本发明属于刀片加工领域，涉及具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层。
背景技术：
1、高硬度的涂层通常具有出色的耐磨性，但它们的抗冲击性能可能较差，因为硬度高往往伴随着脆性的增加。相反，为了提高抗冲击性能，可能需要牺牲一定的硬度，从而降低了耐磨性。因此，目前刀片涂层的抗冲击性能和耐磨性能很难平衡。
技术实现思路
1、本发明的目的在于：提供了具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，解决了目前刀片涂层的抗冲击性能和耐磨性能存在矛盾，很难同时达到高抗冲击性能和耐磨性能。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，包括内层基体及外层薄膜，内层基体与外层薄膜紧密粘接；
4、所述内层基体包括以组分：100重量份数的热塑性烯烃弹性体、供体-受体-供体(d-a-d)型结构的羧基官能化有机小分子、多层稀土纳米粒子、d3o材料，其中供体-受体-供体(d-a-d)型结构的羧基官能化有机小分子的加量为热塑性烯烃弹性体质量的3-5％，多层稀土纳米粒子的加量为热塑性烯烃弹性体质量的8-10％，d3o材料加量为热塑性烯烃弹性体质量的0.5-1％；
5、所述外层薄膜为铝掺杂的氮化硅薄膜及铝掺杂的氮化硅薄膜表面的润滑层，所述内层基体与所述外层薄膜中的铝掺杂的氮化硅薄膜紧密粘结。
6、本发明中内层基体具有高弹性，进而具有优异的抗冲击性能；外层薄膜固化后具有高机械强度，进而具有高耐磨性；本发明采用两种性能优异的材料进行复配，得到的涂层同时具备高抗冲击性能和耐磨性能，解决了目前刀片涂层的抗冲击性能和耐磨性能存在矛盾，很难同时达到高抗冲击性能和耐磨性能的问题。
7、本发明内层基体中各组分的作用机理为：供体-受体-供体(d-a-d)型结构的羧基官能化有机小分子作为连接剂能够增强纳米粒子与弹性体之间的相互作用，供体-受体-供体(d-a-d)型结构的羧基官能化有机小分子通过其羧基与热塑性烯烃弹性体的极性基团发生化学反应，形成稳定的界面层，这种界面层增强了热塑性烯烃弹性体与纳米粒子之间的相互作用；羧基官能化的小分子同样与多层稀土纳米粒子表面的稀土元素发生作用，实现纳米粒子在热塑性烯烃弹性体中的均匀分散和稳定；多层稀土纳米粒子不仅提供了磁性，还通过纳米效应增强了热塑性烯烃弹性体的力学性能，纳米粒子能够阻碍裂纹的扩展，提高材料的韧性；d3o材料为热塑性烯烃弹性体的改性剂，它能在受到冲击时迅速从柔软状态变为坚硬状态，吸收和分散能量，这种特性能够提高材料的抗冲击性和韧性，d3o材料以微米或纳米级粒子形式加入，对热塑性烯烃弹性体进行改性，d3o材料的加入改变了热塑性烯烃弹性体的微观结构，形成更加紧密的交联网络，这种结构上的变化能够提高复合材料的力学性能和耐久性，使热塑性烯烃弹性体更加耐磨损和耐老化；此外，d3o材料和热塑性烯烃弹性体之间存在一定的协同作用，由于d3o材料具有优异的能量吸收和分散能力，它能够帮助热塑性烯烃弹性体更好地承受和分散外部载荷，从而提高复合材料的整体性能。
8、本发明中多层稀土纳米粒子在热塑性烯烃弹性中的均匀分散可以通过d-a-d型小分子的桥接作用得到促进，这些小分子能够与纳米粒子表面形成稳定的化学键合，减少纳米粒子的团聚，从而提高其在基体中的分散性；纳米粒子的均匀分散能够有效地阻碍裂纹的扩展，提高复合材料的韧性和强度。
9、在本发明中引入供体-受体-供体(d-a-d)型结构的羧基官能化有机小分子、多层稀土纳米粒子对d3o材料对热塑性烯烃弹性体进行改性有促进作用；首先，d-a-d型结构的羧基官能化有机小分子能够通过其羧基与热塑性烯烃弹性以及d3o材料形成化学键合和物理吸附，从而在它们之间形成稳定的界面层，这种界面层不仅增强了d3o材料与热塑性烯烃弹性之间的相互作用，还提高了它们的相容性，使得复合材料在微观结构上更加均匀和稳定；其次，d-a-d型小分子能够通过其分子内的电子传递作用，将冲击能量传递给纳米粒子，而纳米粒子则可以通过其独特的物理性质(磁致伸缩效应)进一步分散和吸收能量，这种协同作用使得复合材料在受到冲击时能够更有效地吸收和分散能量，从而提高改性后的热塑性烯烃弹性体抗冲击性能。
10、综上所述，本发明中热塑性烯烃弹性体、供体-受体-供体(d-a-d)型结构的羧基官能化有机小分子、多层稀土纳米粒子、d3o材料参与反应后，通过化学键合、物理吸附和能量传递等方式，基于界面增强和纳米效应，得到改性后的热塑性烯烃弹性体基体，改性后的热塑性烯烃弹性体基体具有高韧性、磁性及抗冲击性能，d3o材料的加入，使得基体刀具使用过程中，受到较大冲击力时产生较强的硬度，进而具备较高的耐磨性。
11、本发明的内层材料具有很高的抗冲击性能，但是其耐磨性还需要提升，因此，本发明在内层基体外侧结合了外层薄膜，外层薄膜为铝掺杂的氮化硅薄膜及铝掺杂的氮化硅薄膜表面的润滑层，表面涂覆有润滑层的铝掺杂的氮化硅薄膜具有很高的耐磨性；本发明铝掺杂的氮化硅薄膜与改性后的内层基体之间存在很高的粘结强度，因为两者在界面处形成的强化学键合以及良好的相容性，内层基体中具有羧基，可以与氮化硅薄膜表面的羟基或氮化硅网络中的氮原子形成氢键或共价键，氢键或共价键的形成使得两种材料在界面处产生了强烈的相互作用，这种相互作用显著提高了界面处的粘结强度；再加上内层基体中的热塑性烯烃弹性体自身就具有良好的粘黏性，对外层薄膜之间还存在物理粘附作用，使得本发明中外层薄膜与内层基体之间，在不需要其他粘黏剂的情况下，能够紧密粘接在一起。
12、本发明的涂层具有高磁性，在某些使用环境中，能够增强刀片与设备之间的磁性吸附力，从而提高刀具在设备上的稳定性。
13、进一步地，步骤s1中醋酸的加量为2-硝基苯甲酸质量的2％，步骤s2中2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二酮与乙酸酐的摩尔比为1：2。
14、进一步地，所述多层稀土纳米粒子为以氧化镧作为核心，外层依次是氧化铈和氧化镨的壳层；
15、所述多层稀土纳米粒子的制备方法包括以下步骤：
16、a、制备la2o3纳米粒子核：将la(no3)3·6h2o溶解在去离子水中，加入油酸钠，通过搅拌和加热使其形成稳定的微乳液体系，油酸钠的加量为la(no3)3·6h2o质量的8-10％；将微乳液体系转移到反应釜中，并在200-300℃和搅拌条件下进行热处理，使la(no3)3分解并生成la2o3纳米粒子，通过离心、洗涤和干燥去除多余的表面活性剂和副产物，得到纯净的la2o3纳米粒子核。
17、b、第一层ceo2壳的包覆：将ce(no3)3·6h2o溶解在去离子水中，形成ce(no3)3溶液，将la2o3纳米粒子核分散在ce(no3)3溶液中，确保la2o3纳米粒子被ce(no3)3充分包覆，在250-350℃和搅拌条件下进行热处理，使ce(no3)3分解并在la2o3纳米粒子核表面形成ceo2壳层，通过离心、洗涤和干燥去除多余的反应物和副产物，得到la2o3@ceo2纳米粒子；
18、c、第二层pr6o11壳的包覆：将pr(no3)3溶解在去离子水中，形成pr(no3)3溶液；将la2o3@ceo2纳米粒子分散在pr(no3)3溶液中，确保la2o3@ceo2纳米粒子被pr(no3)3充分包覆；在300-400℃和搅拌条件下进行热处理，使pr(no3)3分解并在ceo2壳层外形成pr6o11壳层；通过离心、洗涤和干燥去除多余的反应物和副产物，得到la2o3@ceo2@pr6o11多层稀土纳米粒子。
19、进一步地，所述热塑性烯烃弹性体为通过以下方法制备得到的弹性体，具体步骤包括以下：
20、a、在溶液聚合系统中进行乙烯、α-烯烃与多烯类单体的三元共聚反应，通过茂金属催化剂实现原位聚合，形成具有物理交联点的聚乙烯链结晶区的三元共聚物，所述多烯类单体为聚乙烯或聚丙烯；
21、b、共聚后的三元共聚物通过高效的巯基烯点击化学反应，将乙烯基团修饰为交联基团；
22、c、将经过动态交联改性的三元共聚物进行熔融反应挤出加工，得到热塑性烯烃弹性体。
23、进一步地，所述外层薄膜外层的润滑层包括以下重量份数的组分：100份基础油、2份纳米碳酸钙粒子添加剂、2份纳米镍粒子添加剂、3份清净分散剂、1.5份抗氧抗腐剂、0.5份降凝剂、10份粘度指数改进剂、0.01份消泡剂。
24、进一步地，所述基础油包括矿物油和合成油，矿物油和合成油的体积比为1：1。
25、进一步地，所述清净分散剂为烯基丁二酚亚胺；所述抗氧抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌；所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯；所述粘度指数改进剂为氢化苯乙烯双烯共聚物；所述消泡剂为有机硅消泡剂。
26、进一步地，所述d3o材料加量为热塑性烯烃弹性体质量的0.9％。
27、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
28、1.具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层采用两种性能优异的材料进行复配，得到的涂层同时具备高抗冲击性能和耐磨性能，解决了目前刀片涂层的抗冲击性能和耐磨性能存在矛盾，很难同时达到高抗冲击性能和耐磨性能的问题；
29、2.本发明的涂层具有高磁性，在某些使用环境中，能够增强刀片与设备之间的磁性吸附力，从而提高刀具在设备上的稳定性；
30、3.本发明中热塑性烯烃弹性体、供体-受体-供体(d-a-d)型结构的羧基官能化有机小分子、多层稀土纳米粒子、d3o材料参与反应后，通过化学键合、物理吸附和能量传递等方式，基于界面增强和纳米效应，得到改性后的热塑性烯烃弹性体基体，改性后的热塑性烯烃弹性体基体具有高韧性、磁性及抗冲击性能。
1.具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：包括内层基体及外层薄膜，内层基体与外层薄膜紧密粘接；
2.根据权利要求1所述的具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：所述内层基体中的供体-受体-供体(d-a-d)型结构的羧基官能化有机小分子通过以下方法制备得到：
3.根据权利要求2所述的具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：步骤s1中醋酸的加量为2-硝基苯甲酸质量的2％，步骤s2中2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二酮与乙酸酐的摩尔比为1：2。
4.根据权利要求1所述的具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：所述多层稀土纳米粒子为以氧化镧作为核心，外层依次是氧化铈和氧化镨的壳层；
5.根据权利要求1所述的具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：所述热塑性烯烃弹性体为通过以下方法制备得到的弹性体，具体步骤包括以下：
6.根据权利要求1所述的具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：所述外层薄膜外层的润滑层包括以下重量份数的组分：100份基础油、2份纳米碳酸钙粒子添加剂、2份纳米镍粒子添加剂、3份清净分散剂、1.5份抗氧抗腐剂、0.5份降凝剂、10份粘度指数改进剂、0.01份消泡剂。
7.根据权利要求6所述的具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：所述基础油包括矿物油和合成油，矿物油和合成油的体积比为1：1。
8.根据权利要求1所述的具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：所述清净分散剂为烯基丁二酚亚胺；所述抗氧抗腐剂为二烷基二硫代磷酸锌；所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯；所述粘度指数改进剂为氢化苯乙烯双烯共聚物；所述消泡剂为有机硅消泡剂。
9.根据权利要求1所述的具有抗冲击性能和耐磨性能的刀片涂层，其特征在于：d3o材料加量为热塑性烯烃弹性体质量的0.9％。
