W odróżnieniu od związków małocząsteczkowych, których cząsteczki złożone są z kilku, kilkunastu a niekiedy kilkudziesięciu atomów i których budowa chemiczna i masa cząsteczkowa są ściśle i jednoznacznie określona, związki wielkocząsteczkowe (makrocząsteczkowe) składają się z olbrzymiej liczby atomów o różnej wielkości cząsteczek a tym samym o różnych masach cząsteczkowych.
Makrocząsteczka nie jest kombinacją dowolnie połączonych atomów różnych pierwiastków, ale zawsze można w niej wyróżnić stale powtarzające się elementy zwane jednostkami podstawowymi lub merami.
Cząsteczki proste zdolne do łączenia się z sobą z utworzeniem makrocząsteczek nazywamy monomerami, a makrocząsteczki polimerami.
Odróżnia się trzy podstawowe typy reakcji, w których tworzą sie polimery; są to reakcje

• polimeryzacji

• polikondensacji

• poliaddycji

Z monomerów dwufunkcyjnych (tj. mających w cząsteczce dwa miejsca reaktywne, zdolne do wchodzenia w reakcję) tworzą się polimery liniowe. Obrazuje to poniższy schemat, w którym M oznacza cząsteczkę monomerów a kreska jego funcyjność.

Monomery trój i wiecej funkcyjne tworzą polimery usieciowane przestrzennie (połączenia są możliwe w każdym kierunku). Związki wielkocząsteczkowe można podzielić na dwie główne grupy;

• naturalne polimery, tworzące się wyniku reakcji zachodzacych w organizmach żywych (roślinnych i zwierzęcych

• syntetyczne polimery

Do naturalnych polimerów zaliczamy; skrobię, celulozę, białka, kauczuk naturalny, itp. Więcej informacji o tej grupie polimerów zamieszczono w dziale BIOCZĄSTECZKI.
Z najważniejszych zalet polimerów syntetycznych należy wymienić nieograniczone możliwości wzrostu produkcji z tanich i łatwo dostępnych surowców chemicznych, małą gęstość, dobrą zdolność izolacyjną względem ciepła, elektryczności i wody, dużą wytrzymałość mechaniczną oraz odporność na czynniki biologiczne i chemiczne.
Surowcami do produkcji syntetycznych polimerów są.

• węgiel

• gaz ziemny

• ropa naftowa

• azot z powietrza

• wodór z wody

• wapienie

Syntetyczne związki wielkocząsteczkowe są podstawowymi składnikami trzech ważnych grup materiałów, a mianowicie:

• tworzyw sztucznych

• kauczuków syntetycznych

• włókien syntetycznych

Tworzywa sztuczne

Tworzywa sztuczne nazywane plastomerami lub masami plastycznymi oprócz związku wielkocząsteczkowego będącego składnikiem podstawowym, zawierają szereg składników dodatkowych jak;

• wypełniacze

• zmiękczacze

• stabilizatory

• barwniki

• itp.

nadające tworzywom pożądane właściwości użytkowe.
Nazwa masy plastyczne jest uzasadniona charakterystyczną cechą tych tworzyw, a mianowicie ich praktycznością w odpowiednich warunkach i związaną z nią łatwością formowania.
Oprócz wczesniej przedstawionego podziału związków wielkocząsteczkowych na tworzywa sztuczne polimeryzacyjne, polikondensacyjne i poliaddycyjne istnieje inny podział oparty na ich zachowaniu się na działanie podwyższonej temperatury podczas nadawania im odpowiednich kształtów przez wytłoczenie, prasowanie, wtryskiwanie, itp.
Z tego względu wyróżniamy tworzywa

• termoplastyczne (termoplasty)

• utrwaldzalne (duroplasty)

Termoplastami nazywa sie tworzywa, które w temperaturze zbliżonej do pokojowej, zachowują swój kształt i rozmiary a po podgrzaniu do odpowiedniej temperatury, zwykle w granicach 60 - 150^oC stają się plastyczne i dają się formować na wyroby o dowolnych kształtach. Po ostygnięciu termoplastu ponownie stają się ciałami sztywnymi lub elestycznymi i zachowują im nadany kształt.
Termoplasty topiąc się nie ulegają żadnej reakcji chemicznej a przejście z powrotem w ciało stałe następuje wskutek oziębienia a więc ma charakter fizyczny. Proces zmiękczania termoplastów przez ogrzanie i zestalanie przez ochłodzenie można powtarzać wielokrotnie. Oczywiście ogrzanie stopionego tworzywa termoplastycznego do zbyt wysokiej temperatury może spowodować jego rozkład.
W grupie tworzyw utwardzalnych wyróżnia się dwie podgrupy.

• tworzywa termoutwardzalne

• tworzywa chemoutwardzalne

Podczas ogrzewania stałych półproduktów tworzyw termoutwardzalnych stają się one miękkie i plastyczne i nadają się do formowania gotowych wyrobów. Po upływie pewnego czasu ogrzewania zmiękczane tworzywo termoutwardzalne zaczyna gęstnieć a nastepnie przekształca się w postać całkowicie utwardzoną, sztywną na gorąco, nierozpuszczalną, niezdolną do powtórnego zmiękczenia.
W podwyższonej temperaturze tworzywa tego typu ulegają reakcji chemicznej - polikondensacji - tworząc polimery powiązane w gęstą siatkę przestrzenną. To tłumaczy ich twardość, trudną rozpuszczalność i sztywność.
W tworzywach chemoutwardzalnych, takie nieodwracalne utwardzanie ciekłych lub plastycznych półproduktów może nastąpić nawet w temperaturze pokojowej w wyniku reakcji chemicznej z dodanymi substancjami chemicznymi, tzw. utwardzaczami.

Kauczukami syntetycznymi nazywamy grupę syntetycznych związków wielkocząsteczkowych otrzymywanych przez polimeryzację butadienu CH₂=CH-CH=CH₂ lub chloroprenu CH₂=CCl-CH=CH₂ o właściwościach zbliżonych do włąściwości kauczuku naturalnego. Podstawową cechą kauczuków jest ich zdolność, w temperaturach zbliżonych do pokojowych do bardzo dużych odwracalnych przekształceń (wyrób gumy).

Włókna syntetyczne są to syntetyczne polimery przerabiane na materiały włókniste, które spełniają wszystkie wymagania stawiane włóknom, jak łatwość przędzenia, wytrzymałość na rozerwanie, zdolność do barwienia, mała ścieralność i odpowiednia odporność cieplna.

---