A polimer nagy molekula láncokból vagy gyűrűkből álló, egymáshoz kapcsolódó ismétlődő alegységekből áll, amelyeket monomereknek hívnak. A polimerek általában magasak olvasztás és forráspont. Mivel a molekulák sok monomert tartalmaznak, a polimerek hajlamosak nagy molekulatömegűre.
A polimer szó a görög előtagból származik poli-, ami azt jelenti, hogy "sok", és utótag -mer, ami "alkatrészeket" jelent. A szót Jons Jacob Berzelius (1779–1848) svéd vegyész 1833-ban fogalmazta meg, bár a modern meghatározástól kissé eltérő jelentéssel bírt. A polimerek makromolekulákként való modern megértését Hermann Staudinger (1881–1965) német biokémikus javasolta 1920-ban.
Példák polimerekre
A polimereket két kategóriába lehet osztani. A természetes polimerek (más néven biopolimerek) közé tartozik a selyem, gumi, cellulóz, gyapjú, borostyánkő, keratin, kollagén, keményítő, DNS és sellak. A biopolimerek kulcsfontosságú funkciókat látnak el az organizmusokban, szerkezeti proteinek, funkcionális fehérjék, nukleinsavak, szerkezeti poliszacharidok és energiatároló molekulákként működnek.
A szintetikus polimereket kémiai reakcióval állítják elő, gyakran laboratóriumban. Szintetikus polimerek például a PVC (polivinil-klorid), polisztirol, szintetikus gumi, szilikon, polietilén, neoprén és nejlon. A szintetikus polimereket műanyagok, ragasztók, festékek, mechanikai alkatrészek és sok más általános előállításához használják.
A szintetikus polimereket két kategóriába lehet sorolni. A hőre keményedő műanyagokat folyékony vagy lágy szilárd anyagból készítik, amelyek hővel vagy sugárzással történő kikeményítéssel visszafordíthatatlanná válhatnak oldhatatlan polimerré. A hőre keményedő műanyagok általában merevek és nagy molekulatömegűek. A műanyag deformálódik, és általában bomlik, mielőtt megolvadnának. A hőre keményedő műanyagok közé tartoznak az epoxi-, poliészter-, akrilgyanták, poliuretánok és vinil-észterek. A bakelit, a Kevlar és a vulkanizált gumi hőre keményedő műanyagok is.
Hőre lágyuló polimerek A hőszigetelő műanyagok a szintetikus polimerek másik típusa. Míg a hőre keményedő műanyagok kemények, a hőre lágyuló polimerek hűvös szilárd anyagok, de rugalmasak és egy bizonyos hőmérséklet felett formázhatók. Míg a hőre keményedő műanyagok kikeményedés közben visszafordíthatatlan kémiai kötéseket képeznek, addig a hőre lágyuló műanyagok kötődése a hőmérséklettől gyengül. A hőre lágyuló műanyagoktól eltérően, amelyek inkább bomlanak, nem pedig megolvadnak, a hőre lágyuló műanyagok folyadékká olvadnak fel hevítés közben. A hőre lágyuló műanyagok közé tartozik az akril, nejlon, teflon, polipropilén, polikarbonát, ABS és polietilén.
A polimer fejlődésének rövid története
A természetes polimereket az ősi idők óta használják, ám az emberiség azon képessége, hogy polimereket szándékosan szintetizálja, meglehetősen újabb fejlemény. Az első ember alkotta műanyag volt nitrocellulóz. Az előállítás folyamatát 1862-ben Alexander Parkes brit vegyész (1812–1890) dolgozta ki. A természetes polimer cellulózt salétromsavval és oldószerrel kezelte. Amikor a nitrocellulózt kámforral kezelték, akkor az előállt celluloid, amelyet a filmiparban széles körben használnak és elefántcsont formázható pótlására használják. Amikor a nitrocellulózt éterben és alkoholban feloldottuk, akkor kollodionizálódott. Ezt a polimert műtéti kötszerként használták, az Egyesült Államok polgárháborújától kezdve és azt követően.
A gumi vulkanizálása újabb nagy eredmény volt a polimerkémia területén. A német vegyész Friedrich Ludersdorf (1801–1886) és az amerikai feltaláló Nathaniel Hayward (1808–1865) egymástól függetlenül találtak hozzá kén a természetes gumihoz segítette, hogy ne tapadjon. A gumi vulkanizálásának folyamatát kén hozzáadásával és hő alkalmazásával a brit mérnök írta le Thomas Hancock (1786–1865) 1843-ban (brit szabadalom) és Charles Goodyear amerikai vegyész (1800–1860) 1844.
Míg a tudósok és a mérnökök gyárthatták a polimereket, 1922-ig csak magyarázatot tettek a kialakulásuk módjára. Hermann Staudinger kovalens kötéseket javasolt, amelyek az atomok hosszú láncait tartalmazzák. A polimerek működésének ismertetése mellett Staudinger javasolta a makromolekulák nevét is a polimerek leírására.