tekniske polymerer inkluderer naturlige materialer såsom gummi og syntetiske materialer såsom plast og elastomerer. Polymerer er meget nyttige materialer, fordi deres strukturer kan ændres og skræddersys til at producere materialer 1) med en række mekaniske egenskaber 2) i et bredt spektrum af farver og 3) med forskellige gennemsigtige egenskaber.

Mers

en polymer er sammensat af mange enkle molekyler, der gentager strukturelle enheder kaldet monomerer. Et enkelt polymermolekyle kan bestå af hundreder til en million monomerer og kan have en lineær, forgrenet eller netværksstruktur. Kovalente bindinger holder atomerne i polymermolekylerne sammen, og sekundære bindinger holder derefter grupper af polymerkæder sammen for at danne det polymere materiale. Copolymerer er polymerer sammensat af to eller flere forskellige typer monomerer.

polymerkæder (termoplast og termosæt)

en polymer er et organisk materiale, og rygraden i ethvert organisk materiale er en kæde af carbonatomer. Carbonatomet har fire elektroner i den ydre skal. Hver af disse valenselektroner kan danne en kovalent binding til et andet carbonatom eller til et fremmed atom. Nøglen til polymerstrukturen er, at to carbonatomer kan have op til tre almindelige bindinger og stadig binde med andre atomer. De elementer, der oftest findes i polymerer og deres valensnumre, er: H, F, Cl, Bf og i med 1 valenselektron; O og S med 2 valenselektroner; n med 3 valenselektroner og C og Si med 4 valenselektroner.

molekylers evne til at danne lange kæder er afgørende for at producere polymerer. Overvej materialet polyethylen, som er fremstillet af Ethan gas, C2H6. Ethan gas har en to carbonatomer i kæden og hver af de to carbonatomer deler to valenselektroner med den anden. Hvis to molekyler Ethan bringes sammen, kan en af carbonbindingerne i hvert molekyle brydes, og de to molekyler kan forbindes med en carbon til carbonbinding. Efter at de to Mer ‘er er forbundet, er der stadig to frie valenselektroner i hver ende af kæden til sammenføjning af andre Mer’ er eller polymerkæder. Processen kan fortsætte med at lide flere mers og polymerer sammen, indtil den stoppes ved tilsætning af anther chemical (en terminator), der fylder den tilgængelige binding i hver ende af molekylet. Dette kaldes en lineær polymer og er byggesten for termoplastiske polymerer.

polymerkæden er ofte vist i to dimensioner, men det skal bemærkes, at de har en tredimensionel struktur. Hver binding er på 109 liter til den næste, og derfor strækker kulstofryggen sig gennem rummet som en snoet kæde af Tinkertoys. Når stress påføres, strækker disse kæder sig, og forlængelsen af polymerer kan være tusinder af gange større end den er i krystallinske strukturer.

længden af polymerkæden er meget vigtig. Da antallet af carbonatomer i kæden øges til over flere hundrede, vil materialet passere gennem flydende tilstand og blive et voksagtigt fast stof. Når antallet af carbonatomer i kæden er over 1.000, opnås det faste materiale polyethylen med dets egenskaber af styrke, fleksibilitet og sejhed. Ændringen i tilstand opstår, fordi når molekylernes længde øges, øges de samlede bindingskræfter mellem molekyler også.

det skal også bemærkes, at molekylerne generelt ikke er lige, men er en sammenfiltret masse. Termoplastiske materialer, såsom polyethylen, kan afbildes som en masse sammenflettede orme, der tilfældigt kastes i en spand. Bindingskræfterne er resultatet af van Der Vaals kræfter mellem molekyler og mekanisk sammenfiltring mellem kæderne. Når termoplast opvarmes, er der mere molekylær bevægelse, og bindingerne mellem molekyler kan let brydes. Derfor kan termoplastiske materialer omsmeltes.

Der er en anden gruppe polymerer, hvori et enkelt stort netværk i stedet for mange molekyler dannes under polymerisering. Da polymerisering oprindeligt opnås ved opvarmning af råmaterialerne og saltning af dem sammen, kaldes denne gruppe termohærdende polymerer eller plast. For at denne type netværksstruktur kan dannes, skal mers have mere end to steder, hvor udbening kan forekomme; ellers er kun en lineær struktur mulig. Disse kæder danner sammenføjede strukturer og ringe og kan foldes frem og tilbage for at få en delvist krystallinsk struktur.

da disse materialer i det væsentlige består af et kæmpe molekyle, er der ingen bevægelse mellem molekyler, når massen er sat. Termohærdende polymerer er mere stive og har generelt højere styrke end termoplastiske polymerer. Da der ikke er mulighed for bevægelse mellem molekyler i en termohærdende polymer, bliver de ikke plastiske, når de opvarmes.