乙酸丁酸纤维素

乙酸丁酸纤维素 (Cellulose Acetate Butyrate) 专业评估报告

1. 基础信息 & 来源

INCI名称与分子特征

INCI名称: Cellulose Acetate Butyrate (CAB)

化学结构: 纤维素葡萄糖单元上羟基(-OH)部分被乙酰基(-COCH₃)和丁酰基(-COC₃H₇)取代的混合酯

CAS号: 9004-36-8

天然来源与工业制备

以天然纤维素(通常来自木浆或棉绒)为原料，通过以下反应制得：

• 酸酐酯化反应：与乙酸酐和丁酸酐在硫酸催化下反应
• 取代度控制：乙酰基(DS_A)和丁酰基(DS_B)取代度总和通常为2.0-3.0
• 后处理：水解终止反应，洗涤纯化，干燥成粉末或颗粒

注：商业CAB是不同取代度产品的混合物，性能因乙酰基/丁酰基比例而异

2. 皮肤作用机制与宣称功效

核心作用机制: 物理成膜性(非生物活性)，通过溶剂挥发形成连续聚合物膜

宣称功效	作用机制	科学证据强度	关键发现简述	起效浓度
成膜定型	溶液挥发后形成透明、柔韧的聚合物膜，固定造型	⭐⭐⭐⭐⭐ (充分证实)	膜弹性模量(0.5-2 GPa)可平衡定型力与柔韧性 (聚合物力学研究)	1-10%
耐水性提升	疏水性丁酰基降低水渗透性，形成防水屏障	⭐⭐⭐⭐ (实验证实)	接触角>90°(DSB>1.2时) (表面张力研究)	2-8%
光泽调控	膜表面平整度影响光反射，可设计哑光/高光效果	⭐⭐⭐ (应用证实)	折射率1.46-1.49，可通过增塑剂调整 (化妆品应用文献)	0.5-5%
“护肤”宣称 (需谨慎)	物理屏障可能减少TEWL，但无生物活性	⭐ (理论推测)	无直接证据支持其参与皮肤代谢或修复 (CIR评估备注)	-

注：部分厂商宣称"保护屏障"、"锁水"等功效实为物理膜功能延伸，非生物效应

3. 核心化学成分剖析

特性类别	化学特征	对化妆品性能的影响
分子结构	β-1,4-葡萄糖苷键主链 随机取代的乙酰基/丁酰基	主链刚性提供强度，侧链比例决定柔韧性/溶解性
取代度(DS)	DSA: 0.5-2.0 DSB: 0.5-2.2 总DS: 2.0-3.0	↑丁酰基含量：柔韧性↑/水敏感性↓ ↑乙酰基含量：硬度↑/溶剂极性↑
分子量	30,000-70,000 Da	高分子量：成膜强度↑但易结块 低分子量：溶解性↑但膜脆性↑
关键物性	• 玻璃化温度(Tg): 80-160°C • 密度: 1.2 g/cm³ • 溶解度参数: 9.5-10.5 (cal/cm³)½	需配合增塑剂(如DEP)降低Tg至室温 溶解需特定溶剂(丙酮/乙酸乙酯)

4. 配方应用与协同效应

主要应用类型

• 甲油: 核心成膜剂(占比15-25%)，替代硝化纤维素改善耐水性
• 睫毛膏/眉胶: 定型基质(3-8%)，配合丙烯酸酯增强附着力
• 发用喷雾: 快速定型(2-6%)，与PVP/VA共聚物协同防潮
• 防晒/BB霜: 耐水助剂(0.5-3%)，提升SPF持久性

增效协同组合

• 增塑剂: 邻苯二甲酸二乙酯(DEP)或柠檬酸酯 → 降低脆性(添加量≈30%CAB重量)
• 溶剂体系: 丙酮+乙醇(3:1) → 优化溶解性与干燥速度
• 附着力增强: 丙烯酸(酯)类共聚物 → 提升对角质层的粘附
• 光泽调节: 二氧化硅/云母 → 协同控制表面光反射

注：高DS_B型CAB与非极性溶剂(如异十二烷)相容性更佳，适用于无水配方

5. 安全性与适用性

安全评估结论

• CIR评级: "安全" (最高等级) (CIR 2016最终报告)
• 致敏性: 极低(分子量>10kDa不易透皮)
• 眼刺激性: 仅限溶剂挥发导致的暂时性干燥感

使用限制与注意事项

• 适用pH范围: 3.0-9.0 (强酸/碱环境可能水解酯键)
• 禁忌成分: 强氧化剂(如过氧化氢)→ 降解风险
• 特殊人群: 避免用于破损皮肤(可能阻碍愈合)
• 生态毒性: 生物降解缓慢，需合规处置生产废料

注：溶剂体系(如丙酮)的安全性需单独评估，非CAB本身风险

6. 市场定位与消费者认知

市场定位

• 功效定位: 专业级长效定型/耐水产品
• 价格区间: 中高端(指甲油/专业造型品)
• 宣称趋势: "72小时持妆"、"游泳不掉妆"等

消费者认知分析

• 积极认知: 定型效果感知明确(87%用户认可) (2023美妆消费者调研)
• 误解点: 23%消费者误认为"植物纤维素=护肤成分"
• 清洁担忧: 需油性卸妆产品清除(与水性产品使用习惯冲突)

营销警示：宣称"天然来源"需避免暗示生物活性，需注明"经化学改性"

7. 总结与展望

当前价值总结

• 核心优势: 卓越的成膜性与耐水/油脂性能，安全性记录良好
• 技术局限: 依赖有机溶剂体系，与水性配方兼容性差
• 适用边界: 功效限于物理性能，不具生物活性

未来发展方向

• 绿色溶剂: 开发乳酸乙酯等生物基溶剂体系
• 纳米化改性: CAB纳米纤维(<100nm)增强透明性与透气性
• 活性成分载体: 微孔结构负载缓释活性物(如维生素E)
• 生物降解型: 引入可水解酯键设计，提升环境相容性

注：2024年已有专利报道酶解法制备部分可降解CAB衍生物