聚合物是由大分子组成的物质。大分子是体积较大的分子，含有许多相互连接的结构单元，这些单元在实际形成过程或概念上源自较小的分子。这些构成单元与单体有关，单体可参与形成聚合物分子的反应。聚合物既包括纤维素和蛋白质等天然物质，也包括用于塑料、纤维、涂料和胶黏剂的合成材料。严格来说，聚合物指的是物质，而大分子指的是其中的单个分子。较大的分子尺寸和多样的分子构型，使聚合物区别于由小分子组成的物质。(goldbook.iupac.org)
分子结构与分类
在常规聚合物中，共价键将各单元连接成链或网络。分子链中由相互连接的原子构成的主要序列称为主链；连接在主链上的基团和支链则使结构更加多样。聚合物不一定完全以碳为基础，其结构中可以含有有机、无机或有机金属基团。主链、侧基以及链间的连接共同影响材料的性质。(iupac.org)
均聚物由一种单体衍生而来，而共聚物则由不止一种单体衍生而来。共聚物中的单元可以交替排列、按统计规律分布，或组成较长的嵌段；也可以由一种组成的支链连接到另一种组成的主链上。分子构型包括线型、支化、星型和网状结构。交联将分子链连接起来，可能形成三维网络，而不再是彼此独立、可自由运动的分子。(iupac.org)
聚合度表示一条分子链中单体单元的数量。合成聚合物样品通常含有长度不同的分子，因此需要用平均值和分布来表征，而不能只用一个分子质量来描述。数均摩尔质量赋予每个分子相同的统计权重；重均摩尔质量则赋予质量较大的分子更高的权重。两者的比值称为分散度，用于描述摩尔质量分布的宽窄。这些区别十分重要，因为化学组成相同的材料，其加工特性和使用性能也可能存在显著差异。(iupac.org)
形成与合成
聚合反应将单体转化为聚合物。按反应机理划分，主要有链式聚合和逐步聚合两大类，历史上也分别称为链增长聚合和逐步增长聚合。在链式聚合中，单体与增长链上的活性位点发生反应，并在连续的增长反应中再生活性位点。在逐步聚合中，单体、短链低聚物和较长的分子均可相互反应。两者的区别在于分子增长的方式，而不只是是否生成小分子副产物。(iupac.org)
逐步聚合包括增长过程中不脱除小分子的聚加成，以及伴随小分子脱除的缩聚。链式聚合同样分为加成型和缩合型。反应条件、单体组成以及竞争反应会影响最终的分子构型和链长分布。因此，确定一种聚合物的特征，既要考虑其构成单元，也要考虑这些单元的连接方式。(iupac.org)
物理性质
聚合物的性质取决于分子组成、链长、支化程度、分子间相互作用和形态结构。例如，高密度聚乙烯和低密度聚乙烯具有相同的基本化学单元，但支化程度和堆积方式不同。由此产生的性质差异使它们适用于不同的产品：前者适合制作较硬的容器，后者适合制作柔性薄膜。添加剂还可进一步改变颜色、柔韧性和耐降解性等特征。(nist.gov)
许多固态聚合物同时含有有序的结晶区和无序的非晶区。玻璃化转变涉及非晶部分：在冷却过程中，链段的协同运动变得足够缓慢，使材料表现为玻璃态。这与结晶区的熔融不同。因此，热历史和分子运动能力会影响聚合物在特定温度下表现为刚性的玻璃态材料、橡胶状材料，还是可流动的熔体。(media.iupac.org)
热塑性塑料受热时可软化或熔融，冷却时则固化，因此只要不发生妨碍加工的降解，就能重新成型。热固性聚合物在固化过程中形成网络，通常无法再次熔化为可加工的液体。聚合物材料还可表现出黏弹性，兼具弹性响应和随时间变化的变形行为。因此，力学测量必须考虑温度和加载时间尺度，而不能将刚度视为恒定不变的性质。(acs.org)
天然聚合物与历史发展
天然聚合物包括植物的主要结构成分纤维素，以及蛋白质和脱氧核糖核酸等生物大分子。蛋白质含有氨基酸残基，脱氧核糖核酸则含有核苷酸残基。它们多样的序列表明，聚合物并不一定由同一种单元以完全规则的方式重复排列而成。早在合成聚合物问世之前，天然高分子材料就已为人类提供纤维及其他实用物质。(acs.org)
1907年，酚醛塑料（Bakelite）的问世标志着全合成塑料的重要发展。20世纪20年代初，赫尔曼·施陶丁格提出，聚合物是真正由相互连接的链构成的大分子，而不只是小分子的聚集体。他在大分子化学领域的发现使他获得了1953年诺贝尔化学奖，并推动确立了聚合物科学的分子基础。(acs.org)
表征、应用与废弃处理
尺寸排阻色谱法根据溶液中分子的有效尺寸进行分离，并借助适当的校准或检测器，提供有关摩尔质量分布和支化的信息。红外光谱学通过特征光谱模式帮助识别聚合物的化学组成。热分析用于测量转变和分解过程，力学测试则用于评估变形和强度。这些方法共同将分子结构与材料性能联系起来。(nist.gov)
聚合物用于包装、纺织品、电气元件、涂料及众多其他产品。塑料通常是以聚合物为基础、含有添加剂的配方材料，而不是化学纯的聚合物。不相容的聚合物混合物、污染物、添加剂以及加工引起的变化，都会增加回收利用的难度。生物来源和生物降解性是两个独立的属性：生物基聚合物不一定能够生物降解，而降解过程取决于环境条件。因此，在某种条件下可堆肥，并不意味着在另一种条件下也能迅速降解。(acs.org)