Polimery to związki chemiczne o dużej masie cząsteczkowej, zbudowane z powtarzalnych jednostek strukturalnych zwanych merami. Jednostki te łączą się wiązaniami kowalencyjnymi w długie łańcuchy lub struktury rozgałęzione i sieciowe. Masa cząsteczkowa polimerów mieści się zwykle w zakresie od kilku tysięcy do kilku milionów jednostek masy atomowej.
Podstawowy podział polimerów opiera się na ich pochodzeniu. Polimery naturalne występują w przyrodzie i obejmują białka, polisacharydy oraz kwasy nukleinowe. Celuloza buduje ściany komórkowe roślin, skrobia pełni funkcję magazynu energii, a DNA odpowiada za przekazywanie informacji genetycznej. Polimery syntetyczne powstają w procesach przemysłowych i laboratoryjnych. Należą do nich polietylen, polipropylen, polichlorek winylu oraz polistyren.
Inny podział dotyczy budowy łańcucha. Polimery liniowe składają się z długich, nierozgałęzionych łańcuchów, co sprzyja ich krystalizacji. Polimery rozgałęzione zawierają boczne łańcuchy przyłączone do głównego szkieletu. Polimery sieciowe tworzą trójwymiarowe struktury połączone wiązaniami poprzecznymi, co ogranicza ich plastyczność i zwiększa odporność termiczną.
Kolejne kryterium odnosi się do zachowania w podwyższonej temperaturze. Termoplasty miękną pod wpływem ogrzewania i mogą być wielokrotnie przetwarzane. Duromery po utwardzeniu nie ulegają ponownemu uplastycznieniu. Elastomery wykazują zdolność do odkształceń sprężystych przy niewielkim stopniu usieciowania.
Synteza polimerów polega na łączeniu monomerów w długie łańcuchy. Jednym z podstawowych mechanizmów jest polimeryzacja addycyjna, w której monomery zawierające wiązania podwójne reagują bez wydzielania produktów ubocznych. Proces ten stosuje się przy otrzymywaniu polietylenu z etylenu oraz polistyrenu ze styrenu. Reakcja przebiega etapami inicjacji, propagacji i terminacji.
Drugim mechanizmem jest polimeryzacja kondensacyjna. W tym przypadku reakcja między monomerami prowadzi do powstania polimeru oraz niskocząsteczkowego produktu ubocznego, najczęściej wody lub alkoholu. W ten sposób otrzymuje się poliamidy i poliestry, w tym nylon oraz politereftalan etylenu.
W warunkach przemysłowych procesy syntezy prowadzi się w reaktorach, z kontrolą temperatury, ciśnienia i obecności katalizatorów. Dobór warunków reakcji wpływa na długość łańcuchów, stopień rozgałęzienia oraz właściwości fizyczne otrzymanego materiału.
Polimery są powszechnie stosowane w wielu obszarach gospodarki. W przemyśle opakowaniowym wykorzystuje się je do produkcji folii, butelek i pojemników ze względu na niską gęstość oraz odporność chemiczną. W budownictwie stosuje się rury z tworzyw sztucznych, materiały izolacyjne oraz powłoki ochronne. W medycynie polimery znajdują zastosowanie w produkcji jednorazowych narzędzi, implantów oraz materiałów do kontrolowanego uwalniania leków.
Współczesne badania koncentrują się na polimerach biodegradowalnych i materiałach pochodzenia biologicznego. Przykładem są polilaktyd i polihydroksyalkaniany, które ulegają rozkładowi pod wpływem mikroorganizmów. Równolegle rozwijane są metody recyklingu chemicznego i mechanicznego, umożliwiające ponowne wykorzystanie odpadów polimerowych w procesach produkcyjnych.