳纳米管粉体、所述分散剂和所述水采用0.5～5:0.5～2：100的质量比相混合；
所述碳纳米管粉体、所述分散剂和所述水的混合液经超声处理或者高速剪切分散，制备所述碳纳米管溶液。
可选的，所述将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液，具体为：
将所述石墨烯粉体、所述分散剂和所述水采用0.25～5:0.5～2：100的质量比相混合；
所述石墨烯粉体粉体、所述分散剂和所述水的混合液经超声处理或者高速剪切分散，制备所述石墨烯溶液。
可选的，所述将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，具体为：
将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用150MPa～250MPa的高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，其中，所述高压喷头的流量为80L/小时～150L/小时。
第二方面，本发明实施例提供一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法，所述制造方法包括：
将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；
对所述碳纳米管溶液进行高速剪切，以减小所述碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径，得到碳纳米管分散液；
将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；
对所述石墨烯溶液进行高速剪切，以减小所述石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径，得到石墨烯分散液；
将所述碳纳米管分散液和所述石墨烯分散液相混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；
将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
第三方面，本发明实施例提供一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法，所述制造方法包括：
将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；
将所述碳纳米管溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小所述碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径，得到碳纳米管分散液；
将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；
将所述石墨烯溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小所述石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径，得到石墨烯分散液；
将所述碳纳米管分散液和所述石墨烯分散液相混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；
将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
可选的，所述将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液，具体为：
将所述碳纳米管粉体、所述分散剂和所述水采用0.5～5:0.5～2：100的质量比相混合，制备所述碳纳米管溶液。
可选的，所述将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液，具体为：
将所述石墨烯粉体、所述分散剂和所述水采用0.25～5:0.5～2：100的质量比相混合，制备所述石墨烯溶液。
第四方面，本发明实施例提供一种复合型纳米碳材料粉体，所述复合型纳米碳材料粉体采用上述的任一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法制造，且所述复合型纳米碳材料粉体中碳纳米管与石墨烯的质量比为：1～100:1，所述复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。
第五方面，本发明实施例提供一种复合型纳米碳材料粉体，所述复合型纳米碳材料粉体中碳纳米管与石墨烯的质量比为：1～100:1，所述复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合，且所述复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现“类三明治结构”。
本发明的有益效果如下：
本发明实施例提供一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法，首先将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合制备碳纳米管溶液，然后将石墨烯粉体与分散剂和水相混合制备石墨烯溶液；再将碳纳米管溶液和石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，最后对复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体，由于本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体的制造方法将碳纳米管粉体和石墨烯分别形成碳纳米管溶液和石墨烯溶液，降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，然后采用碳纳米管溶液和石墨烯溶液高速对喷的方式制造复合型纳米碳材料粉体，实现了石墨烯与碳纳米管交叉混合，可以充分发挥复合型纳米碳材料中的碳纳米管和石墨烯的协同作用，避免直接将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品中时，碳纳米管和石墨烯各自形成团簇而不能发生协同作用，提高添加复合型纳米碳材料的含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶性能的进一步改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的碳纳米管粉体在扫描电镜下示意图；
图3为本发明实施例的石墨烯粉体在扫描电镜下示意图；
图4为已有技术中直接将碳纳米管粉体和石墨烯粉体相互混合之后的扫描电镜下示意图；
图5为本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体的扫描电镜下示意图；
图6为本发明实施例的另一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法的流程示意图；
图7为本发明实施例的再一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法的流程示意图；
图8为本发明实施例的一种金刚石制备分散阀门的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，本发明实施例提供一种复合型纳米碳材料粉体及其制造方法，首先将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合制备碳纳米管溶液，然后将石墨烯粉体与分散剂和水相混合制备石墨烯溶液；再将碳纳米管溶液和石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，最后对复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体，由于本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体的制造方法将碳纳米管粉体和石墨烯分别形成碳纳米管溶液和石墨烯溶液，降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，然后采用碳纳米管溶液和石墨烯溶液高速对喷的方式制造复合型纳米碳材料粉体，实现了石墨烯与碳纳米管交叉混合，可以充分发挥复合型纳米碳材料中的碳纳米管和石墨烯的协同作用，避免直接将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品中时，碳纳米管和石墨烯各自形成团簇而不能发生协同作用，提高添加复合型纳米碳材料的含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶性能的进一步改善。
下面将结合图1～图7对本发明实施例的一种复合型纳米碳材料粉体及其制造方法进行详细的说明。
实施例一
参考图1所示，对本发明实施例一提供的一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法进行详细说明。参考图1所示，本发明实施例一提供的一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法包括如下步骤：
步骤110：将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液。
参考图2所示的碳纳米管粉体的扫描电镜图片可以看出，碳纳米管粉体自身的团聚现象非常严重，在3000倍的扫描电镜下可以看出，碳纳米管粉体的自身团聚现象很严重。正是为了减小碳纳米管粉体的自身团聚现象，本发明实施例一的复合型纳米碳材料粉体的制造方法首先将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，实现碳纳米管粉体在水中的充分扩散，减小碳纳米管粉体的自身团聚现象，同时在碳纳米管溶液还添加了分散剂，可以进一步加大碳纳米管粉体在水中扩散，充分减小碳纳米管粉体的自身团聚。
其中，优选的，本发明实施例一选用去离子水，去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。参考国际标准化组织ISO/TC 147规定，“去离子”定义为：“水完全或不完全地去除离子物质。”分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。分散剂的定义是分散剂能降低分散体系中固体或液体粒子聚集的物质。分散剂的作用是使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体，改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性。示例的，本发明实施例一的分散剂可以是聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone，简称PVP)。
具体的，将碳纳米管粉体、分散剂和水采用0.5～5:0.5～2：100的质量比相混合，即采用0.5～5:0.5～2：100的质量比的配方将碳纳米管粉体、分散剂和水相混合，然后再将该配比的碳纳米管粉体、分散剂和水的混合液经超声处理或者高速剪切分散，制备碳纳米管溶液。其中，超声处理可以通过超声波带动碳纳米管粉体、分散剂和水的混合液共振，进而进一步破坏碳纳米管在碳纳米管溶液中的团聚现象；高速剪切一般采用高速剪切机，示例的，以3000转/秒～5000转/秒的转速和10米/秒～20米/秒的线速度对碳纳米管粉体、分散剂和水的混合液进行快速搅拌，在搅拌的过程中实现对碳纳米管溶液的剪切，以破坏碳纳米管在碳纳米管溶液中的团聚，加大碳纳米管粉体在水中扩散，进一步减小碳纳米管在碳纳米管溶液中的团聚现象。
示例的，本发明实施例一可以采用将碳纳米管粉体、分散剂和去离子水采用3:1：100的质量比相混合，然后再将该配比的碳纳米管粉体、分散剂和去离子水的混合液在5000转/秒的转速和15米/秒的线速度下进行高速剪切分散，制备碳纳米管溶液。
示例的，本发明实施例一可以将碳纳米管粉体、分散剂和水采用4:1.5：100的质量比相混合，然后再将该配比的碳纳米管粉体、分散剂和水的混合液经超声处理分散，制备碳纳米管溶液。
需要说明的是，优选的，步骤110保持在5℃以下的低温环境下实施，也即步骤110实施的过程中，碳纳米管溶液的温度始终保持在5℃以下，在5℃以下的低温环境中配置碳纳米管溶液，可以降低碳纳米材料的分子活性，进而减小碳纳米管溶液中碳纳米材料的团聚半径。
步骤120：将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液。
参考图3所示的石墨烯粉体的扫描电镜图片可以看出，石墨烯粉体自身的团聚现象非常严重，在900倍的扫描电镜下可以看出，石墨烯粉体的自身团聚现象很严重。正是为了减小石墨烯粉体的自身团聚现象，本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体的制造方法首先将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，实现石墨烯粉体在水中的充分扩散，减小石墨烯粉体的自身团聚现象，同时在石墨烯溶液还添加了分散剂，可以进一步加大石墨烯粉体在水中扩散，充分减小石墨烯粉体的自身团聚。
具体的，将石墨烯粉体、分散剂和水采用0.25～5:0.5～2：100的质量比相混合，即采用0.25～5:0.5～2：100的质量比的配方将石墨烯粉体、分散剂和水相混合，然后再将该配比的石墨烯粉体、分散剂和水的混合液经超声处理或者高速剪切分散，制备石墨烯溶液。其中，超声处理可以通过超声波带动石墨烯粉体、分散剂和水的混合液共振，进而进一步破坏石墨烯在石墨烯溶液中的团聚现象；高速剪切一般采用高速剪切机，示例的，以3000转/秒～5000转/秒的转速和10米/秒～20米/秒的线速度对石墨烯粉体、分散剂和水的混合液进行快速搅拌，在搅拌的过程中实现对石墨烯溶液的剪切，以破坏石墨烯在石墨烯溶液中的团聚，加大石墨烯粉体在水中扩散，进一步减小石墨烯在石墨烯溶液中的团聚现象。
需要说明的是，优选的，本发明实施例一选用水中的去离子水作为石墨烯溶液的容积，采用去离子水可以提高石墨烯的分散程度，降低石墨烯溶液中的其他杂质的存在。
示例的，本发明实施例一可以采用将石墨烯粉体、分散剂和去离子水采用0.5:1：100的质量比相混合，然后再将该配比的石墨烯粉体、分散剂和去离子水的混合液在4000转/秒的转速和15米/秒的线速度下进行高速剪切分散，制备石墨烯溶液。
示例的，本发明实施例一可以将石墨烯粉体、分散剂和水采用3:1.5：100的质量比相混合，然后再将该配比的石墨烯粉体、分散剂和水的混合液经超声处理分散，制备石墨烯溶液。
需要说明的是，优选的，步骤120保持在5℃以下的低温环境下实施，也即步骤120实施的过程中，石墨烯溶液的温度始终保持在5℃以下，在5℃以下的低温环境中配置石墨烯溶液，可以降低石墨烯的分子活性，进而减小石墨烯溶液中石墨烯的团聚半径。
其次需要说明的是，步骤110和步骤120的执行过程，并没有先后顺序，示例的，步骤110可以在步骤120之前执行，也可以在步骤120之后再执行，还可以与步骤120一起同时执行，本发明实施例一对此不做限定。
步骤130：将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液。
具体的，将步骤110中制备的碳纳米管溶液和步骤120中制备的石墨烯溶液采用高压喷头进行高速对喷，对喷之后的碳纳米管溶液和石墨烯溶液在高压高速的冲击下相互混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液。示例的，可以将步骤110中制备的碳纳米管溶液和步骤120中制备的石墨烯溶液通过一个高压设备从相互对立设置的两个高压喷头中相对的高速对喷，在对喷的过程中，冲击力导致碳纳米管溶液和石墨烯溶液相互混合和相互交融，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液。
需要说明的是，将步骤110中制备的碳纳米管溶液和步骤120中制备的石墨烯溶液采用高压喷头进行高速对喷的过程中，高压喷头的喷射压力不能小于150MPa，且相对设置的两个高压喷头的喷口之间的间距不能大于60mm，如果高压喷头的喷射压力过小，且相对设置的两个高压喷头的喷口之间的间距设置的过大时，将会导致从高压喷头喷出的碳纳米管溶液和石墨烯溶液的接触部位的冲击力过小，无法实现碳纳米管溶液和石墨烯溶液之间的相互混合和相互交融，也即无法避免复合型纳米碳材料溶液中的碳纳米管和石墨烯再各自团簇，无法保证复合型纳米碳材料溶液中的碳纳米管和石墨烯充分交融和相互交织。
进一步的，将碳纳米管溶液和石墨烯溶液采用150MPa～250MPa的高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，其中，高压喷头的流量为10L/小时～150L/小时。
示例的，可以将步骤110中制备的碳纳米管溶液和步骤120中制备的石墨烯溶液采用压力为200MPa高压喷头分别以100升/小时和25升/小时的流量进行高速对喷，对喷之后的碳纳米管溶液和石墨烯溶液在高压高速的冲击下相互混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液。
示例的，可以将步骤110中制备的碳纳米管溶液和步骤120中制备的石墨烯溶液采用压力为150MPa高压喷头分别以100升/小时和50升/小时的流量进行高速对喷，对喷之后的碳纳米管溶液和石墨烯溶液在高压高速的冲击下相互混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液。
需要说明的是，优选的，步骤130采用高压喷头高速对喷碳纳米管溶液和石墨烯溶液的过程中，需要始终保持碳纳米管溶液和石墨烯溶液的温度在5℃以下，也即可以在5℃以下的低温环境下实施步骤130。示例的，可以在采用高压喷头高速对喷碳纳米管溶液和石墨烯溶液的过程中，通冷却水实现保持碳纳米管溶液和石墨烯溶液的温度在5℃以下。在5℃以下的低温环境中碳纳米管溶液和石墨烯溶液中的碳纳米分子和石墨烯分子的分子活性低，分子运动慢，进而可以减小复合型纳米碳材料溶液中碳纳米和石墨烯的团聚现象。
步骤140：将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
具体的，将步骤130中制备的复合型纳米碳材料溶液采用喷雾干燥的方式，去除复合型纳米碳材料溶液中的水分，当复合型纳米碳材料溶液在喷雾干燥作用下达到含水率低于3％时，即制备得到了本发明实施例一的复合型纳米碳材料。其中，本发明实施例一的复合型纳米碳材料粉体中碳纳米管与石墨烯的质量比为：1～100:1。
参考图5所示，采用本发明实施例一的复合型纳米碳材料粉体的制造方法，制造的复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合，且该复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现“类三明治结构”。其中，“类三明治结构”是指本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体在
3000倍～30000倍扫描电镜下，明显可以看出来石墨烯粉体夹在碳纳米粉体中间，也即本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下，石墨烯粉体和碳纳米粉体相互交融在一起，虽然其没有明确的分割界限，但是，整体上呈现上层大多数为碳纳米粉体，中层大多数为石墨烯粉体，下层大多数为碳纳米粉体，且石墨烯粉体和碳纳米粉体可以相互协同发挥作用，进而可以提高添加复合型纳米碳材料的含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶性能的进一步改善。
由于本发明实施例一的复合型纳米碳材料粉体的制造方法将碳纳米管粉体和石墨烯分别形成碳纳米管溶液和石墨烯溶液，降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，然后采用碳纳米管溶液和石墨烯溶液高速对喷的方式制造复合型纳米碳材料粉体，实现了石墨烯与碳纳米管交叉混合，可以充分发挥复合型纳米碳材料中的碳纳米管和石墨烯的协同作用，避免直接将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品中时，碳纳米管和石墨烯各自形成团簇而不能发生协同作用，提高提高添加复合型纳米碳材料的含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶性能的进一步改善。
实施例二
参考图6所示，对本发明实施例二提供的一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法进行详细说明。参考图6所示，本发明实施例二提供的一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法包括如下步骤：
步骤210：将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液。
参考图2所示的碳纳米管粉体的扫描电镜图片可以看出，碳纳米管粉体自身的团聚现象非常严重，在3000倍的扫描电镜下可以看出，碳纳米管粉体的自身团聚现象很严重。正是为了减小碳纳米管粉体的自身团聚现象，本发明实施例二的复合型纳米碳材料粉体的制造方法首先将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，实现碳纳米管粉体在水中的充分扩散，减小碳纳米管粉体的自身团聚现象，同时在碳纳米管溶液还添加了分散剂，可以进一步加大碳纳米管粉体在水中扩散，充分减小碳纳米管粉体的自身团聚。
其中，优选的，本发明实施例二选用去离子水，去离子水是指除去了呈离子形式杂质后的纯水。参考国际标准化组织ISO/TC 147规定，“去离子”定义为：“水完全或不完全地去除离子物质。”分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。分散剂的定义是分散剂能降低分散体系中固体或液体粒子聚集的物质。分散剂的作用是使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体，改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性。示例的，本发明实施例的分散剂可以是聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone，简称PVP)。
具体的，将碳纳米管粉体、分散剂和水(或者去离子水)采用0.5～5:0.5～2：100的质量比相混合，即采用0.5～5:0.5～2：100的质量比的配方将碳纳米管粉体、分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液。
示例的，本发明实施例二可以采用将碳纳米管粉体、分散剂和去离子水采用3:1：100的质量比相混合，制备碳纳米管溶液。
示例的，本发明实施例二可以将碳纳米管粉体、分散剂和水采用4:1.5：100的质量比相混合，制备碳纳米管溶液。
需要说明的是，优选的，步骤210保持在5℃以下的低温环境下实施，也即步骤210实施的过程中，碳纳米管溶液的温度始终保持在5℃以下，在5℃以下的低温环境中配置碳纳米管溶液，可以降低碳纳米材料的分子活性，进而减小碳纳米管溶液中碳纳米材料的团聚半径。
步骤220：对所述碳纳米管溶液进行高速剪切，以减小所述碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径，得到碳纳米管分散液。
具体的，将步骤210中制备的碳纳米管溶液采用高速剪切机进行高速剪切分散，制备碳纳米管分散液，示例的，以3000转/秒～5000转/秒的转速和10米/秒～20米/秒的线速度对碳纳米管粉体、分散剂和水的混合液进行快速搅拌，在搅拌的过程中实现对碳纳米管溶液的剪切，以破坏碳纳米管在碳纳米管溶液中的团聚，减小碳纳米管溶液中碳纳米材料的团聚半径，加大碳纳米管粉体在水中扩散，进一步减小碳纳米管在碳纳米管溶液中的团聚现象。
优选的，步骤220保持在5℃以下的低温环境下实施，也即步骤220实施的过程中，碳纳米管溶液的温度始终保持在5℃以下，在5℃以下的低温环境中高速剪切碳纳米管溶液，可以降低碳纳米材料的分子活性，进而减小碳纳米管溶液中碳纳米材料的团聚半径。
步骤230：将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液。
参考图3所示的石墨烯粉体的扫描电镜图片可以看出，石墨烯粉体自身的团聚现象非常严重，在900倍的扫描电镜下可以看出，石墨烯粉体的自身团聚现象很严重。正是为了减小石墨烯粉体的自身团聚现象，本发明实施例二的复合型纳米碳材料粉体的制造方法首先将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，实现石墨烯粉体在水中的充分扩散，减小石墨烯粉体的自身团聚现象，同时在石墨烯溶液还添加了分散剂，可以进一步加大石墨烯粉体在水中扩散，充分减小石墨烯粉体的自身团聚。
具体的，将石墨烯粉体、分散剂和水(或者去离子水)采用0.25～5:0.5～2：100的质量比相混合，制备石墨烯溶液。需要说明的是，优选的，本发明实施例选用去离子水作为石墨烯溶液的容积，采用去离子水可以提高石墨烯的分散程度，降低石墨烯溶液中的其他杂质的存在。
示例的，本发明实施例二可以采用将石墨烯粉体、分散剂和去离子水采用0.5:1：100的质量比相混合，制备石墨烯溶液。
示例的，本发明实施例二可以将石墨烯粉体、分散剂和水采用3:1.5：100的质量比相混合，制备石墨烯溶液。
需要说明的是，优选的，步骤220保持在5℃以下的低温环境下实施，也即步骤220实施的过程中，石墨烯溶液的温度始终保持在5℃以下，在5℃以下的低温环境中配置石墨烯溶液，可以降低石墨烯的分子活性，进而减小石墨烯溶液中石墨烯的团聚半径。
其次需要说明的是，步骤210和步骤230的执行过程，并没有先后顺序，示例的，步骤210可以在步骤230之前执行，也可以在步骤230之后再执行，还可以与步骤230一起同时执行，本发明实施例二对此不做限定。
步骤240：对所述石墨烯溶液进行高速剪切，以减小所述石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径，得到石墨烯分散液。
具体的，将步骤230中制备的石墨烯溶液采用高速剪切机进行高速剪切分散，制备石墨烯分散液，示例的，以3000转/秒～5000转/秒的转速和10米/秒～20米/秒的线速度对石墨烯粉体、分散剂和水的混合液进行快速搅拌，在搅拌的过程中实现对石墨烯溶液的剪切，以破坏石墨烯在石墨烯溶液中的团聚，减小石墨烯溶液中石墨烯材料的团聚半径，加大石墨烯粉体在水中扩散，进一步减小石墨烯在石墨烯溶液中的团聚现象。
优选的，步骤240保持在5℃以下的低温环境下实施，也即步骤240实施的过程中，石墨烯溶液的温度始终保持在5℃以下，在5℃以下的低温环境中高速剪切石墨烯溶液，可以降低石墨烯材料的分子活性，进而减小石墨烯溶液中石墨烯材料的团聚半径。
步骤250：将所述碳纳米管分散液和所述石墨烯分散液相混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液。
具体的，将步骤220中制备的碳纳米管分散液和步骤240中制备的石墨烯分散液相混合，制备成碳纳米管和石墨烯组成的复合型纳米碳材料溶液。需要说明的是，步骤250在将步骤220中制备的碳纳米管分散液和步骤240中制备的石墨烯分散液相混合制备成碳纳米管和石墨烯组成的复合型纳米碳材料溶液的过程中，需要保持碳纳米管分散液、石墨烯分散液和复合型纳米碳材料溶液在5℃以下，也即可以在5℃以下的低温环境中实施步骤250。在5℃以下的低温环境中碳纳米管溶液和石墨烯溶液中的碳纳米分子和石墨烯分子的分子活性低，分子运动慢，进而可以减小复合型纳米碳材料溶液中碳纳米和石墨烯的团聚现象。
示例的，可以采用质量比为1～100:1的配比，将步骤220中制备的碳纳米管分散液和步骤240中制备的石墨烯分散液相混合制备成碳纳米管和石墨烯组成的复合型纳米碳材料溶液。
步骤260：将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
具体的，步骤260与上述步骤140完全相同，步骤260的执行过程可以参考上述步骤140，本发明实施例二在此不再累述。
参考图5所示，采用本发明实施例二的复合型纳米碳材料粉体的制造方法，制造的复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合，且该复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下呈现“类三明治结构”。其中，“类三明治结构”是指本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下，明显可以看出来石墨烯粉体夹在碳纳米粉体中间，也即本发明实施例的复合型纳米碳材料粉体在3000倍～30000倍扫描电镜下，石墨烯粉体和碳纳米粉体相互交融在一起，虽然其没有明确的分割界限，但是，整体上呈现上层大多数为碳纳米粉体，中层大多数为石墨烯粉体，下层大多数为碳纳米粉体，且石墨烯粉体和碳纳米粉体可以相互协同发挥作用，进而可以提高添加复合型纳米碳材料的含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶性能的进一步改善。
由于本发明实施例二的复合型纳米碳材料粉体的制造方法将碳纳米管粉体和石墨烯分别形成碳纳米管溶液和石墨烯溶液，降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，然后采用高速剪切的方式分别碳纳米管溶液和石墨烯溶液进一步分散，得到碳纳米分散液和石墨烯分散液，进一步减小了碳纳米管溶液中碳纳米材料的团聚半径，加大了碳纳米管粉体在水中扩散，然后将碳纳米分散液和石墨烯分散液按照一定的比例相互混合制造复合型纳米碳材料粉体，实现了石墨烯与碳纳米管交叉混合，可以充分发挥复合型纳米碳材料中的碳纳米管和石墨烯的协同作用，避免直接将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品中时，碳纳米管和石墨烯各自形成团簇而不能发生协同作用，提高提高添加复合型纳米碳材料的含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶性能的进一步改善。
实施例三
参考图7所示，对本发明实施例三提供的一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法进行详细说明。参考图7所示，本发明实施例三提供的一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法包括如下步骤：
步骤310：将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液。
具体的，步骤310与上述步骤210完全相同，步骤310的执行过程可以参考上述步骤210，本发明实施例三在此不再累述。
步骤320：将所述碳纳米管溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小所述碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径，得到碳纳米管分散液。
具体的，将碳纳米管溶液经过严密的金刚石制备分散阀门，并承受超高压力能量在狭缝中瞬间释放所产生的剪切、空穴、碰撞三种均值分散效应，同时碳纳米管溶液需要在低温水浴的冷却下，保持在5℃以下的低温，保证采用高压的方式进入真空内腔的碳纳米管溶液经真空扩散之后的碳纳米管溶液均匀纳米化且不易重新形成团聚现象，便于碳纳米管在碳纳米管溶液中的分散。
示例的，参考图8所示，将碳纳米管溶液1经过阀室2的中心通孔进入真空腔4中，其中，碳纳米管溶液1经阀室2的中心通孔进入真空腔4的过程中，需要承受剪切环3的剪切、阀芯5的碰撞和真空腔4内产生的空穴现象，实现碳纳米管溶液均匀纳米化且不易重新形成团聚现象，便于碳纳米管在碳纳米管溶液中的分散，得到均匀纳米化的碳纳米管分散液。
步骤330：将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液。
具体的，步骤330与上述步骤230完全相同，步骤330的执行过程可以参考上述步骤230，本发明实施例三在此不再累述。
步骤340：将所述石墨烯溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小所述石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径，得到石墨烯分散液。
具体的，将石墨烯溶液经过严密的金刚石制备分散阀门，并承受超高压力能量在狭缝中瞬间释放所产生的剪切、空穴、碰撞三种均值分散效应，同时石墨烯溶液需要在低温水浴的冷却下，保持在5℃以下的低温，保证采用高压的方式进入真空内腔的石墨烯溶液经真空扩散之后的石墨烯溶液均匀纳米化且不易重新形成团聚现象，便于石墨烯在石墨烯溶液中的分散。
需要说明的是，步骤340中将石墨烯溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径的实现过程，可以参考步骤320中将碳纳米管溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径的实现过程，本发明实施例三在此不再累述。
步骤350：将所述碳纳米管分散液和所述石墨烯分散液相混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液。
具体的，步骤360与上述步骤260完全相同，步骤360的执行过程可以参考上述步骤260，本发明实施例三在此不再累述。
步骤360：将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
具体的，步骤350与上述步骤250完全相同，步骤350的执行过程可以参考上述步骤250，本发明实施例三在此不再累述。
由于本发明实施例二的复合型纳米碳材料粉体的制造方法将碳纳米管粉体和石墨烯分别形成碳纳米管溶液和石墨烯溶液，降低碳纳米管和石墨烯的团聚现象，然后采用真空扩散的剪切、空穴、碰撞三种均值分散效应分别对碳纳米管溶液和石墨烯溶液进一步分散，得到碳纳米分散液和石墨烯分散液，进一步减小了碳纳米管溶液中碳纳米材料的团聚半径，加大了碳纳米管粉体在水中扩散，然后将碳纳米分散液和石墨烯分散液按照一定的比例相互混合制造复合型纳米碳材料粉体，实现了石墨烯与碳纳米管交叉混合，可以充分发挥复合型纳米碳材料中的碳纳米管和石墨烯的协同作用，避免直接将碳纳米管和石墨烯添加在含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品中时，碳纳米管和石墨烯各自形成团簇而不能发生协同作用，提高了添加复合型纳米碳材料的含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，实现大量使用再生炭黑、再生胶粉的轮胎胎面胶性能的进一步改善。
下面将结合具体的应用例，对本发明实施例的碳纳米管和石墨烯组成的复合型纳米碳材料粉体用于含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品中性能时的技术效果进行详细对比说明。
表一
| 材料名称 | 橡胶一 | 橡胶二 | 橡胶三 | 橡胶四 | 橡胶五 |
| 橡胶 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 氧化锌 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 硬脂酸 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 防老剂 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 硫磺 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 促进剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 再生炭黑 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 再生胶粉 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 碳纳米管 | 5 | 4 | |||
| 石墨烯 | 5 | 1 | |||
| 复合型纳米碳材料 | 5 | ||||
| 材料总计 | 188.5 | 193.5 | 193.5 | 193.5 | 193.5 |
| 硬度(°) | 55 | 63 | 63 | 63 | 63 |
| 拉伸(MPa) | 16.64 | 17.78 | 20.68 | 21.77 | 24.83 |
| 伸长率(％) | 727 | 453 | 578.25 | 527 | 595 |
| 撕裂强度(KN/m) | 62.39 | 79.52 | 105.74 | 108.93 | 137.54 |
| DIN(cm3) | 0.1648 | 0.1594 | 0.1547 | 0.1428 | 0.1157 |
| 80℃导热系数(W/mK) | 0.168 | 0.227 | 0.242 | 0.249 | 0.284 |
从表一的对比分析中，可以看出，橡胶二的配方相对于橡胶一添加了石墨烯，橡胶三的配方相对于橡胶一添加了碳纳米管，橡胶四的配方相对于橡胶一添加了碳纳米管和石墨烯，即橡胶二、橡胶三和橡胶四的配方中均添加了碳纳米材料(碳纳米管和/或石墨烯)，虽然可以利用碳纳米材料的高补强、高耐磨和高导热性能来弥补橡胶一的配方中由于大量添加再生炭黑和再生胶粉导致的拉伸、撕裂强度差、耐磨差、老化性能差、导热散热性能差的缺陷，使得大量添加再生炭黑和再生胶粉的橡胶配方达到了正常橡胶配方的性能。
从表一可以看出，橡胶四在常温物性、老化后强度和撕裂、耐磨性能和导热性能上均优于橡胶二和橡胶三，在压缩生热方面温度上升也优于橡胶二和橡胶三。其主要原因是橡胶四的配方中同时添加了碳纳米管和石墨烯，由于碳纳米管和石墨烯在橡胶加工过程中得到了轻微的分散混合，碳纳米管和石墨烯在微观上有轻微的穿插，虽然仍然是团聚状态，但是也形成了轻微的协同作用。
将表一中的橡胶五和橡胶一、橡胶二、橡胶三、橡胶四相对比可以发现，由于橡胶五的配方中添加了本发明实施例的复合型纳米碳材料，在保持其他性能稳定的情况下，其拉伸性能、撕裂强度、导热系数等均得到了较大的提升，分析其原因在于，橡胶五采用了本发明的复合型纳米碳材料，由于本发明的复合型纳米碳材料中的碳纳米管与石墨烯完全相互穿插，而且本发明的复合型纳米碳材料中的碳纳米管与石墨烯不再是团聚状态，碳纳米管与石墨烯的相互协同作用得到了充分的发挥，因此本发明的复合型纳米碳材料中的碳纳米管与石墨烯有更大的机会接触橡胶，实现了碳纳米材料与橡胶的更好结合，因此本发明的复合型纳米碳材料实现了橡胶五在补强、耐磨等性能上相对于橡胶四有更大的提升。
而且，由于本发明的复合型纳米碳材料中的碳纳米管与石墨烯相互搭桥，导电导热通路完全打开，因此采用本发明的复合型纳米碳材料的橡胶五相对于橡胶一、橡胶二、橡胶三、橡胶四，其导热散热能力得到了很大程度的提升。再者，由于本发明的复合型纳米碳材料中的碳纳米管与石墨烯的团聚现象几乎不存在，碳纳米管与石墨烯在橡胶中变得更加柔顺，因此生热也变得更低，结合再生炭黑和再生胶粉的低生热的特点，使得橡胶五在获得高性能的同时也实现低生热和高导热的目标。
通过表一中添加本发明实施例制造的复合型纳米碳材料的橡胶五和同时添加石墨烯和碳纳米管的橡胶四的性能参数的对比分析可以看出，在橡胶配方中直接添加碳纳米管和石墨烯，由于碳纳米管和石墨烯各自形成团簇而不能很好的发生协同作用，虽然橡胶四相对于不添加碳纳米管和石墨烯的橡胶一，可以一定程度上改善含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的性能，但是，相对于添加本发明实施例制造的复合型纳米碳材料的橡胶五，其对于含有大量再生胶粉和再生炭黑的轮胎和橡胶制品的拉伸性能、伸长率、撕裂强度、130℃导热系数、130℃热扩散系数等的提升效果，明显不如添加本发明实施例制造的复合型纳米碳材料的橡胶五的提升效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；
将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；
将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；
将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液，具体为：
将所述碳纳米管粉体、所述分散剂和所述水采用0.5~5:0.5~2：100的质量比相混合；
所述碳纳米管粉体、所述分散剂和所述水的混合液经超声处理或者高速剪切分散，制备所述碳纳米管溶液。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液，具体为：
将所述石墨烯粉体、所述分散剂和所述水采用0.25~5:0.5~2：100的质量比相混合；
所述石墨烯粉体粉体、所述分散剂和所述水的混合液经超声处理或者高速剪切分散，制备所述石墨烯溶液。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，具体为：
将所述碳纳米管溶液和所述石墨烯溶液采用150MPa~250MPa的高压喷头高速对喷，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液，其中，所述高压喷头的流量为80L/小时~150L/小时。
5.一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；
对所述碳纳米管溶液进行高速剪切，以减小所述碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径，得到碳纳米管分散液；
将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；
对所述石墨烯溶液进行高速剪切，以减小所述石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径，得到石墨烯分散液；
将所述碳纳米管分散液和所述石墨烯分散液相混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；
将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
6.一种复合型纳米碳材料粉体的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液；
将所述碳纳米管溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小所述碳纳米管溶液中的碳纳米管的平均团聚半径，得到碳纳米管分散液；
将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液；
将所述石墨烯溶液采用高压的方式进入真空内腔，采用真空扩散以减小所述石墨烯溶液中的石墨烯的平均团聚半径，得到石墨烯分散液；
将所述碳纳米管分散液和所述石墨烯分散液相混合，形成石墨烯与碳纳米组成的复合型纳米碳材料溶液；
将所述复合型纳米碳材料溶液经喷雾干燥制得复合型纳米碳材料粉体。
7.根据权利要求5或6所述的制造方法，其特征在于，所述将碳纳米管粉体与分散剂和水相混合，制备碳纳米管溶液，具体为：
将所述碳纳米管粉体、所述分散剂和所述水采用0.5~5:0.5~2：100的质量比相混合，制备所述碳纳米管溶液。
8.根据权利要求5或6所述的制造方法，其特征在于，所述将石墨烯粉体与分散剂和水相混合，制备石墨烯溶液，具体为：
将所述石墨烯粉体、所述分散剂和所述水采用0.25~5:0.5~2：100的质量比相混合，制备所述石墨烯溶液。
9.一种复合型纳米碳材料粉体，其特征在于，所述复合型纳米碳材料粉体采用如权利要求1~8任一项所述的复合型纳米碳材料粉体的制造方法制造，且所述复合型纳米碳材料粉体中碳纳米管与石墨烯的质量比为：1~100:1，所述复合型纳米碳材料粉体在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合。
10.一种复合型纳米碳材料粉体，其特征在于，所述复合型纳米碳材料粉体中碳纳米管与石墨烯的质量比为：1~100:1，所述复合型纳米碳材料粉体在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现石墨烯与碳纳米管交叉混合，且所述复合型纳米碳材料粉体在3000倍~30000倍扫描电镜下呈现“类三明治结构”。
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