Parameter &
Eigenschaften
CMC ist von weiß bis cremefärbig und ist gut in kaltem wie warmen Wasser löslich. CMC wird als Verdicker, Stabilisator, Retentions- und Suspendierhilfsmittel, Wasserbinder, Fixiermittel etc. eingesetzt. All diese Funktionen werden durch CMC Parameter definiert:
Substitutionsgrad (DS)
Polymerisationsgrad (DP)
Aktivgehalt (AG)
Viskosität
Korngröße
pH & Ladungsdichte
definiert
/beeinflusst
Rheologie & Verdickung
Löslichkeit - Auflösegeschwindigkeit
Wasserretention
Klebe- & Bindekraft
Stabilisierung
Interaktion mit Chemikalien und Oberflächen
Polymerisationsgrad (DP) & Molekulargewicht (MW)
Der DP gibt die Länge des CMC Moleküls an, dies bezogen auf seine durchschnittliche Anzahl an Anhydroglucoseeinheiten (AGU).
Der DP ist direkt proportional zum MW, dieses liegt im Bereich von 20.000 - 1.000.000 g/mol.
Substitutionsgrad (DS)
Das Ausmaß der Veretherung wird durch den DS angegeben und ist definiert durch die durchschnittliche Anzahl von Carboxymethylgruppen per AGU.
Der DS korreliert mit der Ladungsdichte und beschreibt die Affinität von CMC zu Wasser.
Aktivgehalt (AG)
Der Prozentsatz von CMC im Fertigprodukt wird durch den AG definiert. Bei technischen Typen bewegt er sich zwischen 50 - 75 %, bei gereinigten Typen ist der AG typischerweise > 98 %.
Viskosität
Der gebräuchlichste Parameter von CMC ist die Viskosität bei bestimmter Konzentration und Temperatur. Die Viskosität ist abhängig von AG, DP und DS.
Teilchengröße
Das Erscheinungsbild von CMC als Granulat oder Pulver wird durch die Siebschnitt oder die durchschnittliche Teilchengrößenverteilung bestimmt. Der Auswahl von Pulver oder Granulat ist abhängig von der Anwendung.
pH und Ladungsdichte
CMC reagiert im Wasser schwach basisch. Der Alkalitätsüberschuss - besonders bei technischen Typen - führt bei wässrigen Lösungen zu pH Werten im leicht alkalischen Bereich.
Die Ladungsdichte korreliert mit der Anzahl der negativ geladenen Carboxymethylgruppen und kann direkt vom DS abgeleitet werden.
Rheologie & Verdickung
CMC ist kaltwasserlöslich und bildet viskose Netzwerklösungen. Diese Eigenschaften werden in der Rheologie als nicht Newtonische Flüssigkeiten beschrieben. Die gemessene Viskosität hängt großteils von folgenden Faktoren ab:
CMC wird als Verdicker eingesetzt - hier werden die Effekte der Thixotropie genutzt.
Wasserretention & Löslichkeit
CMC ist ein wasserliebendes (hygroskopisches) Molekül, das Wasser aus der Umgebung absorbiert und bindet. Die Wasserretention steigt proportional mit dem DS.
CMC ist bei jeder Temperatur gut wasserlöslich und bildet transparente bis durchscheinende Lösungen. Die Löslichkeit korreliert dabei mit dem DS.
CMC ist in einem breiten pH Bereich zwischen 3 und 12 löslich, stabile Viskositätslevel werden bei einem pH ab 5 erreicht.
Bindekraft, Suspension und Stabilisierung
CMC ist geeignet als Suspendier- und Stabilisierhilfsmittel von wässrigen Kolloidlösungen. Dabei spielen sowohl sein Polymercharakter wie auch seine Ladungsdichte eine wesentliche Rolle.
Zusätzlich kann CMC als Bindemittel und Netzwerkbilder von Feststoffen eingesetzt werden.
Filmbildung & Klebstoffe
CMC bildet dünne mechanisch und chemisch widerstandsfähige Filme auf verschiedenen Oberflächen, die resistent gegen Öl, Schmierstoffe und organische Lösungsmittel sind.
Diese Fähigkeit wird bei vielen Anwendungen genutzt, bei denen starke Klebekraft oder dichte Barrieren benötigt werden.
Interaktionen
CMC zeigt Affinität zu einer großen Bandbreite an Chemikalien und Oberflächen. Sie interagiert einerseits aufgrund ihrer negativen Ladung und andererseits durch zwischenmolekulare Kräfte wie Wasserstoffbrückenbindung und van der Waals Wechselwirkung.
Die Synergie zu kationischen Chemikalien sowie die Adsorption zu verschiedenen Oberflächen wird intensiv in verschiedenen industriellen Anwendungen genutzt, z.B. die Festigkeitseigenschaften in der Papierindustrie.