در قلمرو سکوت

پلیمرها مولکول­های بزرگ و بعضاً غول­آسایی هستند که از تعداد به هم پیوستن زیادی مولکول پایه تحت عنوان مونومر تشکیل می­شوند. واکنشی که طی آن مونومرها به هم می­پیوندند واکنش پلیمریزاسیون نامیده می­شود که عمدتاً به دو دسته­ی مرحله­ای و زنجیره­ای تقسیم می­شود.
در پلیمریزاسیون مرحله­ای مونومرها مرحله به مرحله به یکدیگر می­پیوندند و در یک زمان واحد ظرف واکنش حاوی زنجیره­هایی از پلیمرهاست که زنجیره­ی مولکولی آنها طول نسبتا یکسانی دارد. اما در پلیمریزاسیون زنجیره­ای افزایش مونومرها به زنجیره به صورت آنی است به نحویکه ظرف پلیمریزاسیون در یک لحظه حاوی مخلوطی از مونومرها و زنجیره­های پلیمری با طول­های مختلف است. با این اوصاف می­توان انتظار داشت هنگامی که از پلیمرها صحبت می­شود مواردی مورد نظر است که وزن مولکولی آنها ممکن است به میلیونها برسد.

پلیمرها بنا به ساختارشان دارای ساختارهای خطی و شاخه­ای هستند. پلیمری که مونومرهایش در یک راستای ممتد قرار گیرند را پلیمر خطی گویند. پلیمری که در اطراف زنجیره­ی اصلی­اش دارای زنجیره­های کوتاه­تر از زنجیره­ی اصلی باشد پلیمر شاخه­ای نامیده می­شود. در این حالت ممکن است تعداد شاخه­ها و انشعابات کم یا زیاد باشد. مهم­ترین خاصیتی که در اثر انشعاب تغییر می­کند، کاهش بلورینگی است. و بالاخره پلیمری که به نحوی تولید شده که مونومرها در آن نه تنها به زنجیره­ی اصلی بلکه به یکدیگر نیز متصل شده­اند و یک حالت سه بعدی به پلیمر داده­اند را پلیمر شبکه­ای گویند. به طور کلی دو عامل تعیین کننده­ی ساختار پلیمر است؛ یکی نوع مونومرها ودیگری چگونگی پلیمریزاسیون.
عاملی که نقش مهمی در سنتز و کاربرد پلیمر بازی می­کند وزن مولکولی آن است. مهمترین خواص مکانیکی یک پلیمر به وزن مولکولی آن وابسته است. معمولاً یک وزن مولکولی حداقل برای به دست آوردن استحکام مکانیکی قابل قبول در پلیمر لازم است با افزایش وزن مولکولی استحکام به شدت افزایش می­یابد و در نهایت تقریباً به یک میزان حدی می­رسد. حداقل وزن مولکولی مفید معمولا حدود 5000 تا 10،000 می­باشد که برای پلیمرهای گوناگون متفاوت است. باید توجه داشت که خواص مختلف هر پلیمر در محدوده­ای از وزن مولکولی بهینه می­شود. برای مثال با افزایش وزن مولکولی استحکام مکانیکی آن افزایش می­یابد اما با زیاد شدن این استحکام فرایندپذیری پلیمر و شکل­دهی آن کاهش می­یابد. به همین دلیل همواره در پلیمریزاسیون باید رسیدن به وزن مولکولی مناسب را هدف قرار دارد. نکته­ی حائز اهمیت دیگر این است که پلیمرها بر خلاف مولکول­های عادی وزن مولکولی ثابت و یکسانی ندارند و در یک توده­ی پلیمری شاهد مجموعه­ای از زنجیره­ها با طول­های متفاوت و به تبع آن وزن­های متفاوت هستیم. بنابراین آنچه که از آن به عنوان وزن مولکولی یاد می­شود وزن مولکولی متوسط زنجیره­ها در یک توده است. روش­های مختلفی برای اندازه­گیری تجربی وزن مولکولی متوسط یک نمونه پلیمر وجود دارد. در این روش­ها، اصول بر روی خواص جمعی چون پراکندگی نور، گرانروی، مرکز گریزی و ته­نشینی استوار است که با استفاده از این روش­ها وزن مولکولی متوسط یکسانی محاسبه نمی­شود زیرا اساس کار هر روش با دیگری متفاوت است. در برخی از روش­ها تمایل به سمت مولکول­های بزرگتر و در بعضی تمایل به سمت مولکول­های کوچکتر است.
بر حسب ساختار پلیمرها به دو دسته­ی عمده­ی آمورف و نیمه­بلورین تقسیم می­شوند. هنگام پلیمریزاسیون چنانچه زنجیره­های پلیمری منظم در کنار یکدیگر قرار گیرند ساختارهایی بلورمانند پدید می­آورند و اگر قرار گرفتن آنها در کنار یکدیگر بی­نظم باشد مولکول ساختار آمورف خواهد داشت. بسیاری از خواص پلیمرها تحت تأثیر بلورینگی و میزان آن است. برای مثال پلیمری مانند PS به دلیل داشتن ساختار آمورف می­تواند نور را از خود عبور دهد اما پلیمری مانند HDPE این خاصیت را ندارد. بعضی مولکول­ها به صورت ذاتی توانایی بلورینه شدن ندارند در حالیکه در بعضی دیگر میزان بلورینه بودن به نحوه­ی پلیمریزاسیون برمی­گردد.
پليمرها خواص فيزيكي و مكانيكي نسبتا خوب و مفيدي دارند . أنها داراي وزن مخصوص پاييين و پايداري خوب در مقابل مواد شيميايي هستند. بعضي از آنها شفاف بوده و مي توانند جايگزين شيشه ها شوند. اغلب پليمرها عايق الكتريكي هستند. اما پليمرهاي خاصي نيز وجود دارند كه تا حدودي قابليت هدايت الكتريكي دارند . عايق بودن پليمرها به پيوند كووالانسي موجود بين اتمها در زنجيرهاي مولكولي ارتباط دارد. اما تحقيقات انجام شده در سالهاي اخير نشان داد كه امكان ايجاد خاصيت هدايت الكتريكي در امتداد محور مولكولها وجود دارد. بسیاری از خواص پلیمرها، مانند تفوذپذیری در مقابل گازها، مقاومت در برابر حلال، مقاومت شیمیایی و مقاومت الکتریکی در تعیین کاربرد آنها مؤثر است. برای دانستن ویژگی­های مذکور ابتدا می­بایست رفتار مکانیکی و یا به عبارت دیگر تغییر شکل و مشخصات جریان تحت تنش آنها بررسی کرد. رفتار مکانیکی یک پلیمررا می-توان با نمودار تنش-کرنش آن توضیح داد. به این منظور، چگونگی افزایش طول(کرنش) یک پلیمر تحت اعمال تنش کششی و نقطه­ی پارگی آن­را در نظر می­گیریم. نتایج به دست آمده معمولاً با رسم نمودار تنش بر حسب افزایش طول (کرنش) نشان داده می­شود. معمولاً تنش را بر حسب نیوتن بر سانتی­متر مربع (N/cm²) و افزایش طول را به صورت افزایش نسبی در ول نمونه پلیمر (ΔL/L: که Lطول اولیه­ی نمونه قبل از کشش است) بیان می­کنند. به طور کلی چهار کمیت مهم، رفتار تنش-کرنش یک پلیمر را مشخص می­کند:
1- مدول: مقاومت در مقابل تغییر شکل که با تقسیم تنش اولیه بر ΔL/L اندازه­گیری می­شود.
2- استحکام نهایی یا استحکام کششی. تنش لازم جهت پاره شدن نمونه.
3- افزایش طول نهایی. میزان افزایش طول در نقطه­ایکه نمونه پاره می­شود.
4- افزایش طول کشسانی. یک حالت کشسان است و از طریق اندازه­گیری میزان افزایش طول برگشت­پذیر تعیین می­شود.