聚乙二醇与多元羧酸复合改性对欧洲山毛榉和欧洲赤松生物耐久性的协同效应研究

针对天然木材易腐问题，德国研究团队通过聚乙二醇(PEG 400)联合柠檬酸(CA)、苹果酸(MA)和丁烷四羧酸(BTCA)对欧洲山毛榉和欧洲赤松边材进行化学改性。研究发现PEG/CA与PEG/BTCA组合显著提升抗褐腐和白腐性能（耐久等级DC 1-2），并通过抗胀效率(ASE)和增容效应验证改性稳定性，为环保型木材防腐技术开发提供新思路。

　　

木材作为传统建筑材料，其美观性和强度密度比备受青睐，但天然状态下的生物降解性和尺寸不稳定性严重制约户外应用。欧洲山毛榉(Fagus sylvatica)和欧洲赤松边材(Pinus sylvestris)的天然耐久性等级(Durability Class, DC)仅为5级（完全不抗腐），传统铜基防腐剂又面临环境污染和健康风险。如何在环保前提下提升木材生物耐久性，成为亟待解决的行业难题。

德国哥廷根大学等机构的研究团队在《International Biodeterioration》发表论文，创新性地将水溶性聚合物聚乙二醇(PEG 400)与三种羧酸——柠檬酸(CA)、苹果酸(MA)和丁烷四羧酸(BTCA)复合，通过化学交联改性提升木材性能。研究采用标准化的褐腐、白腐和软腐真菌测试体系（DIN EN 113-2:2020），结合质量增加率(WPG)、增容率和抗胀效率(ASE)等多维度指标，系统评估改性效果。

关键实验技术
研究选取欧洲山毛榉和欧洲赤松边材样本，通过真空加压浸渍分别加载PEG 400与不同羧酸组合溶液。采用两步酯化反应实现化学交联：先形成环状酸酐，再与纤维素羟基酯化。通过10次浸出循环测试改性稳定性，参照DIN EN 350-2:2016标准进行真菌耐久性分级，并测定质量损失率(ML)量化抗腐效果。

研究结果

1. 改性稳定性验证
   浸渍后山毛榉溶液吸收率达104-118%，赤松达136-154%。PEG/CA和PEG/BTCA在10次浸出后仍保持9-46% ASE，证实交联网络稳定存在。

2. 抗褐腐与白腐突破
   PEG/CA使山毛榉达到DC 1-2级（原DC 5），PEG/BTCA更提升至DC 1级。赤松改性效果更显著，PEG/CA与PEG/BTCA均达DC 1级，而PEG/MA仅达DC 4级，显示BTCA四羧基交联优势。

3. 软腐抗性局限
   所有改性对软腐真菌（MC>80%时活跃）改善有限，仅PEG/BTCA达DC 1级，其他组合在DC 1-3级波动，证实高湿度环境下仍需辅助防护措施。

结论与展望
该研究首次证实PEG 400与BTCA复合可将低耐久性木材提升至"极耐久"等级(DC 1)，其四羧基结构比二羧基MA和三羧基CA产生更密集的交联网络。改性后木材在UC 3（地面以上）应用场景展现商业化潜力，且全部采用生物基原料符合循环经济要求。未来研究需优化羧酸-PEG配比以降低成本，并探索对软腐真菌的更有效抑制策略。这项工作为替代传统有毒防腐剂提供了重要技术路径，对推动绿色建筑发展具有深远意义。