本发明涉及一种高耐磨环保型水性涂料，属于涂料技术领域。
背景技术：
在房屋装修中，由于各种装修用材料所带来的甲醛、苯系物、TVOC等有害物质造成的家装污染和室内空气中有害物质的超标。已严重地干扰了人们的口常生活。人体长时间吸收这种含有甲醛的气体会引起各种疾病，严重的还会危及到人的生命安全。因此对装修后的房间和新购买的家具要进行室内空气污染的治理，及消除新家具所带来的有害气体的污染。以保证室内有害气体的含量在国家规定的范围以内，使人们生活在一个健康的环境中。装修后的房间和新购买的家具所产生的室内空气污染基本上有两个来源：一个是装修或家具的表面涂料，如普通油漆通常都用有机溶剂作为油漆的溶剂，这些溶剂含有苯系物、VOC等有害的污染物质。另一个是粘接各种材料的粘合剂。
目前市场上使用的水性涂料一方面本身含有有机溶剂，使用后挥发出甲醛等有害物质，另一方面涂料本身不能如活性炭具有一定吸附作用。另外，水性涂料普遍还存在成膜时干燥时间长，涂膜弹性容易老化，坚硬度不好，不能有效保护墙面粉刷底层的强度，从而产生墙面开裂、脱落，不仅影响建筑物美观，而且墙面开裂，易导致墙面漏水等问题，同时水溶性涂料易遭受生物破坏，产生发霉变色等给使用者带来诸多不便。
技术实现要素：
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种高耐磨环保型水性涂料，可吸附室内甲醛、有机污染气体等，还具有成膜硬度高，耐磨性强又防水的特点。
本发明的技术方案如下：一种高耐磨环保型水性涂料，由以下质量份数的原料组成：
水 40份
丙烯酸乳液 20份
咖啡功能助剂 1-2份
抗菌剂 0.8份
分散剂 1份
防沉剂 2份
流平剂 0.9份
消泡剂 0.3份；
所述的咖啡功能助剂的制备方法如下：(1)将咖啡渣5份烘干至水分含量为10-15％，使用粉碎机制成粉末，加入壳聚糖5份，将二者混合均匀，使用造粒机造粒制成2-3mm的颗粒；(2)使用30份纯净水溶解直链淀粉0.6份、聚乙二醇0.6份；(3)将步骤(1)的颗粒加入到步骤(2)制备的混合液中浸渍8小时，之后在80℃烘干至水分含量8％；(4)将步骤(3)干燥后的颗粒在微波高温烧结炉中，氮气气氛下800-1000℃炭化10小时；(5)将炭化后的颗粒制成粒径大小为50-100μm的粉末；
所述的防沉剂由如下成分组成：氢化蓖麻油3份，氯化钠0.5-1份；
所述的抗菌剂包括如下质量份数的原料：聚氨醋0.5份、壳聚糖0.2份、金银花提取物2份。
进一步的，所述的咖啡功能助剂的质量份数为1份。
进一步的，所述的防沉剂中氯化钠的质量份数为1份。
进一步的，所述的高耐磨环保型水性涂料制备方法如下：
(1)将丙烯酸乳液与水混合；
(2)向步骤(1)中依次加入抗菌剂、流平剂、咖啡功能助剂、分散剂，搅拌20分钟；
(3)将步骤(2)得到的混合物以1500rpm的转速搅拌10分钟后，加入消泡剂、防沉剂，搅拌均匀，过滤包装。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明公开的水性涂料组成合理，成本低，各组分之间的相容性好，环保性能好；
(2)本发明水性涂料中使用的微米大小颗粒的咖啡功能助剂，经过炭化处理后内部含有孔洞可吸附气体成分，比如甲醛、VOC等；由于咖啡渣中成分复杂，不能按照现有技术中活性炭的制备方法简单炮制，制备过程中需先配合与咖啡渣同等质量份数的壳聚糖，这样炭化后的颗粒硬度才能符合使用要求，具有良好的耐磨性；另外，直链淀粉较支链淀粉的使用效果好；
(3)本发明充分利用废弃资源咖啡渣，按照一定的炭化步骤将其处理后，制成水性涂料的助剂，提高了资源利用率；
(4)微米级的咖啡功能助剂的加入，对水性涂料的溶解性及抗菌能力带来一定的影响，需配合专门适用的由氢化蓖麻油和氯化钠组成的防沉剂一起使用，并且本发明同时制备了专门适用于本发明水性涂料的抗菌剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述试验方法如无特殊说明，均为常规方法；如无特殊说明，所述试剂和生物材料，均可从商业途径获得。以下实施例中流平剂、分散剂、消泡剂均为本领域任意一种即可。
实施例1
本实施例中咖啡功能助剂的制备方法如下：(1)将咖啡渣5克烘干至水分含量为10％，使用粉碎机制成粉末，加入壳聚糖5克，将二者混合均匀，使用造粒机造粒制成3mm的颗粒；(2)使用30克纯净水溶解直链淀粉0.6克、聚乙二醇0.6克；(3)将步骤(1)的颗粒加入到步骤(2)制备的混合液中浸渍8小时，之后在80℃烘干至水分含量8％；(4)将步骤(3)干燥后的颗粒在微波高温烧结炉中，氮气气氛下800℃炭化10小时；(5)将炭化后的颗粒制成粒径大小为80μm的粉末；
一种高耐磨环保型水性涂料，由以下质量份数的原料组成：
水 40克
丙烯酸乳液 20克
咖啡功能助剂 1克
抗菌剂 0.8克
分散剂 1克
防沉剂 2克
流平剂 0.9克
消泡剂 0.3克；
所述的防沉剂由如下成分组成：氢化蓖麻油3克，氯化钠0.5克；
所述的抗菌剂包括如下质量份数的原料：聚氨醋0.5克、壳聚糖0.2克、金银花提取物2克。
所述的高耐磨环保型水性涂料的制备方法如下：
(1)将丙烯酸乳液与水混合；
(2)向步骤(1)中依次加入抗菌剂、流平剂、多功能涂料助剂、分散剂，搅拌20分钟；
(3)将步骤(2)得到的混合物以1500rpm的转速搅拌10分钟后，加入消泡剂、防沉剂和成膜助剂，搅拌均匀，过滤包装。
实施例2
本实施例中咖啡功能助剂的制备方法如下：(1)将咖啡渣5克烘干至水分含量为15％，使用粉碎机制成粉末，加入壳聚糖5克，将二者混合均匀，使用造粒机造粒制成3mm的颗粒；(2)使用30克纯净水溶解直链淀粉0.6克、聚乙二醇0.6克；(3)将步骤(1)的颗粒加入到步骤(2)制备的混合液中浸渍8小时，之后在80℃烘干至水分含量8％；(4)将步骤(3)干燥后的颗粒在微波高温烧结炉中，氮气气氛下800℃炭化10小时；(5)将炭化后的颗粒制成粒径大小为50μm的粉末；
一种高耐磨环保型水性涂料，由以下质量份数的原料组成：
水40 克
丙烯酸乳液 20克
咖啡功能助剂 2克
抗菌剂 0.8克
分散剂 1克
防沉剂 2克
流平剂 0.9克
消泡剂 0.3克；
所述的防沉剂由如下成分组成：氢化蓖麻油3克，氯化钠1克；
所述的抗菌剂包括如下质量份数的原料：聚氨醋0.5克、壳聚糖0.2克、金银花提取物2克。
所述的高耐磨环保型水性涂料的制备方法如下：
(1)将丙烯酸乳液与水混合；
(2)向步骤(1)中依次加入抗菌剂、流平剂、多功能涂料助剂、分散剂，搅拌20分钟；
(3)将步骤(2)得到的混合物以1500rpm的转速搅拌10分钟后，加入消泡剂、防沉剂和成膜助剂，搅拌均匀，过滤包装。
实施例3
本实施例咖啡功能助剂制备的方法步骤(1)中不使用壳聚糖，其他均同实施例2。
实施例4
本实施例咖啡功能助剂制备的方法用同等质量份数的支链淀粉代替直链淀粉，其他均同实施例2。
实施例5
本实施例除原料中防沉剂为市售的有机膨润土外，其他均同实施例2。
实施例6
本实施例除原料中抗菌剂为市售的5-氯-2-甲基-3-异噻错啉酮外，其他均同实施例2。
性能测试
根据GB18582-2008测试上述涂料的VOC含量，根据GB1720、GB1728、GB1732测试了上述涂料的附着力、干燥时间及耐冲击力，结果见表1。
表1
杀菌剂测试
将大肠杆菌、黑曲霉菌均匀涂布有上述涂料的载玻片，经0、5、15、30、60、120小时后用棉棒轻沾菌液后置于生理盐水中，振荡，取0.5mL于培养皿中，加入培养基，于培养基48小时，取出数菌落数，根据公式计算杀菌率：杀菌率＝(初始菌落数-杀菌后菌落数)/初始菌落数×100％，结果见表2。
表2
由表1和表2可以看出，本发明的涂料抗菌防霉性能好、有害物质挥发少，成膜快，无需额外添加成膜助剂，降低了成本，本发明提出了一种解决水性涂料硬度差、有害物质挥发严重问题的新方案。
甲醛清除效果检测方法
依据《JC/T 1074-2008室内空气净化功能涂覆材料净化性能》
按照产品的理论涂刷量，用均匀喷涂方法涂刷到四块500mm×500mm玻璃板(厚度4mm～6mm)的一个表面，在试验舱中干燥24h后进行试验。
将制备好的试验样板和空白玻璃板分别放入样品舱和对比舱，每个舱内放置四块板于样品架上，样板涂刷样品的一面朝向舱中心放置。
将一玻璃平皿放入试验舱的底部，密闭试验舱，然后用微量注射器取3μL分析纯甲醛溶液，通过注射孔滴在玻璃平皿内，密闭注射孔。
密闭1h后采集舱内气体测试其浓度，此浓度为初始浓度(n0)，24h后采集舱内气体并测试其浓度，此浓度为终止浓度(n1)。采集气体前开启风扇30min，采样时关闭。按GB/T 16129采用AHMT分光光度法分析甲醛的浓度。
样品净化效率计算公式为：r(％)＝(n1-n2)/n1×100％；
其中：r-净化效率(％)；
n1-对比舱所测气体终止浓度，单位为毫克每立方米(mg/m3)；
n2-样品舱所测气体终止浓度，单位为毫克每立方米(mg/m3)。
经过测试，实施例2制备的水性涂料甲醛净化效率为90.6％，大于国家标准所要求的75％，而实施例3的制备的水性涂料对甲醛净化效率为20％，说明本发明具有优异的净化甲醛的效果。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。