พอลิเมอร์ ( / ˈ p ɒ l ɪ m ər / ^{[ 4 ] [ 5 ]} ) คือสารหรือวัสดุที่ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่มาก หรือโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยที่ซ้ำกัน จำนวนมากที่ได้มาจาก โมโนเมอร์หนึ่งชนิดขึ้นไป^{[ 6 ]}เนื่องจากคุณสมบัติที่หลากหลาย^{[ 7 ]}ทั้งพอลิเมอร์สังเคราะห์และพอลิเมอร์ธรรมชาติจึงมีบทบาทสำคัญและแพร่หลายในชีวิตประจำวัน^{[ 8 ]}พอลิเมอร์มีตั้งแต่พลาสติกสังเคราะห์ ที่คุ้นเคย เช่นโพลีสไตรีน ไปจนถึงไบโอพอ ลิเมอร์ธรรมชาติเช่นดีเอ็นเอและโปรตีนซึ่งเป็นพื้นฐานของโครงสร้างและหน้าที่ทางชีวภาพ พอลิเมอร์ทั้งธรรมชาติและสังเคราะห์ถูกสร้างขึ้นผ่านกระบวนการพอลิเม อไรเซชัน ของโมเลกุลขนาดเล็กจำนวนมากที่เรียกว่าโมโนเมอร์ มวลโมเลกุลที่ใหญ่ของพวกมันเมื่อเทียบกับสารประกอบโมเลกุลขนาดเล็ก ทำให้เกิดคุณสมบัติทางกายภาพ ที่เป็นเอกลักษณ์ ได้แก่ความเหนียวความยืดหยุ่นสูงความหนืดและแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นโครงสร้าง อสัณฐานและกึ่งผลึกมากกว่าผลึก

พอลิเมอร์ได้รับการศึกษาในสาขาวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ (ซึ่งรวมถึงเคมีพอลิเมอร์และฟิสิกส์พอลิเมอร์ ) ชีวฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุในอดีต ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเชื่อมต่อของหน่วยซ้ำๆ ด้วยพันธะเคมีแบบโควาเลนต์ เป็นจุดสนใจหลักของวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ ปัจจุบัน สาขาสำคัญที่กำลังเกิดขึ้นใหม่มุ่งเน้นไปที่พอลิเมอร์ระดับเหนือโมเลกุลที่เกิดจากการเชื่อมต่อแบบไม่ใช้พันธะโควาเลนต์ พอลิไอโซพรีนในยางลาเท็กซ์เป็นตัวอย่างของพอลิเมอร์ธรรมชาติ และพอลิสไตรีนในโฟมสไตรีนเป็นตัวอย่างของพอลิเมอร์สังเคราะห์ ในบริบททางชีววิทยาโมเลกุล ชีวภาพขนาดใหญ่เกือบทั้งหมด เช่น โปรตีน (พอลิเอไมด์) กรดนิวคลีอิก (พอลินิวคลีโอไทด์) และพอลิแซ็กคาไรด์ ล้วนเป็นพอลิเมอร์ล้วนๆ หรือประกอบด้วยส่วนประกอบที่เป็นพอลิเมอร์เป็นส่วนใหญ่

คำว่า "พอลิเมอร์" มาจากภาษากรีก πολύς (polus) ' มากมาย'และμέρος (meros) ' ส่วน'คำนี้ถูกบัญญัติขึ้นในปี 1833 โดยJöns Jacob Berzeliusแม้ว่าจะมีคำจำกัดความที่แตกต่างจากคำจำกัดความ ของ IUPAC ในปัจจุบันก็ตาม ^{[ 9 ] [ 10 ]}แนวคิดสมัยใหม่ของพอลิเมอร์ในฐานะโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโควาเลนต์นั้นถูกเสนอขึ้นในปี 1920 โดยHermann Staudinger [ ^{11 ] ซึ่ง}ใช้เวลาในทศวรรษถัดมาในการค้นหาหลักฐานเชิงทดลองสำหรับสมมติฐานนี้^{[ 12 ]}

โพลิเมอร์มีสองประเภท ได้แก่ โพลิเมอร์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ และโพลิเมอร์สังเคราะห์หรือที่มนุษย์สร้างขึ้น

วัสดุพอลิเมอร์จากธรรมชาติเช่นป่านเชลแล็กอำพันขนสัตว์ไหมและยางธรรมชาติถูก นำมาใช้มานานหลายศตวรรษแล้ว นอกจากนี้ ยังมีพอลิเมอร์ จากธรรมชาติอื่นๆ อีกหลากหลายชนิด เช่นเซลลูโลสซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของไม้และกระดาษ

เฮโมไกลซิน ( เดิมเรียกว่าเฮโมลิธิน ) เป็นพอลิเมอร์ในอวกาศซึ่งเป็นพอลิเมอร์ของกรดอะมิโน ชนิดแรก ที่พบในอุกกาบาต^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

รายชื่อของพอลิเมอร์สังเคราะห์เรียงตามลำดับความต้องการทั่วโลกโดยประมาณ ได้แก่โพลีเอทิลีน โพลีโพรพีลีนโพลีสไตรีนโพ ลีไวนิลคลอ ไรด์ ยางสังเคราะห์เรซินฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์ ( หรือเบคไลต์ ) นี โอพรี น ไนลอนโพลีอะคริโลไนไตรล์ PVB ซิลิโคนและอื่นๆ อีกมากมาย มีการผลิตพอลิเมอร์เหล่านี้มากกว่า 330 ล้านตันต่อปี (2015) ^{[ 16 ]}

โดยทั่วไปแล้ว โครงสร้างหลักที่เชื่อมต่อกันอย่างต่อเนื่องของพอลิเมอร์ที่ใช้ในการผลิตพลาสติกนั้นประกอบด้วย อะตอม ของคาร์บอน เป็นหลัก ตัวอย่างง่ายๆ คือ โพลีเอทิลีน (หรือ 'polythene' ในภาษาอังกฤษแบบบริติช) ซึ่งหน่วยซ้ำหรือโมโนเมอร์คือเอทิลีนอย่างไรก็ตาม โครงสร้างอื่นๆ ก็มีอยู่มากมาย เช่น ธาตุอย่างซิลิคอนก่อตัวเป็นวัสดุที่คุ้นเคย เช่น ซิลิโคน ตัวอย่างเช่นดินน้ำมันเล่นและวัสดุอุดรอยรั่วท่อน้ำ ออกซิเจนก็มักพบในโครงสร้างหลักของพอลิ เมอร์เช่นกัน เช่น ในโพลีเอทิลีนไกลคอล พอลิแซ็กคาไรด์ (ในพันธะไกลโคไซด์ ) และดีเอ็นเอ (ในพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ )

การพอลิเมอไรเซชันคือกระบวนการรวมโมเลกุลขนาดเล็ก จำนวนมาก ที่เรียกว่าโมโนเมอร์เข้าด้วยกันเป็นสายโซ่หรือโครงข่ายที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ ในระหว่างกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน หมู่เคมีบางส่วนอาจสูญหายไปจากแต่ละโมโนเมอร์ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน ของ โพลีเอสเตอร์ PET โมโน เมอร์คือกรดเทเรฟทา ลิก (HOOC—C ₆ H ₄ —COOH) และเอทิลีนไกลคอล (HO—CH ₂ —CH ₂ —OH) แต่หน่วยซ้ำคือ —OC—C ₆ H ₄ —COO—CH ₂ —CH ₂ —O— ซึ่งสอดคล้องกับการรวมกันของโมโนเมอร์ทั้งสองโดยการสูญเสียโมเลกุลน้ำสองโมเลกุล ส่วนที่แตกต่างกันของแต่ละโมโนเมอร์ที่รวมอยู่ในพอลิเมอร์เรียกว่าหน่วยซ้ำหรือสารตกค้างของโมโนเมอร์

โดยทั่วไปแล้ว วิธีการสังเคราะห์จะแบ่งออกเป็นสองประเภท คือการพอลิเมอไรเซชันแบบขั้นบันไดและการพอลิเมอ ไรเซชันแบบลูกโซ่ ^{[ 17 ]} ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสองคือ ในการพอลิ เม อไรเซชันแบบลูกโซ่ โมโนเมอร์จะถูกเพิ่มเข้าไปในโซ่ทีละตัวเท่านั้น^{[ 18 ]}เช่นในพอลิสไตรีนในขณะที่ในการพอลิเมอไรเซชันแบบขั้นบันได ลูกโซ่ของโมโนเมอร์อาจรวมกันโดยตรง^{[ 19 ]}เช่นในพอลิเอสเตอร์การพอลิเมอไรเซชันแบบขั้นบันไดสามารถแบ่งออกเป็นการควบแน่นพอลิ เมอร์ ซึ่งผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่มีมวลโมเลกุลต่ำจะเกิดขึ้นในทุกขั้นตอนของปฏิกิริยา และการเติมพอลิเมอร์

วิธีการใหม่ๆ เช่นการพอลิเมอไรเซชันด้วยพลาสมาไม่สามารถจัดอยู่ในประเภทใดประเภทหนึ่งได้อย่างชัดเจน ปฏิกิริยาการพอลิเมอไรเซชันสังเคราะห์อาจเกิดขึ้นได้โดยมีหรือไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์พอลิเมอร์ชีวภาพในห้องปฏิบัติการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีนเป็นสาขาที่มีการวิจัยอย่างเข้มข้น

ไบโอพอลิเมอร์แบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่พอลิแซ็กคาไรด์พอลิเปปไทด์และพอลินิวคลีโอไทด์ ในเซลล์สิ่งมีชีวิต ไบโอพอลิเมอร์อาจถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยกระบวนการที่ใช้เอนไซม์เป็นตัวกลาง เช่น การสร้างดีเอ็นเอโดยเอนไซม์ดีเอ็นเอพอลิเมอเรสการสังเคราะห์โปรตีนเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่ใช้เอนไซม์หลายขั้นตอนเพื่อถอดรหัสข้อมูลทางพันธุกรรมจากดีเอ็นเอไปเป็นอาร์เอ็นเอและจากนั้นแปลข้อมูลนั้นเพื่อสังเคราะห์โปรตีนที่กำหนดจากกรดอะมิโนโปรตีนอาจได้รับการดัดแปลงเพิ่มเติมหลังจากการแปลเพื่อให้มีโครงสร้างและหน้าที่ที่เหมาะสม นอกจากนี้ยังมีไบโอพอลิเมอร์อื่นๆ เช่นยางซูเบอรินเมลานินและลิกนิน

พอลิเมอร์ที่เกิดขึ้น ตามธรรมชาติ เช่นฝ้ายแป้งและยาง เป็นวัสดุที่คุ้นเคยกันมานานหลายปีก่อนที่พอลิเมอร์สังเคราะห์ เช่นโพลีเอทิลีนและเพอร์สเป็กซ์จะปรากฏในตลาด พอลิเมอร์ที่มีความสำคัญทางการค้าหลายชนิดถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยการดัดแปลงทางเคมีของพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ตัวอย่างที่โดดเด่น ได้แก่ ปฏิกิริยาของกรดไนตริกและเซลลูโลสเพื่อสร้างไนโตรเซลลูโลสและการสร้างยางวัลคาไนซ์โดยการให้ความร้อนยางธรรมชาติในที่ที่มีกำมะถันวิธีการดัดแปลงพอลิเมอร์ ได้แก่การออกซิเดชันการเชื่อมโยงข้ามและ การ ปิด ปลาย

โครงสร้างของวัสดุพอลิเมอร์สามารถอธิบายได้ในระดับความยาวที่แตกต่างกัน ตั้งแต่ระดับความยาวระดับย่อยนาโนเมตรไปจนถึงระดับมหภาค อันที่จริงแล้วมีลำดับชั้นของโครงสร้าง ซึ่งแต่ละขั้นเป็นพื้นฐานสำหรับขั้นถัดไป^{[ 20 ]} จุดเริ่มต้นสำหรับการอธิบายโครงสร้างของพอลิเมอร์คือเอกลักษณ์ของโมโนเมอร์ที่เป็นส่วนประกอบ ต่อมาโครงสร้างจุลภาคโดยพื้นฐานแล้วจะอธิบายการจัดเรียงของโมโนเมอร์เหล่านี้ภายในพอลิเมอร์ในระดับของสายโซ่เดี่ยว โครงสร้างจุลภาคกำหนดความเป็นไปได้ที่พอลิเมอร์จะสร้างเฟสที่มีการจัดเรียงที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ผ่านการตกผลึกการเปลี่ยนสถานะแก้วหรือการแยกเฟสจุลภาค [ ^{21 ] คุณสมบัติ} เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของพอลิเมอร์

เอกลักษณ์ของหน่วยซ้ำ (หน่วยย่อยโมโนเมอร์ หรือที่เรียกว่า "เมอร์") ที่ประกอบเป็นพอลิเมอร์เป็นคุณลักษณะแรกและสำคัญที่สุดของพอลิเมอร์ โดยทั่วไปแล้ว การตั้งชื่อพอลิเมอร์จะขึ้นอยู่กับชนิดของหน่วยย่อยโมโนเมอร์ที่ประกอบเป็นพอลิเมอร์ พอลิเมอร์ที่มีหน่วยซ้ำ เพียงชนิดเดียว เรียกว่าโฮโมพอลิเมอร์ ในขณะที่พอลิเมอร์ที่มีหน่วยซ้ำสองชนิดขึ้นไปเรียกว่าโคพอลิเมอร์ [ ^{22 ] เท}อร์พอลิเมอร์คือโคพอลิเมอร์ที่มีหน่วยซ้ำสามชนิด^{[ 23 ]}

พอลิสไตรีนประกอบด้วย หน่วยซ้ำที่ใช้ สไตรีนเป็นพื้นฐานเท่านั้น และจัดเป็นโฮโมพอ ลิเมอ ร์ พอลิเอทิลีนเทเรฟทาเลตแม้ว่าจะผลิตจากโมโนเมอร์ ที่แตกต่างกันสองชนิด ( เอทิลีนไกลคอลและกรดเทเรฟทาลิก ) ก็มักถูกมองว่าเป็นโฮโมพอลิเมอร์เช่นกัน เนื่องจากมีหน่วยซ้ำเพียงชนิดเดียวเอทิลีนไวนิลอะซิเตตมีหน่วยซ้ำมากกว่าหนึ่งชนิดและจัดเป็นโคพอลิเมอร์ พอลิเมอร์ทางชีวภาพบางชนิดประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่แตกต่างกันแต่มีความสัมพันธ์กันในเชิงโครงสร้าง ตัวอย่างเช่นพอลินิวคลีโอไทด์เช่น ดีเอ็นเอ ประกอบด้วยหน่วยย่อย นิวคลีโอไทด์ สี่ชนิด

โฮโมโพลิเมอร์และโคโพลิเมอร์ (ตัวอย่าง)
โฮโมพอลิเมอร์โพลีสไตรีน	โพลิได เมทิลไซลอกเซน (polydimethylsiloxane ) เป็น โฮโมโพลิเมอร์ชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นซิลิโคนโครงสร้างหลักประกอบด้วยอะตอมของซิลิคอนและออกซิเจน	โพลิเมอร์ชนิด โฮโมโพลิเมอร์อย่าง โพลี เอทิลีนเทเรฟทาเลตมีหน่วยซ้ำ เพียง หน่วย เดียว	ยางโคพอลิเมอร์ สไตรีน-บิวทาไดอีน : หน่วยซ้ำที่ประกอบด้วยสไตรีนและ1,3-บิวทาไดอีนจะก่อตัวเป็นหน่วยซ้ำสองหน่วย ซึ่งสามารถสลับกันได้ในลำดับใดก็ได้ในโมเลกุลขนาดใหญ่ ทำให้พอลิเมอร์นี้เป็นโคพอลิเมอร์แบบสุ่ม

พอลิเมอร์ที่มีหน่วยย่อยที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ (เช่นหมู่คาร์บอกซิลิก ที่แขวนอยู่ ) เรียกว่า พอลิอิเล็กโทรไลต์หรือไอโอโนเมอร์โดยขึ้นอยู่กับสัดส่วนของหน่วยย่อยที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ว่ามีมากหรือน้อยตามลำดับ

โครงสร้างจุลภาคของพอลิเมอร์ (บางครั้งเรียกว่าการจัดเรียงตัว) เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงทางกายภาพของหน่วยย่อยโมโนเมอร์ตามแกนหลักของโซ่^{[ 24 ]}สิ่งเหล่านี้คือองค์ประกอบของโครงสร้างพอลิเมอร์ที่ต้องมีการแตกพันธะโควาเลนต์เพื่อเปลี่ยนแปลง โครงสร้างพอลิเมอร์ที่หลากหลายสามารถผลิตได้ขึ้นอยู่กับโมโนเมอร์และสภาวะปฏิกิริยา: พอลิเมอร์อาจประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่เชิงเส้นที่มีโซ่ที่ไม่แตกแขนงเพียงโซ่เดียว ในกรณีของพอลิเอทิลีนที่ไม่แตกแขนง โซ่นี้คือn-อัลเคนสายยาว นอกจากนี้ยังมีโมเลกุลขนาดใหญ่ที่แตกแขนงซึ่งมีโซ่หลักและโซ่ข้าง ในกรณีของพอลิเอทิลีน โซ่ข้างจะเป็นหมู่แอลคิลโดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ไม่แตกแขนงสามารถอยู่ในสถานะของแข็งกึ่งผลึกหรือส่วนของโซ่ที่เป็นผลึกซึ่งไฮไลต์ด้วยสีแดงในรูปด้านล่าง

โดยทั่วไปแล้วพอลิเมอร์แบบมีกิ่งและไม่มีกิ่งจะเป็นเทอร์โมพลาสติก แต่เอลาสโตเม อร์หลายชนิด มีการเชื่อมโยงแบบตาข่ายกว้างระหว่าง "โซ่หลัก" ในทางกลับกัน การเชื่อมโยงแบบตาข่ายแคบจะทำให้เกิดเทอร์โมเซตการเชื่อมโยงและกิ่งก้านแสดงด้วยจุดสีแดงในภาพ พอลิเมอร์ที่มีกิ่งก้านมากจะเป็นอสัณฐาน และโมเลกุลในของแข็งจะทำปฏิกิริยากันแบบสุ่ม

โมเลกุลขนาดใหญ่แบบเส้นตรงและไม่มีกิ่งก้าน

โมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีกิ่งก้านสาขา

โครงสร้างกึ่งผลึกของพอลิเมอร์ที่ไม่แตกแขนง

พอลิเมอร์ ที่มีการเชื่อมโยงข้ามเล็กน้อย( อีลาสโตเมอร์ )

พอลิเมอร์ที่มีการเชื่อมโยงข้ามสูง ( เทอร์โมเซต )

ลักษณะโครงสร้างจุลภาคที่สำคัญของพอลิเมอร์คือสถาปัตยกรรมและรูปร่าง ซึ่งเกี่ยวข้องกับวิธีที่จุดแตกแขนงนำไปสู่การเบี่ยงเบนจากสายโซ่เชิงเส้นแบบง่าย^{[ 25 ]}โมเลกุลพอลิเมอร์แบบแตกแขนงประกอบด้วยสายโซ่หลักที่มีสายโซ่ข้างหรือแขนงทดแทนหนึ่งหรือมากกว่า ประเภทของพอลิเมอร์แบบแตกแขนง ได้แก่พอลิเมอร์รูปดาวพอ ลิเมอร์ แบบหวี พอลิเมอร์แบบแปรง พอลิเมอร์แบบเดนโดรไนซ์พอลิเมอร์แบบบันไดและเดนดริเมอร์ [ ^{25 ] นอกจาก}นี้ยังมีพอลิเมอร์สองมิติ (2DP) ซึ่งประกอบด้วยหน่วยซ้ำที่มีระนาบเชิงโทโพโลยี สถาปัตยกรรมของพอลิเมอร์ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกายภาพหลายประการ รวมถึงความหนืดของสารละลาย ความหนืดของของเหลวหลอมเหลว ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายต่างๆ อุณหภูมิ การเปลี่ยนสถานะแก้วและขนาดของขดพอลิเมอร์แต่ละอันในสารละลาย อาจใช้เทคนิคต่างๆ ในการสังเคราะห์วัสดุพอลิเมอร์ที่มีสถาปัตยกรรมหลากหลาย เช่น การพอลิเม อ ไรเซชันแบบมีชีวิต

วิธีการทั่วไปในการแสดงความยาวของสายโซ่คือระดับของพอลิเมอไรเซชันซึ่งเป็นการวัดปริมาณจำนวนโมโนเมอร์ที่รวมอยู่ในสายโซ่^{[ 26 ] [ 27 ]}เช่นเดียวกับโมเลกุลอื่นๆ ขนาดของพอลิเมอร์อาจแสดงในรูปของน้ำหนักโมเลกุล ได้เช่นกัน เนื่องจากเทคนิคการพอลิเมอไรเซชันสังเคราะห์มักให้การกระจายทางสถิติของความยาวสายโซ่ น้ำหนักโมเลกุลจึงแสดงในรูปของค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนัก น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยตามจำนวน ( M _n ) และน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยตามน้ำหนัก ( M _w ) เป็นค่าที่รายงานกันบ่อยที่สุด^{[ 28 ] [ 29 ]}อัตราส่วนของค่าทั้งสองนี้ ( M _w / M _n ) คือค่าการกระจายตัว ( Đ ) ซึ่งมักใช้ในการแสดงความกว้างของการกระจายน้ำหนักโมเลกุล^{[ 30 ]}

คุณสมบัติทางกายภาพ^{[ 31 ]}ของพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับความยาว (หรือเทียบเท่ากับน้ำหนักโมเลกุล) ของสายโซ่พอลิเมอร์อย่างมาก^{[ 32 ]}ตัวอย่างที่สำคัญอย่างหนึ่งของผลทางกายภาพของน้ำหนักโมเลกุลคือการปรับขนาดของความหนืด (ความต้านทานต่อการไหล) ในสถานะหลอมเหลว^{[ 33 ]}อิทธิพลของน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ย ( ) ต่อความหนืดของสถานะหลอมเหลว ( ) ขึ้นอยู่กับว่าพอลิเมอร์อยู่เหนือหรือต่ำกว่าจุดเริ่มต้นของการพันกันต่ำกว่าน้ำหนักโมเลกุลของการพันกันในขณะที่สูงกว่าน้ำหนักโมเลกุลของการพันกันในกรณีหลัง การเพิ่มความยาวของสายโซ่พอลิเมอร์ 10 เท่าจะทำให้ความหนืดเพิ่มขึ้นมากกว่า 1000 เท่า^{[ 34 ]}นอกจากนี้ การเพิ่มความยาวของสายโซ่ยังมีแนวโน้มที่จะลดการเคลื่อนที่ของสายโซ่ เพิ่มความแข็งแรงและความเหนียว และเพิ่มอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว (T _g ) ^{[ 35 ]}นี่เป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของปฏิสัมพันธ์ของโซ่ เช่นแรงดึงดูดของแวนเดอร์วาลส์และการพันกันที่เกิดขึ้นเมื่อความยาวของโซ่เพิ่มขึ้น^{[ 36 ] [ 37 ]}ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะยึดโซ่แต่ละเส้นให้อยู่ในตำแหน่งที่แข็งแรงขึ้นและต้านทานการเสียรูปและการแตกตัวของเมทริกซ์ ทั้งที่ความเค้นสูงและอุณหภูมิที่สูงขึ้น ${\displaystyle M_{w}}$${\displaystyle \eta }$${\displaystyle \eta \sim {M_{w}}^{1}}$${\displaystyle \eta \sim {M_{w}}^{3.4}}$

โคพอลิเมอร์ถูกจำแนกออกเป็น โคพอลิเมอร์เชิงสถิติ โคพอลิเมอร์สลับ โคพอลิเมอร์แบบบล็อก โคพอลิเมอร์แบบกราฟต์ หรือโคพอลิเมอร์แบบไล่ระดับ ในภาพแผนผังด้านล่างⒶและⒷ เป็นสัญลักษณ์แทน หน่วยซ้ำสองหน่วย

โคพอลิเมอร์แบบสุ่ม	โคพอลิเมอร์แบบไล่ระดับ	โคพอลิเมอร์แบบกราฟต์
โคพอลิเมอร์สลับ	บล็อกโคพอลิเมอร์

• โคพอลิเมอร์แบบสลับมีโมโนเมอร์ตกค้างสลับกันอย่างสม่ำเสมอ 2 หน่วย: ^{[ 38 ]} (AB)_nตัวอย่างเช่น โคพอลิเมอร์ที่มีโมลเท่ากันของสไตรีนและมาเลอิกแอนไฮไดรด์ที่เกิดจากการพอลิเมอไรเซชันแบบการเติบโตของโซ่ด้วยอนุมูลอิสระ^{[ 39 ]}โคพอลิเมอร์แบบการเติบโตทีละขั้น เช่นไนลอน 66ก็สามารถถือได้ว่าเป็นโคพอลิเมอร์แบบสลับอย่างเคร่งครัดของสารตกค้างไดอะมีนและไดแอซิด แต่โดยทั่วไปมักอธิบายว่าเป็นโฮโมพอลิเมอร์ที่มีสารตกค้างไดเมอร์ของอะมีนหนึ่งตัวและกรดหนึ่งตัวเป็นหน่วยซ้ำ^{[ 40 ]}
• โคพอลิเมอร์แบบคาบมีหน่วยโมโนเมอร์มากกว่าสองชนิดในลำดับปกติ^{[ 41 ]}
• โคพอลิเมอร์เชิงสถิติมีหน่วยย่อยโมโนเมอร์ที่จัดเรียงตามกฎทางสถิติ โคพอลิเมอร์เชิงสถิติที่ความน่าจะเป็นของการพบหน่วยย่อยโมโนเมอร์ชนิดใดชนิดหนึ่ง ณ จุดใดจุดหนึ่งในสายโซ่ไม่ขึ้นอยู่กับชนิดของหน่วยย่อยโมโนเมอร์โดยรอบ อาจเรียกว่าโคพอลิเมอร์แบบสุ่มอย่างแท้จริง[ 42 ^{] [ 43 ]ตัวอย่างเช่น}โคพอลิเมอร์แบบการเติบโตของสายโซ่ของไวนิลคลอไรด์และไวนิลอะซิเตตเป็นแบบสุ่ม^{[ 39 ]}
• โคพอลิเมอร์แบบบล็อกมีลำดับยาวของหน่วยโมโนเมอร์ที่แตกต่างกัน^{[ 39 ] [ 40 ]}พอลิเมอร์ที่มีบล็อกสองหรือสามบล็อกของสารเคมีสองชนิดที่แตกต่างกัน (เช่น A และ B) เรียกว่าไดบล็อกโคพอลิเมอร์และไตรบล็อกโคพอลิเมอร์ตามลำดับ พอลิเมอร์ที่มีสามบล็อก โดยแต่ละบล็อกเป็นสารเคมีที่แตกต่างกัน (เช่น A, B และ C) เรียกว่าไตรบล็อกเทอร์พอลิเมอร์
• โคพอลิเมอร์แบบกราฟต์หรือแบบกราฟต์ประกอบด้วยโซ่ข้างหรือกิ่งก้านที่มีหน่วยซ้ำซึ่งมีองค์ประกอบหรือโครงสร้างที่แตกต่างจากโซ่หลัก^{[ 40 ]}กิ่งก้านเหล่านี้จะถูกเพิ่มเข้าไปในโมเลกุลขนาดใหญ่ของโซ่หลักที่สร้างขึ้นก่อน^{[ 39 ]}

โมโนเมอร์ภายในโคพอลิเมอร์อาจถูกจัดเรียงตามแกนหลักได้หลายวิธี โคพอลิเมอร์ที่มีการจัดเรียงโมโนเมอร์ที่ควบคุมได้เรียกว่าพอ ลิเมอ ร์ที่ควบคุมลำดับ^{[ 44 ]}โคพอลิเมอร์แบบสลับ แบบเป็นคาบ และแบบบล็อกเป็นตัวอย่างง่ายๆ ของ พอลิเมอ ร์ ที่ควบคุมลำดับ

แทคติซิตี้อธิบายถึงสเตอริโอเคมี สัมพัทธ์ ของ ศูนย์ ไครัลในหน่วยโครงสร้างที่อยู่ติดกันภายในโมเลกุลขนาดใหญ่ มีแทคติซิตี้สามประเภท ได้แก่ไอโซแทคติก (หมู่แทนที่ทั้งหมดอยู่ด้านเดียวกัน) อะแทคติก (การวางตำแหน่งของหมู่แทนที่แบบสุ่ม) และซินดิโอแทคติก (การวางตำแหน่งของหมู่แทนที่แบบสลับกัน)

ไอโซแทคติก

ซินดิโอแทคติก

อะแทคติก (เช่น สุ่ม)

โดยทั่วไปแล้ว สัณฐานวิทยาของพอลิเมอร์อธิบายถึงการจัดเรียงและการเป็นระเบียบในระดับจุลภาคของสายโซ่พอลิเมอร์ในอวกาศ คุณสมบัติทางกายภาพในระดับมหภาคของพอลิเมอร์นั้นเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาระหว่างสายโซ่พอลิเมอร์

พอลิเมอร์ที่มีการวางแนวแบบสุ่ม

การเชื่อมต่อกันของโพลิเมอร์หลายชนิด

• พอลิเมอร์ที่ไม่เป็นระเบียบ:ในสถานะของแข็ง พอลิเมอร์อะแทคติก พอลิเมอร์ที่มีการแตกแขนง สูง และโคพอลิเมอร์แบบสุ่มจะก่อตัวเป็นโครงสร้างอสัณฐาน (เช่น โครงสร้างคล้ายแก้ว) ^{[ 45 ]} ใน สถานะหลอมเหลวและสารละลาย พอลิเมอร์มีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็น "คลัสเตอร์ทางสถิติ" ที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ดูแบบจำลองโซ่ที่เชื่อมต่อกันอย่างอิสระใน สถานะของแข็ง รูปทรงของโมเลกุลจะถูกตรึงไว้ การเกี่ยวและการพันกันของโมเลกุลโซ่ทำให้เกิด "พันธะเชิงกล" ระหว่างโซ่ แรงดึงดูด ระหว่างโมเลกุลและภายในโมเลกุลจะเกิดขึ้นเฉพาะที่บริเวณที่ส่วนของโมเลกุลอยู่ใกล้กันมากพอ โครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบของโมเลกุลจะป้องกันการจัดเรียงที่แคบลง

โพลีเอทิลีน: โครงสร้างแบบซิกแซกของโมเลกุลในสายโซ่ที่อัดแน่น

ลาเมลลาที่มีโมเลกุลเชื่อมโยง

สเฟอรูไลต์

เกลียว โพลี โพรพีลี น

พี -อะรามิดเส้นประสีแดง: พันธะไฮโดรเจน

• พอลิเมอร์เชิงเส้นที่มีโครงสร้างเป็นคาบ การแตกแขนงต่ำ และความเป็นระเบียบเชิงสเตอริโอ (เช่น ไม่ใช่อะแทคติก) มี โครงสร้าง กึ่งผลึกในสถานะของแข็ง^{[ 45 ]}ในพอลิเมอร์อย่างง่าย (เช่น โพลีเอทิลีน) โซ่จะอยู่ในผลึกในรูปแบบซิกแซก รูปแบบซิกแซกหลายรูปแบบก่อตัวเป็นกลุ่มโซ่หนาแน่น เรียกว่า ผลึกหรือลามิลลา ลามิลลาจะบางกว่าความยาวของพอลิเมอร์มาก (มักจะประมาณ 10 นาโนเมตร) ^{[ 46 ]}พวกมันเกิดขึ้นจากการพับที่ค่อนข้างสม่ำเสมอของโซ่โมเลกุลหนึ่งหรือมากกว่า โครงสร้างอสัณฐานมีอยู่ระหว่างลามิลลา โมเลกุลแต่ละตัวสามารถนำไปสู่การพันกันระหว่างลามิลลา และยังสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของลามิลลาสอง (หรือมากกว่า) แผ่น (โซ่ที่เรียกว่าโมเลกุลเชื่อมโยง) ลามิลลาหลายแผ่นก่อตัวเป็นโครงสร้างเหนือระดับ เรียกว่าสเฟอรูไลต์ซึ่งมักจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 0.05 ถึง 1 มม. ^{[ 46 ]}

ชนิดและการจัดเรียงของหมู่ฟังก์ชันในหน่วยซ้ำมีผลต่อหรือกำหนดความเป็นผลึกและความแข็งแรงของพันธะวาเลนซ์ทุติยภูมิ ในโพลีโพรพิลีนไอโซแทคติก โมเลกุลจะก่อตัวเป็นเกลียว เช่นเดียวกับโครงสร้างแบบซิกแซก เกลียวดังกล่าวช่วยให้เกิดการจัดเรียงตัวของสายโซ่ที่หนาแน่น ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่แข็งแรงเป็นพิเศษเกิดขึ้นเมื่อหมู่ฟังก์ชันในหน่วยซ้ำช่วยให้เกิดพันธะไฮโดรเจน ได้ เช่นในกรณีของp-อะรามิดการก่อตัวของการเชื่อมโยงภายในโมเลกุลที่แข็งแรงอาจทำให้เกิดสถานะการพับที่หลากหลายของสายโซ่เชิงเส้นเดี่ยวที่มีโครงสร้างวงจร ที่แตกต่างกัน ความเป็นผลึกและโครงสร้างเหนือระดับขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการก่อตัวเสมอ ดูเพิ่มเติมที่: การตกผลึกของพอลิเมอร์เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างอสัณฐาน โครงสร้างกึ่งผลึกนำไปสู่ความแข็ง ความหนาแน่น อุณหภูมิหลอมเหลว และความต้านทานที่สูงขึ้นของพอลิเมอร์

• พอลิเมอร์เชื่อมโยงข้าม:พอลิเมอร์เชื่อมโยงข้ามที่มีโครงสร้างตาข่ายกว้างเป็นอีลา สโตเมอร์ และไม่สามารถหลอมเหลวได้ (ต่างจากเทอร์โมพลาสติก ) การให้ความร้อนแก่ พอลิเมอร์เชื่อมโยงข้ามจะนำไปสู่การสลายตัว เท่านั้น ในทางกลับกัน อีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกนั้นเชื่อมโยงข้ามทางกายภาพแบบย้อนกลับได้และสามารถหลอมเหลวได้ โคพอลิเมอร์แบบบล็อกซึ่งส่วนแข็งของพอลิเมอร์มีแนวโน้มที่จะตกผลึกและส่วนอ่อนมีโครงสร้างอสัณฐานเป็นอีลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติกชนิดหนึ่ง: ส่วนแข็งช่วยให้เกิดการเชื่อมโยงข้ามทางกายภาพแบบตาข่ายกว้าง

พอลิเมอร์เชื่อมโยงแบบตาข่ายกว้าง (อีลาสโตเมอร์)

พอลิเมอร์เชื่อมโยงแบบตาข่ายกว้าง (อีลาสโตเมอร์) ภายใต้แรงดึง

ผลึกขนาดเล็กทำหน้าที่ เป็น "จุดเชื่อมโยง": เทอร์ โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ชนิดหนึ่ง

เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์กึ่งผลึกภายใต้แรงดึง

เมื่อนำมาใช้กับพอลิเมอร์ คำว่า"ผลึก"มีความหมายค่อนข้างคลุมเครือ ในบางกรณี คำว่า"ผลึก"มีการใช้งานเหมือนกับที่ใช้ในวิชาผลึกศาสตร์ ทั่วไป ตัวอย่างเช่น โครงสร้างของโปรตีนหรือพอลินิวคลีโอไทด์ที่เป็นผลึก เช่น ตัวอย่างที่เตรียมไว้สำหรับการวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์อาจถูกกำหนดในแง่ของหน่วยเซลล์แบบดั้งเดิมที่ประกอบด้วยโมเลกุลของพอลิเมอร์หนึ่งโมเลกุลขึ้นไป โดยมีขนาดเซลล์หลายร้อยอังสตรอมหรือมากกว่านั้น พอลิเมอร์สังเคราะห์อาจถูกอธิบายอย่างคร่าวๆ ว่าเป็นผลึกได้ หากมีบริเวณที่มีการเรียงตัวแบบสามมิติในระดับความยาวอะตอม (ไม่ใช่ระดับความยาวระดับโมเลกุลขนาดใหญ่) ซึ่งมักเกิดจากการพับภายในโมเลกุลหรือการเรียงซ้อนของโซ่ที่อยู่ติดกัน พอลิเมอร์สังเคราะห์อาจประกอบด้วยทั้งบริเวณที่เป็นผลึกและบริเวณที่เป็นอสัณฐาน ระดับความเป็นผลึกอาจแสดงได้ในแง่ของสัดส่วนน้ำหนักหรือสัดส่วนปริมาตรของวัสดุที่เป็นผลึก พอลิเมอร์สังเคราะห์ส่วนน้อยเท่านั้นที่เป็นผลึกทั้งหมด ความเป็นผลึกของพอลิเมอร์ถูกกำหนดโดยระดับความเป็นผลึก โดยมีค่าตั้งแต่ศูนย์สำหรับพอลิเมอร์ที่ไม่เป็นผลึกโดยสมบูรณ์ ไปจนถึงหนึ่งสำหรับพอลิเมอร์ที่เป็นผลึกโดยสมบูรณ์ในทางทฤษฎี โดยทั่วไปแล้วโพลิเมอร์ที่มีบริเวณไมโครคริสตัลไลน์จะมีความเหนียวมากกว่า (สามารถงอได้มากกว่าโดยไม่แตกหัก) และทนต่อแรงกระแทกได้ดีกว่าโพลิเมอร์ที่ไม่มีโครงสร้างผลึกเลย^{[ 47 ]}โพลิเมอร์ที่มีระดับความเป็นผลึกใกล้เคียงศูนย์หรือหนึ่งจะมีแนวโน้มที่จะโปร่งใส ในขณะที่โพลิเมอร์ที่มีระดับความเป็นผลึกปานกลางจะมีแนวโน้มที่จะทึบแสงเนื่องจากการกระเจิงของแสงโดยบริเวณที่เป็นผลึกหรือแก้ว สำหรับโพลิเมอร์หลายชนิด ความเป็นผลึกอาจเกี่ยวข้องกับความโปร่งใสที่ลดลงด้วย

โดยทั่วไป พื้นที่ที่โมเลกุลของพอลิเมอร์ครอบครองจะแสดงในรูปของรัศมีไจเรชันซึ่งเป็นระยะทางเฉลี่ยจากจุดศูนย์กลางมวลของโซ่ไปยังตัวโซ่เอง หรืออาจแสดงในรูปของปริมาตรที่แผ่ขยายซึ่งเป็นปริมาตรที่ครอบคลุมโดยโซ่พอลิเมอร์และแปรผันตามกำลังสามของรัศมีไจเรชัน^{[ 48 ]} แบบจำลองทางทฤษฎีที่ง่ายที่สุดสำหรับพอลิเมอร์ในสถานะหลอมเหลวและอสัณฐานคือโซ่ในอุดมคติ

โครงสร้างแบบขดสุ่ม (สายโซ่ในอุดมคติ) ของสายโซ่พอลิเมอร์เชิงเส้นในสถานะหลอมเหลวได้รับการยืนยันจากการทดลองในช่วงทศวรรษ 1970 โดยใช้การกระเจิงของนิวตรอนมุมเล็ก (SANS) ทันทีที่เครื่องวัดการเลี้ยวเบน SANS เครื่องแรกพร้อมใช้งาน และผลลัพธ์นี้ถือเป็นหนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญในฟิสิกส์ของพอลิเมอร์^{[ 49 ]}

คุณสมบัติของพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของมัน และแบ่งออกเป็นประเภทตามพื้นฐานทางกายภาพ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีหลายอย่างอธิบายถึงพฤติกรรมของพอลิเมอร์ในฐานะวัสดุขนาดใหญ่ที่ต่อเนื่องกัน คุณสมบัติเหล่านี้ถูกจัดประเภทเป็นคุณสมบัติโดยรวม หรือคุณสมบัติเฉพาะจุดตามหลักอุณหพลศาสตร์

คุณสมบัติโดยรวมของพอลิเมอร์เป็นคุณสมบัติที่มักมีความสำคัญต่อการใช้งานขั้นสุดท้าย คุณสมบัติเหล่านี้เป็นตัวกำหนดพฤติกรรมของพอลิเมอร์ในระดับมหาสภาพ

ความแข็งแรงดึงของวัสดุจะวัดปริมาณความเค้นยืดที่วัสดุจะทนได้ก่อนที่จะเกิดการแตกหัก^{[ 50 ] [ 51 ]}ซึ่งมีความสำคัญมากในการใช้งานที่ต้องอาศัยความแข็งแรงหรือความทนทานทางกายภาพของพอลิเมอร์ ตัวอย่างเช่น ยางรัดที่มีความแข็งแรงดึงสูงกว่าจะรับน้ำหนักได้มากกว่าก่อนที่จะขาด โดยทั่วไป ความแข็งแรงดึงจะเพิ่มขึ้นตามความยาวของโซ่พอลิเมอร์และการเชื่อมโยงข้ามของโซ่พอลิเมอร์

โมดูลัสของยัง (Young's modulus)เป็นค่าที่บ่งบอกถึงความยืดหยุ่นของพอลิเมอร์ โดยนิยามสำหรับความเครียด ขนาดเล็ก คือ อัตราส่วนของอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเค้นต่อความเครียด เช่นเดียวกับความแข็งแรงดึง โมดูลัสนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการใช้งานพอลิเมอร์ที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางกายภาพของพอลิเมอร์ เช่น ยางรัด โมดูลัสขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก ความยืดหยุ่นหนืด (Viscoelasticity)อธิบายถึงการตอบสนองทางยืดหยุ่นที่ซับซ้อนซึ่งขึ้นอยู่กับเวลา โดยจะแสดงปรากฏการณ์ฮิสเทอรีซิสในกราฟความเค้น-ความเครียดเมื่อถอดแรงออกการวิเคราะห์ทางกลแบบไดนามิก (Dynamic mechanical analysisหรือ DMA) วัดโมดูลัสที่ซับซ้อนนี้โดยการแกว่งแรงและวัดความเครียดที่เกิดขึ้นเป็นฟังก์ชันของเวลา

คุณสมบัติการขนส่งเช่นค่าการแพร่อธิบายถึงความเร็วในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลผ่านเมทริกซ์ของพอลิเมอร์ คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญมากในหลายๆ การใช้งานของพอลิเมอร์สำหรับฟิล์มและเยื่อเมมเบรน

การเคลื่อนที่ของโมเลกุลขนาดใหญ่แต่ละตัวเกิดขึ้นโดยกระบวนการที่เรียกว่าการเลื้อยคลานซึ่งโมเลกุลโซ่แต่ละตัวถูกจำกัดด้วยการพันกันกับโซ่ข้างเคียงให้เคลื่อนที่ภายในท่อเสมือน ทฤษฎีการเลื้อยคลานสามารถอธิบายพลวัตของโมเลกุลพอลิเมอร์และความยืดหยุ่นหนืดได้^{[ 52 ]}

ขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมี โพลิเมอร์อาจเป็นได้ทั้งแบบกึ่งผลึกหรือแบบอสัณฐาน โพลิเมอร์แบบกึ่งผลึกสามารถเกิดการตกผลึกและการหลอมเหลวได้ในขณะที่โพลิเมอร์แบบอสัณฐานไม่สามารถเกิดการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวได้ ในโพลิเมอร์ การตกผลึกและการหลอมเหลวไม่ได้หมายถึงการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว เช่นเดียวกับในกรณีของน้ำหรือของเหลวโมเลกุลอื่นๆ แต่การตกผลึกและการหลอมเหลวหมายถึงการเปลี่ยนสถานะระหว่างสองสถานะของของแข็ง ( เช่นกึ่งผลึกและอสัณฐาน) การตกผลึกเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว ( Tg ₎ และต่ำกว่าอุณหภูมิการหลอมเหลว ( Tm ₎

พอลิเมอร์ทั้งหมด (อสัณฐานหรือกึ่งผลึก) ผ่านการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว ( Tg ) เป็นพารามิเตอร์ทางกายภาพที่สำคัญสำหรับการผลิต การแปรรูป และการใช้งานพอลิเมอร์ ที่อุณหภูมิต่ำกว่า_Tg การเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะหยุดนิ่ง และพอลิเมอร์จะเปราะและเหมือนแก้ว ที่อุณหภูมิสูงกว่า_{Tg การ}เคลื่อนที่ ของโมเลกุลจะถูกกระตุ้น และพอลิเมอร์จะมีความยืดหยุ่นและหนืด อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วสามารถปรับแต่งได้โดยการเปลี่ยนแปลงระดับการแตกแขนงหรือการเชื่อมโยงในพอลิเมอร์ หรือโดย การเติมพลาสติไซเซอร์^{[ 53 ]}

ในขณะที่การตกผลึกและการหลอมเหลวเป็นการ เปลี่ยนเฟสอันดับแรกการเปลี่ยนสถานะแก้วไม่ใช่^{[ 54 ]}การเปลี่ยนสถานะแก้วมีลักษณะร่วมกับการเปลี่ยนเฟสอันดับสอง (เช่น ความไม่ต่อเนื่องในความจุความร้อน ดังแสดงในรูป) แต่โดยทั่วไปแล้วไม่ถือว่าเป็นการเปลี่ยนสถานะทางเทอร์โมไดนามิกส์ระหว่างสถานะสมดุล

โดยทั่วไปแล้ว สารผสมพอลิเมอร์จะ ผสมกันได้ยากกว่าสารผสมของโมเลกุลขนาดเล็กปรากฏการณ์นี้เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่า แรงผลักดันในการผสมมักเป็นเอนโทรปีไม่ใช่พลังงานปฏิสัมพันธ์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง สารที่ผสมกันได้มักจะเกิดเป็นสารละลาย ไม่ใช่เพราะปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันเองนั้นดีกว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันเอง แต่เป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปี และพลังงานอิสระที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มปริมาตรที่มีอยู่สำหรับแต่ละองค์ประกอบ การเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีนี้แปรผันตามจำนวนอนุภาค (หรือโมล) ที่กำลังผสมกัน เนื่องจากโมเลกุลของพอลิเมอร์มีขนาดใหญ่กว่ามาก และโดยทั่วไปจึงมีปริมาตรจำเพาะสูงกว่าโมเลกุลขนาดเล็กมาก จำนวนโมเลกุลที่เกี่ยวข้องในสารผสมพอลิเมอร์จึงน้อยกว่าจำนวนในสารผสมโมเลกุลขนาดเล็กที่มีปริมาตรเท่ากัน ในทางกลับกัน พลังงานของการผสมนั้นเทียบเคียงกันได้เมื่อพิจารณาต่อปริมาตรสำหรับสารผสมพอลิเมอร์และโมเลกุลขนาดเล็ก สิ่งนี้มีแนวโน้มที่จะเพิ่มพลังงานอิสระของการผสมสำหรับสารละลายพอลิเมอร์ และทำให้การละลายเป็นไปได้ยากขึ้น จึงทำให้การมีอยู่ของสารละลายเข้มข้นของพอลิเมอร์นั้นหายากกว่าสารละลายของโมเลกุลขนาดเล็กมาก

นอกจากนี้ พฤติกรรมของเฟสในสารละลายและสารผสมพอลิเมอร์นั้นซับซ้อนกว่าสารผสมโมเลกุลขนาดเล็ก ในขณะที่สารละลายโมเลกุลขนาดเล็กส่วนใหญ่แสดงเพียงอุณหภูมิวิกฤตสูงสุดในการเปลี่ยนเฟส (UCST) ซึ่งการแยกเฟสจะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง สารผสมพอลิเมอร์มักแสดงอุณหภูมิวิกฤตต่ำสุดในการเปลี่ยนเฟส (LCST) ซึ่งการแยกเฟสจะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ในสารละลายเจือจาง คุณสมบัติของพอลิเมอร์จะถูกกำหนดโดยปฏิกิริยาระหว่างตัวทำละลายและพอลิเมอร์ ในตัวทำละลายที่ดี พอลิเมอร์จะบวมและมีปริมาตรมาก ในสถานการณ์นี้ แรงระหว่างโมเลกุลระหว่างตัวทำละลายและหน่วยย่อยโมโนเมอร์จะมีอิทธิพลเหนือกว่าปฏิกิริยาภายในโมเลกุล ในตัวทำละลายที่ไม่ดีหรือตัวทำละลายที่ด้อยคุณภาพ แรงภายในโมเลกุลจะมีอิทธิพลเหนือกว่าและสายโซ่จะหดตัว ในตัวทำละลายทีต้าหรือสถานะของสารละลายพอลิเมอร์ที่ค่าสัมประสิทธิ์ไวเรียลที่สองเป็น 0 แรงผลักระหว่างโมเลกุลของพอลิเมอร์และตัวทำละลายจะสมดุลกับแรงดึงดูดภายในโมเลกุลของโมโนเมอร์อย่างพอดี ภายใต้เงื่อนไขทีต้า (เรียกอีกอย่างว่า เงื่อนไข ฟลอรี ) พอลิเมอร์จะมีพฤติกรรมเหมือนขดสุ่มใน อุดมคติ การเปลี่ยนผ่านระหว่างสถานะเหล่านี้เรียกว่าการเปลี่ยนผ่านจากขดเป็นทรงกลม

การเติมพลาสติไซเซอร์มีแนวโน้มที่จะลด T _gและเพิ่มความยืดหยุ่นของพอลิเมอร์ การเติมพลาสติไซเซอร์จะปรับเปลี่ยนความสัมพันธ์ของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว T _gกับอัตราการเย็นตัว ด้วย ^{[ 55 ]}การเคลื่อนที่ของโซ่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อีกหากโมเลกุลของพลาสติไซเซอร์ทำให้เกิดการสร้างพันธะไฮโดรเจน พลาสติไซเซอร์โดยทั่วไปเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่มีโครงสร้างทางเคมีคล้ายกับพอลิเมอร์และสร้างช่องว่างระหว่างโซ่พอลิเมอร์เพื่อให้เคลื่อนที่ได้มากขึ้นและมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโซ่น้อยลง ตัวอย่างที่ดีของการทำงานของพลาสติไซเซอร์เกี่ยวข้องกับโพลีไวนิลคลอไรด์หรือ PVC uPVC หรือโพลีไวนิลคลอไรด์ที่ไม่เติมพลาสติไซเซอร์ใช้สำหรับสิ่งต่างๆ เช่น ท่อ ท่อไม่มีพลาสติไซเซอร์เพราะต้องคงความแข็งแรงและทนความร้อน PVC ที่เติมพลาสติไซเซอร์ใช้ในเสื้อผ้าเพื่อให้มีความยืดหยุ่น พลาสติไซเซอร์ยังถูกใส่ในฟิล์มยืดบางชนิดเพื่อให้พอลิเมอร์มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

แรงดึงดูดระหว่างโซ่พอลิเมอร์มีบทบาทสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติของพอลิเมอร์ เนื่องจากโซ่พอลิเมอร์มีความยาวมาก จึงมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโซ่จำนวนมากต่อโมเลกุล ทำให้ผลกระทบของปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ต่อคุณสมบัติของพอลิเมอร์เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลทั่วไป หมู่ข้างเคียงที่แตกต่างกันบนพอลิเมอร์สามารถทำให้เกิดพันธะไอออนิกหรือพันธะไฮโดรเจนระหว่างโซ่ของพอลิเมอร์เองได้ แรงที่แข็งแรงกว่าเหล่านี้มักส่งผลให้มีความแข็งแรงดึงสูงขึ้นและจุดหลอมเหลวของผลึกสูงขึ้น

แรงระหว่างโมเลกุลในพอลิเมอร์อาจได้รับผลกระทบจากไดโพลในหน่วยโมโนเมอร์ พอลิเมอร์ที่มี หมู่ เอไมด์หรือคาร์บอนิลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนระหว่างสายโซ่ที่อยู่ติดกันได้ อะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกบางส่วนในหมู่ NH ของสายโซ่หนึ่งจะถูกดึงดูดอย่างแรงไปยังอะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบบางส่วนในหมู่ C=O บนอีกสายโซ่หนึ่ง พันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ส่งผลให้พอลิเมอร์ที่มีพันธะยูรีเทนหรือยูเรีย มีแรงดึงสูงและจุดหลอมเหลวสูง พอลิ เอสเตอร์มีพันธะไดโพล-ไดโพลระหว่างอะตอมออกซิเจนในหมู่ C=O และอะตอมไฮโดรเจนในหมู่ HC พันธะไดโพลไม่แข็งแรงเท่าพันธะไฮโดรเจน ดังนั้นจุดหลอมเหลวและความแข็งแรงของพอลิเอสเตอร์จึงต่ำกว่าเคฟลาร์ ( ทวารอน ) แต่พอลิเอสเตอร์มีความยืดหยุ่นมากกว่า พอลิเมอร์ที่มีหน่วยที่ไม่เป็นขั้ว เช่น โพลีเอทิลีน จะมีปฏิสัมพันธ์กันผ่านแรงแวนเดอร์วาลส์ที่ อ่อนแอเท่านั้น ส่งผลให้โดยทั่วไปแล้วมีอุณหภูมิหลอมเหลวต่ำกว่าพอลิเมอร์อื่นๆ

เมื่อพอลิเมอร์กระจายตัวหรือละลายในของเหลว เช่น ในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์อย่างสีและกาว คุณสมบัติทางเคมีและการปฏิสัมพันธ์ระดับโมเลกุลจะมีอิทธิพลต่อการไหลของสารละลาย และอาจนำไปสู่การรวมตัวกันเองของพอลิเมอร์เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนได้ เมื่อนำพอลิเมอร์มาใช้เป็นสารเคลือบ คุณสมบัติทางเคมีจะมีอิทธิพลต่อการยึดเกาะของสารเคลือบและการปฏิสัมพันธ์กับวัสดุภายนอก เช่น สารเคลือบ พอลิเมอร์ที่กันน้ำได้ดีเยี่ยม โดยรวมแล้ว คุณสมบัติทางเคมีของพอลิเมอร์เป็นองค์ประกอบสำคัญในการออกแบบผลิตภัณฑ์วัสดุพอลิเมอร์ใหม่ๆ

พอลิเมอร์ เช่นPMMAและ HEMA:MMA ถูกใช้เป็นเมทริกซ์ในตัวกลางขยายของเลเซอร์ย้อมสีแบบโซลิดสเตทหรือที่รู้จักกันในชื่อเลเซอร์พอลิเมอร์เจือสีย้อมแบบโซลิดสเตท พอลิเมอร์เหล่านี้มีคุณภาพพื้นผิวสูงและมีความโปร่งใสสูง ดังนั้นคุณสมบัติของเลเซอร์จึงถูกครอบงำโดยสีย้อมเลเซอร์ที่ใช้ในการเจือเมทริกซ์พอลิเมอร์ เลเซอร์ประเภทนี้ ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มเลเซอร์อินทรีย์เช่นกัน เป็นที่ทราบกันดีว่าให้ความกว้างของเส้นสเปกตรัม ที่แคบมาก ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมและการใช้งานเชิงวิเคราะห์^{[ 56 ]}พารามิเตอร์ทางแสงที่สำคัญในพอลิเมอร์ที่ใช้ในงานเลเซอร์คือการเปลี่ยนแปลงของดัชนีหักเหตามอุณหภูมิ หรือที่เรียกว่า dn/dT สำหรับพอลิเมอร์ที่กล่าวถึงในที่นี้ (dn/dT) ~ −1.4 × 10 ⁻⁴ในหน่วย K ⁻¹ในช่วง 297 ≤ T ≤ 337 K ^{[ 57 ]}

โพลิเมอร์ทั่วไปส่วนใหญ่ เช่น โพลีเอทิลีน เป็นฉนวนไฟฟ้าแต่การพัฒนาโพลิเมอร์ที่มีพันธะ π-คอนจูเกต ทำให้เกิด สารกึ่งตัวนำที่ใช้โพลิเมอร์เป็นพื้นฐานมากมายเช่นโพลีไทโอฟีนซึ่งนำไปสู่การประยุกต์ใช้งานมากมายในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ อินทรีย์

ปัจจุบัน โพลิเมอร์สังเคราะห์ถูกนำไปใช้ในเกือบทุกด้านของชีวิต สังคมสมัยใหม่จะแตกต่างไปมากหากปราศจากโพลิเมอร์ การแพร่หลายของการใช้โพลิเมอร์นั้นเชื่อมโยงกับคุณสมบัติเฉพาะตัวของมัน ได้แก่ ความหนาแน่นต่ำ ต้นทุนต่ำ คุณสมบัติเป็นฉนวนความร้อน/ไฟฟ้าที่ดี ทนต่อการกัดกร่อนสูง กระบวนการผลิตโพลิเมอร์ใช้พลังงานต่ำ และแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้ง่าย สำหรับการใช้งานที่กำหนด คุณสมบัติของโพลิเมอร์สามารถปรับแต่งหรือเพิ่มประสิทธิภาพได้โดยการผสมผสานกับวัสดุอื่นๆ เช่น ในวัสดุคอมโพสิตการใช้งานโพลิเมอร์ช่วยประหยัดพลังงาน (รถยนต์และเครื่องบินที่เบาลง อาคารที่มีฉนวนกันความร้อน) ปกป้องอาหารและน้ำดื่ม (บรรจุภัณฑ์) ประหยัดที่ดินและลดการใช้ปุ๋ย (เส้นใยสังเคราะห์) รักษาวัสดุอื่นๆ (สารเคลือบ) ปกป้องและช่วยชีวิต (สุขอนามัย การใช้งานทางการแพทย์) ตัวอย่างการใช้งานบางส่วนแสดงไว้ด้านล่าง

• เสื้อผ้า ชุดกีฬา และอุปกรณ์เสริม: เสื้อผ้าโพลีเอสเตอร์และ พีวีซี , สแปนเด็กซ์ , รองเท้า กีฬา , ชุด ดำน้ำ , ลูก ฟุตบอลและลูกบิลเลียด , สกีและสโนว์บอร์ด , ไม้แร็กเก็ต , ร่มชูชีพ , ใบ เรือ , เต็นท์และที่พักพิง
• เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และโฟโตนิกส์: ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า อินทรีย์ (OFET), ไดโอดเปล่งแสง (OLED) และเซลล์แสงอาทิตย์ , ส่วนประกอบโทรทัศน์ , แผ่นซีดี (CD), โฟโตเรซิสต์ , โฮโลแกรม
• บรรจุภัณฑ์และภาชนะบรรจุ: ฟิล์ม,ขวด,บรรจุภัณฑ์อาหาร , ถัง
• ฉนวนกันความร้อน: ฉนวนไฟฟ้าและ ฉนวนกันความร้อน , โฟมฉีดพ่น
• การ ใช้งานด้านการก่อสร้างและโครงสร้าง: เฟอร์นิเจอร์สวน , หน้าต่าง PVC , พื้น, วัสดุอุดรอยรั่ว , ท่อ
• สี กาว และสารหล่อลื่น: วานิชกาวติดวัสดุ สารกระจายตัว สารเคลือบป้องกันการเขียนกราฟฟิตีสารเคลือบป้องกันการเกาะติดของสิ่งมีชีวิตในน้ำ พื้นผิวกันติดสารหล่อลื่น
• ชิ้นส่วนรถยนต์: ยางรถยนต์ , กันชน , กระจก หน้ารถ , ที่ปัดน้ำฝน , ถังน้ำมัน , เบาะรถยนต์
• ของใช้ในบ้าน: ถัง , เครื่องครัว , ของเล่น (เช่นชุดตัวต่อและรูบิค )
• การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์: ถุงเก็บเลือด , เข็มฉีดยา , ถุงมือยาง , ไหมเย็บ แผล , คอนแทคเลนส์ , อวัยวะเทียม , การควบคุมการส่งและปลดปล่อยยา , เมทริกซ์สำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์
• สุขอนามัยส่วนบุคคลและการดูแลสุขภาพ: ผ้าอ้อมที่ใช้โพลิเมอร์ ดูด ซับพิเศษแปรงสีฟันเครื่องสำอางแชมพูถุงยางอนามัย
• มาตรการรักษาความ ปลอดภัย: อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล , เสื้อเกราะกันกระสุน , ชุดอวกาศ , เชือก
• เทคโนโลยีการแยกสาร: เยื่อสังเคราะห์ , เยื่อเซลล์เชื้อเพลิง , การกรอง , เรซินแลกเปลี่ยนไอออน
• เงิน: ธนบัตรโพลิเมอร์และบัตรชำระเงิน
• การพิมพ์ 3มิติ

มีหลักเกณฑ์หลายประการสำหรับการตั้งชื่อสารโพลีเมอร์ โพลีเมอร์ที่ใช้กันทั่วไปหลายชนิด เช่น โพลีเมอร์ที่พบในผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค มักถูกเรียกด้วยชื่อสามัญหรือชื่อสามัญ ชื่อสามัญนี้กำหนดขึ้นตามแบบอย่างทางประวัติศาสตร์หรือการใช้งานที่เป็นที่นิยมมากกว่าหลักเกณฑ์การตั้งชื่อที่เป็นมาตรฐาน ทั้งสมาคมเคมีแห่งอเมริกา (ACS) ^{[ 58 ]}และIUPAC ^{[ 59 ]}ได้เสนอหลักเกณฑ์การตั้งชื่อที่เป็นมาตรฐาน โดยหลักเกณฑ์ของ ACS และ IUPAC มีความคล้ายคลึงกันแต่ไม่เหมือนกัน^{[ 60 ]}ตัวอย่างความแตกต่างระหว่างหลักเกณฑ์การตั้งชื่อต่างๆ แสดงอยู่ในตารางด้านล่าง:

ในระบบการตั้งชื่อมาตรฐานทั้งสองแบบ ชื่อของพอลิเมอร์มีจุดประสงค์เพื่อสะท้อนถึงโมโนเมอร์ที่ใช้สังเคราะห์ (การตั้งชื่อตามแหล่งที่มา) มากกว่าลักษณะที่แน่นอนของหน่วยย่อยที่ซ้ำกัน ตัวอย่างเช่น พอลิเมอร์ที่สังเคราะห์จากแอลคีนอย่างง่ายอย่างอีเทนเรียกว่า โพลีอีเทน โดยยังคง คำต่อท้าย -ene ไว้ แม้ว่าพันธะคู่จะถูกกำจัดออกไปในระหว่างกระบวนการพอลิเมอไรเซ ชันก็ตาม

→

อย่างไรก็ตาม ระบบการตั้งชื่อตามโครงสร้างของ IUPAC นั้นอิงตามการตั้งชื่อหน่วยซ้ำตามโครงสร้าง ที่ต้องการ ^{[ 61 ]}

IUPAC ยังได้ออกแนวทางสำหรับการย่อชื่อโพลิเมอร์ใหม่ด้วย^{[ 62 ]}นอกจากนี้ยังมีการกำหนดมาตรฐานตัวย่อโพลิเมอร์ทั่วไป 138 รายการในมาตรฐานISO 1043–1 ^{[ 63 ]}

การวิเคราะห์คุณสมบัติของพอลิเมอร์ครอบคลุมเทคนิคมากมายในการกำหนดองค์ประกอบทางเคมี การกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล และคุณสมบัติทางกายภาพ เทคนิคที่ใช้กันทั่วไปบางส่วน ได้แก่:

• โครมาโทกราฟีแบบแยกตามขนาด (หรือเรียกว่าโครมาโทกราฟีแบบเจลเพอร์มีเอชัน ) ซึ่งบางครั้งใช้ร่วมกับการกระเจิงแสงแบบสถิตสามารถใช้เพื่อกำหนดน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยแบบจำนวน น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยแบบน้ำหนัก และค่าการกระจายตัวได้
• เทคนิคการกระเจิง เช่นการกระเจิงแสงสถิตและการกระเจิงนิวตรอนมุมเล็กถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดขนาด ( รัศมีไจเรชัน ) ของโมเลกุลขนาดใหญ่ในสารละลายหรือในสถานะหลอมเหลว เทคนิคเหล่านี้ยังใช้ในการระบุลักษณะโครงสร้างสามมิติของพอลิเมอร์ บล็อกที่แยกเฟสระดับ จุลภาค ไมเซลล์พอลิเมอร์ และวัสดุอื่นๆ ด้วย
• การกระเจิงรังสีเอกซ์มุมกว้าง (หรือเรียกว่าการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์มุมกว้าง) ใช้เพื่อกำหนดโครงสร้างผลึกของพอลิเมอร์ (หรือการไม่มีโครงสร้างผลึก)
• เทคนิคทางสเปกโทรสโกปี ซึ่งรวมถึงสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์มสเปกโทรสโกปีรามานและสเปกโทรสโกปีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ สามารถนำมาใช้ในการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีได้
• การวิเคราะห์ แคลอรีเมตรีแบบดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิง (Differential scanning calorimetry)ใช้ในการหาลักษณะเฉพาะของสมบัติทางความร้อนของพอลิเมอร์ เช่น อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว อุณหภูมิการตกผลึก และอุณหภูมิหลอมเหลว นอกจากนี้ยังสามารถหาอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วได้โดยการวิเคราะห์ทางกลแบบไดนามิก (Dynamic mechanical analysis )
• เทอร์โมกราวิเมตรีเป็นเทคนิคที่มีประโยชน์ในการประเมินความเสถียรทางความร้อนของพอลิเมอร์
• พลศาสตร์ของไหล (Rheology)ใช้ในการอธิบายลักษณะการไหลและพฤติกรรมการเปลี่ยนรูป สามารถใช้ในการหาค่าความหนืดโมดูลัสและคุณสมบัติทางพลศาสตร์ของไหลอื่นๆ นอกจากนี้ พลศาสตร์ของไหลยังมักใช้ในการหาโครงสร้างระดับโมเลกุล (น้ำหนักโมเลกุล การกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล การแตกแขนง) และเพื่อทำความเข้าใจวิธีการแปรรูปพอลิเมอร์

การเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์ คือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ เช่น ความแข็งแรงดึงสีรูปร่าง หรือน้ำหนักโมเลกุล ของพอลิเมอร์หรือผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพอลิเมอร์ ภายใต้ผลกระทบของปัจจัยแวดล้อมอย่างน้อยหนึ่งอย่าง เช่นความร้อนแสงและสารเคมี บางชนิด ออกซิเจน และเอนไซม์การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัตินี้มักเป็นผลมาจากการแตกหักของพันธะในโครงสร้างหลักของพอลิเมอร์ ( การแตกตัวของโซ่ ) ซึ่งอาจเกิดขึ้นที่ปลายโซ่หรือตำแหน่งสุ่มในโซ่

แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวส่วนใหญ่มักไม่เป็นที่พึงประสงค์ แต่ในบางกรณี เช่นการย่อยสลายทางชีวภาพและการรีไซเคิลอาจมีจุดประสงค์เพื่อป้องกันมลภาวะ ต่อสิ่งแวดล้อม การย่อยสลายยังเป็นประโยชน์ในด้านการแพทย์อีกด้วย ตัวอย่างเช่น โคพอลิเมอร์ของกรดโพลีแลคติกและกรดโพลีไกลโคลิกถูกนำมาใช้ในไหมเย็บแผลที่สามารถย่อยสลายได้ช้าๆ หลังจากเย็บปิดแผลแล้ว

ความอ่อนไหวของพอลิเมอร์ต่อการเสื่อมสภาพขึ้นอยู่กับโครงสร้างของมัน อีพ็อกซีและโซ่ที่มีฟังก์ชันอะโรมาติกมีความอ่อนไหวต่อ การ เสื่อมสภาพจากรังสียูวี เป็นพิเศษ ในขณะที่พอลิเอสเตอร์มีความอ่อนไหวต่อการเสื่อมสภาพ จากไฮโดร ไลซิ ส พอ ลิเมอร์ที่มี โครงสร้าง หลักไม่ อิ่มตัว จะเสื่อมสภาพผ่านการแตกตัวด้วยโอโซนพอลิเมอร์ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบมีความอ่อนไหวต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนมากกว่าพอลิเมอร์อนินทรีย์เช่นโพลิดิเมทิลไซลอกเซน ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับงานที่ต้องการอุณหภูมิสูงส่วนใหญ่^{[ 64 ]}

การสลายตัวของโพลีเอทิลีนเกิดขึ้นจากการแตกตัวแบบสุ่ม ซึ่งเป็นการแตกหักแบบสุ่มของพันธะที่ยึดอะตอมของพอลิเมอร์เข้าด้วยกัน เมื่อได้รับความร้อนสูงกว่า 450 °C โพลีเอทิลีนจะสลายตัวกลายเป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอน ในกรณีของการแตกตัวที่ปลายโซ่ โมโนเมอร์จะถูกปล่อยออกมา และกระบวนการนี้เรียกว่าการคลายตัวหรือการสลายตัว ของพอลิเมอ ร์ กลไกใดจะเด่นกว่านั้นขึ้นอยู่กับชนิดของพอลิเมอร์และอุณหภูมิ โดยทั่วไปแล้ว พอลิเมอร์ที่ไม่มีหรือมีหมู่แทนที่ขนาดเล็กเพียงหมู่เดียวในหน่วยซ้ำจะสลายตัวผ่านการแตกตัวของโซ่แบบสุ่ม

การคัดแยกขยะโพลีเมอร์เพื่อการรีไซเคิลอาจทำได้ง่ายขึ้นโดยการใช้รหัสระบุชนิดเรซินที่พัฒนาโดยสมาคมอุตสาหกรรมพลาสติกเพื่อระบุประเภทของพลาสติก

ความเสียหายของ ชิ้นส่วนโพลีเมอร์ ที่สำคัญต่อความปลอดภัยอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรง เช่น ไฟไหม้ในกรณีที่ท่อส่งเชื้อเพลิง โพลีเมอร์แตกร้าวและเสื่อม สภาพ การแตกร้าวของ ข้อต่อท่อประปา เรซินอะซีทัลและ ท่อ โพลีบิวทิลีน ที่เกิดจากคลอรีน ได้ก่อให้เกิดน้ำท่วมร้ายแรงในบ้านเรือนหลายแห่ง โดยเฉพาะในสหรัฐอเมริกาในช่วงทศวรรษ 1990 คลอรีน ที่ปนเปื้อน อยู่ในน้ำประปาได้กัดกร่อนโพลีเมอร์ในท่อประปา ซึ่งปัญหานี้จะเกิดขึ้นเร็วขึ้นหากชิ้นส่วนใด ๆ ถูก ขึ้นรูปด้วย การอัดรีดหรือการฉีดขึ้นรูปที่ ไม่ดี การกัดกร่อนของข้อต่ออะซีทัลเกิดขึ้นเนื่องจากการขึ้นรูปที่ผิดพลาด ทำให้เกิดการแตกร้าวตามเกลียวของข้อต่อซึ่งเป็นจุดที่มีความเค้นสูง

การออกซิเดชันของพอลิเมอร์ทำให้เกิดอุบัติเหตุที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทางการแพทย์รูปแบบความล้มเหลวที่รู้จักกันมานานที่สุดอย่างหนึ่งคือการแตกร้าวจากโอโซน ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของโซ่เมื่อ ก๊าซ โอโซนโจมตีอีลาสโตเมอร์ ที่ไวต่อปฏิกิริยา เช่นยางธรรมชาติและยางไนไตรล์พวกมันมีพันธะคู่ในหน่วยซ้ำซึ่งจะถูกแยกออกในระหว่าง กระบวนการ โอโซโนไลซิส รอยแตกร้าวในท่อส่งเชื้อเพลิงสามารถทะลุเข้าไปในรูของท่อและทำให้เชื้อเพลิงรั่วไหลได้ หากเกิดรอยแตกร้าวในห้องเครื่องยนต์ ประกายไฟสามารถจุดติดน้ำมันเบนซินและทำให้เกิดไฟไหม้ร้ายแรงได้ ในการใช้งานทางการแพทย์ การเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์อาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพและเคมีของอุปกรณ์ที่ฝังในร่างกาย^{[ 65 ]}

ไนลอน 66มีความไวต่อการไฮโดรไลซิสด้วยกรดและในอุบัติเหตุครั้งหนึ่ง ท่อส่งเชื้อเพลิงแตกทำให้เกิดการรั่วไหลของน้ำมันดีเซลลงบนถนน หากน้ำมันดีเซลรั่วไหลลงบนถนน อาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุแก่รถยนต์ที่ขับตามมาได้ เนื่องจากพื้นผิวถนนลื่นเหมือนน้ำแข็งดำนอกจากนี้ พื้นผิวถนน แอสฟัลต์คอนกรีตจะได้รับความเสียหายจากการที่น้ำมันดีเซลละลายแอสฟัลทีนจากวัสดุผสม ส่งผลให้พื้นผิวแอสฟัลต์เสื่อมสภาพและโครงสร้างของถนนเสียหาย

โพลิเมอร์เป็นส่วนประกอบสำคัญของสินค้ามาตั้งแต่ยุคแรกเริ่มของมนุษยชาติ การใช้ขนสัตว์ ( เคราติน ) เส้นใยฝ้ายและลินิน ( เซลลูโลส ) สำหรับทำเครื่องนุ่งห่มต้นกก ( เซลลูโลส ) สำหรับทำกระดาษเป็นเพียงตัวอย่างเล็กน้อยของวิธีที่สังคมโบราณใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบที่มีโพลิเมอร์เพื่อสร้างสิ่งประดิษฐ์ น้ำยางจากต้น "เกาชูค" ( ยางธรรมชาติ ) มาถึงยุโรปในศตวรรษที่ 16 จากอเมริกาใต้หลังจากที่ชาวออลเมคมายาและแอซเท็กเริ่มใช้เป็นวัสดุในการทำลูกบอล ผ้ากันน้ำ และภาชนะ^{[ 66 ]}

การดัดแปลงทางเคมีของพอลิเมอร์มีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 แม้ว่าในขณะนั้นจะยังไม่เข้าใจธรรมชาติของสารเหล่านี้ก็ตาม พฤติกรรมของพอลิเมอร์ได้รับการอธิบายในเบื้องต้นตามทฤษฎีที่เสนอโดยโทมัส เกรแฮมซึ่งพิจารณาว่าพอลิเมอร์เป็นกลุ่มคอลลอยด์ของโมเลกุลขนาดเล็กที่ยึดติดกันด้วยแรงที่ไม่ทราบชนิด

แม้จะขาดความรู้เชิงทฤษฎี แต่ศักยภาพของพอลิเมอร์ในการจัดหาวัสดุที่เป็นนวัตกรรม เข้าถึงได้ และราคาถูกก็ได้รับการเข้าใจในทันที งานที่ดำเนินการโดยBraconnot , Parkes , Ludersdorf, Haywardและคนอื่นๆ อีกมากมายเกี่ยวกับการดัดแปลงพอลิเมอร์ธรรมชาติได้ก่อให้เกิดความก้าวหน้าที่สำคัญมากมายในสาขานี้^{[ 67 ]}ผลงานของพวกเขานำไปสู่การค้นพบวัสดุต่างๆ เช่นเซลลูลอยด์กาลาลิธพาร์คีซีนเรยอนยางวัลคาไนซ์และต่อมาคือเบคไลต์ซึ่งวัสดุเหล่านี้ล้วนเข้าสู่กระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็วและเข้าสู่ครัวเรือนในฐานะส่วนประกอบของเสื้อผ้า ( เช่นผ้า กระดุม) เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร และของตกแต่ง

ในปี พ.ศ. 2463 เฮอร์มันน์ สเตาดิงเกอร์ได้ตีพิมพ์ผลงานชิ้นสำคัญของเขาเรื่อง "Über Polymerisation" ^{[ 68 ]}ซึ่งเขาเสนอว่าพอลิเมอร์นั้นแท้จริงแล้วเป็นสายโซ่ยาวของอะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ ผลงานของเขาถูกถกเถียงกันเป็นเวลานาน แต่ในที่สุดก็ได้รับการยอมรับจากชุมชนวิทยาศาสตร์ ด้วยผลงานนี้ สเตาดิงเกอร์จึงได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2496 ^{[ 69 ]}

หลังจากช่วงปี 1930 โพลิเมอร์ได้เข้าสู่ยุคทอง ซึ่งมีการค้นพบโพลิเมอร์ชนิดใหม่ๆ และนำไปใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างรวดเร็ว โดยเข้ามาแทนที่วัสดุจากธรรมชาติ การพัฒนานี้ได้รับแรงผลักดันจากภาคอุตสาหกรรมที่มีแรงขับเคลื่อนทางเศรษฐกิจที่แข็งแกร่ง และได้รับการสนับสนุนจากชุมชนวิชาการที่กว้างขวาง ซึ่งได้มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โมโนเมอร์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่จากวัตถุดิบที่ถูกกว่า กระบวนการพอลิเมอไรเซชันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เทคนิคการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของโพลิเมอร์ที่ดีขึ้น และความเข้าใจเชิงทฤษฎีขั้นสูงเกี่ยวกับโพลิเมอร์^{[ 67 ]}

นับตั้งแต่ปี 1953 มีการมอบ รางวัลโนเบล 6 รางวัลในสาขาวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ โดยไม่นับรวมการวิจัยเกี่ยวกับโมเลกุลชีวภาพ ขนาดใหญ่ สิ่งนี้เป็นเครื่องยืนยันถึงผลกระทบต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ ดังที่ลอร์ดท็อดด์สรุปไว้ในปี 1980 ว่า "ผมคิดว่าการพัฒนาพอลิเมอไรเซชันน่าจะเป็นสิ่งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่วิชาเคมีได้ทำมา ซึ่งส่งผลกระทบมากที่สุดต่อชีวิตประจำวัน" ^{[ 71 ]}

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับโพลิเมอร์

• Cowie, JMG (John McKenzie Grant) (1991). โพลิเมอร์: เคมีและฟิสิกส์ของวัสดุสมัยใหม่ . กลาสโกว์: Blackie. ISBN 978-0-412-03121-2.
• ฮอลล์, คริสโตเฟอร์ (1989). วัสดุพอลิเมอร์ (PDF) (ฉบับที่ 2). ลอนดอน; นิวยอร์ก: แมคมิลแลน. ISBN 978-0-333-46379-6.
• รูดิน, อัลเฟรด (1982). องค์ประกอบของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพอลิเมอร์ . สำนักพิมพ์วิชาการ. ISBN 978-0-12-601680-2.
• ไรท์, เดวิด ซี. (2001). การแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อมของพลาสติก . RAPRA. ISBN 978-1-85957-064-7.

ค้นหาคำว่า "polymer"ใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

• ตำราเรียนฟรีในสาขาเคมีพอลิเมอร์
• วิธีการวิเคราะห์โพลิเมอร์โดยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์
• แมโครแกลเลอเรีย
• ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโพลิเมอร์
• คำศัพท์ย่อของโพลิเมอร์