性質
高分子化合物（又稱高聚物）的分子比低分子有機化合物的分子大得多。一般有機化合物的相對分子質量不超過1000，而高分子化合物的相對分子質量可高達104～106萬。由于高分子化合物的相對分子質量很大，所以在物理、化學和力學性能上與低分子化合物有很大差異。
高分子化合物的相對分子質量雖然很大，但組成并不複雜，它們的分子往往都是由特定的結構單元通過共價鍵多次重複連接而成。
同一種高分子化合物的分子鍊所含的鍊節數并不相同，所以高分子化合物實質上是由許多鍊節結構相同而聚合度不同的化合物所組成的混合物，其相對分子質量與聚合度都是平均值。
高分子化合物幾乎無揮發性，常溫下常以固态或液态存在。固态高聚物按其結構形态可分為晶态和非晶态。前者分子排列規整有序；而後者分子排列無規則。同一種高分子化合物可以兼具晶态和非晶态兩種結構。大多數的合成樹脂都是非晶态結構。
組成高分子鍊的原子之間是以共價鍵相結合的，高分子鍊一般具有鍊型和體型兩種不同的形狀。
當今世界上作為材料使用的大量高分子化合物，是以煤、石油、天然氣等為起始原料制得低分子有機化合物，再經聚合反應而制成的。這些低分子化合物稱為“單體”，由它們經聚合反應而生成的高分子化合物又稱為高聚物。通常将聚合反應分為加成聚合和縮合聚合兩類，簡稱加聚和縮聚。
由一種或多種單體相互加成，結合為高分子化合物的反應，叫做加聚反應。在該反應過程中沒有産生其他副産物，生成的聚合物的化學組成與單體的基本相同。
縮聚反應是指由一種或多種單體互相縮合生成高聚物，同時析出其他低分子化合物（如水、氨、醇、鹵化氫等）的反應。縮聚反應生成的高聚物的化學組成與單體的不同。高分子從相對分子質量到組成，從結構到性能，從合成到應用，都有其自身的規律。為了合成它、利用它，需先建立一些必要的基本概念。
制備
高分子的合成
合成高分子化合物最基本的反應有兩類：一類叫縮合聚合反應（簡稱縮聚反應），另一類叫加成聚合反應（簡稱加聚反應）。這兩類合成反應的單體結構、聚合機理和具體實施方法都不同。
縮聚反應
縮聚反應指具有兩個或兩個以上官能團的單體，相互縮合并産生小分子副産物（水、醇、氨、鹵化氫等）而生成高分子化合物的聚合反應。如：
單體中對苯二甲酸和乙二醇各有兩個官能團，生成大分子時，向兩個方向延伸，得到的是線型高分子。
苯酚和甲醛雖然是單官能團化合物，但它們反應的初步産物是多官能團的，這些多官能團分子縮聚成線型或體型的高聚物，即酚醛樹酯。
加聚反應
加聚反應是指由一種或兩種以上單體化合成高聚物的反應，在反應過程中沒有低分子物質生成，生成的高聚物與原料物質具有相同的化學組成，其相對分子質量為原料相對分子質量的整改數倍，僅由一種單體發生的加聚反應稱為均聚反應。例如，氯乙烯合成聚氯乙烯：
由兩種以上單體共同聚合稱為共聚反應。例如，苯乙烯與甲基丙烯酸甲酯共聚：
共聚産物稱為共聚物，其性能往往優于均聚物。因此，通過共聚方法可以改善産品性能。
加聚反應具有如下兩個特點：
（1）加聚反應所用的單體是帶有雙鍵或叁鍵的不飽和鍵和化合物。例如，乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等，者是常用的重要單體，加聚反應發生在不飽和鍵上。
（2）加聚反應是通過一連串的單體分子間的互相加成反應來完成的：
而且反應一旦發生，便以連鎖反應方式很快進行下去得到高分子化合物（通常稱為加聚物）。相對分子質量增長幾乎與時間無關，但單體轉化率則随同時間而增大。
上述兩個特點就是加聚反應和縮聚反應最基本的區别。
加聚反應根據反應活性中心的不同可以分為自由基加聚反應和離子型加聚反應兩大類。
結構
高分子化合物分子的大小對化學性質影響很小，一個官能團，不管它在小分子中或大分子中，都會起反應。大分子與小分子的不同，主要在于它的物理性質，而高分子之所以能用作材料，也正是由于這些物理性質。下面簡要讨論高分子的結構與物理性能的關系。
高分子的分子結構可以分為兩種基本類型：第一種是線型結構，具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物。第二種是體型結構，具有這種結構的高分子化合物稱為體型高分子化合物。此外，有些高分子是帶有支鍊的，稱為支鍊高分子，也屬于線型結構範疇。有些高分子雖然分子鍊間有交聯，但交聯較少，這種結構稱為網狀結構，屬體型結構範疇。
在線型結構（包括帶有支鍊的）高分子物質中有獨立的大分子存在，這類高聚物的溶劑中或在加熱熔融狀态下，大分子可以彼此分離開來。而在體形結構（分子鍊間大量交聯的）的高分子物質中則沒有獨立的大分子存在，因而也沒有相對分子質量的意義，隻有交聯度的意義。交聯很少的網狀結構高分子物質也可能被分離的大分子存在（猶如一張張“魚網”仍可以分開一樣）。
應該指出，上述兩種基本結構實際上是對高分子的分子模型的直觀模拟，而分子的真實精細結構除了少數（如定向聚合物）外，一般并不清楚。
兩種不同的結構，表現出相反的性能。線型結構（包括支鍊結構）高聚物由于有獨立的分子存在，故具有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由于沒有獨立大分子存在，故沒有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，隻能溶脹，硬度和脆性較大。因此從結構上看，橡膠隻能是線型結構或交聯很少的網狀結構的高分子，纖維也隻能是線型的高分子，而塑料則兩種結構的高分子都有。
高分子化合物的聚集狀态
高聚物的性能不僅與高分子的相對分子質量和分子結構有關，也和分子間的互相關系，即聚集狀态有關。同屬線型結構的高聚物，有的具有高彈性（如天然橡膠），有的則表現出很堅硬（如聚苯乙烯），就是由于它們的聚集狀态不同的緣故。即使是同一種高聚物由于聚集狀态不同，性能也會有很大的差别，例如，化學纖維在制造過程中必須經過拉伸，就是為了改變聚物内部分子的聚集狀态，使其分子鍊排列得整齊一些，從而提高分子間的吸引力，使制品強度更好。所以研究高聚物的聚集狀态是了解高聚物結構與性能關系的又一個重要方面。
晶相高聚物和非晶相高聚物
從結晶狀态來看，線型結構的高聚物有晶相的和非晶相的。晶相高聚物由于其内部分子排列很有規律，分子間的作用力較大，故其耐熱性和機械強度都比非晶相的高，熔限較窄。非晶相高聚物沒有一定的熔點，耐熱性能和機械強度都比晶相的低，由于高分子的分子鍊很長，要使分子鍊間的每一部分都作有序排列是很困難的，因此，高聚物都屬于非晶相或部分結晶的。部分結晶高聚物的結晶性區域稱為微晶；微晶的多少稱為結晶度。例如，常見的聚氯乙烯、天然橡膠、聚酯纖維等高聚物都是屬于線型非晶相的高聚物。隻有少數是定向聚合得到的，如聚乙烯、聚苯乙烯等是部分晶相的。部分晶相的高聚物是由晶相的微晶部分鑲嵌于無定形部分中而成的。
纖維的拉伸目的就是使高聚物的無定形部分排列得更規整一些，或使原來方向不一的微晶順着纖維方向伸直排列。分子一旦較規整地排列後，就增強了分子間的吸引力，使其不能恢複到原來的無序狀态。如果分子間的吸引力不夠大，拉伸後仍能恢複到無定形狀态，那就是彈性體（如橡膠）。主要的合成纖維如聚酰胺（尼龍）其分子鍊是由氫鍵拉在一起的；聚丙烯腈（腈綸）和聚酯的分子間有強烈的偶極-偶極吸引。這就是說，作為纖維，其分子間必須有較強的吸引力。由于晶相高聚物，具有熔點高、強度大的性能，給我們指出了提高合成材料機械強度的一個重要方向。
體型結構的高聚物，例如，酚醛塑料、環氧樹脂等，由于分子鍊間有大量的交聯，分子鍊不可能産生有序排列，因而都是非晶相的，對于少量交聯的網狀高聚物，因其交聯少，鍊段間也可能産生局部的有序排列，但這種局部的有序排列，其分子間的吸引力不足以保持在這種狀态，而容易恢複到原來的無序狀态。所以橡膠硫化（少量交聯）後，仍能保持良好彈性。
線型非晶相高聚物的聚集狀态
線型非晶相高聚物具有三種不同的物理狀态：玻璃态、高彈态和粘流态。猶如低分子物質具有三态（固态、液态和氣态）一樣，但是高聚物的三态和低分子的三态本質是不同的。橡膠和聚氯乙烯等塑料都是線型非晶相高聚物，但橡膠具有很好的彈性，而塑料則表現出良好的硬度，其原因就是由于它們在室溫下所處的狀态不同的緣故。塑料所處的狀态是玻璃态，橡膠所處的狀态是高彈态，把高聚物加熱到熔融時所處的狀态就是粘流态。玻璃态的特征是形變很困難，硬度大；高彈态的特征是形變很容易，具有高彈性；粘流态的特征是形變能任意發生，具有流動性。這三種物理狀态，随着溫度的變化可互相轉化：
這就是說，随着溫度的變化，材料所處的狀态和性能也會發生改變。塑料加熱到一定溫度時，就會從玻璃态過渡到高彈态，失去塑料原有的性能，而出現橡膠高彈性能。溫度繼續升高到一定程度時，又會從高彈态進一步過渡到粘流态，對橡膠來說，如果把溫度降低到足夠低時，它就會從高彈态過渡到玻璃态，失去橡膠的彈性，而變得象塑料一樣堅硬。這就告訴我們，應用三大合成材料時，必須注意其使用溫度範圍，否則，便不能發揮材料本身應有的性能。例如，聚氯乙烯塑料隻能在溫度75℃以下使用。因為高于此溫度時便會失去其應有的強度，而表現出柔軟而富有彈性，溫度再高時(175℃)便熔融了。又如天然橡膠要在—73℃至122℃的溫度範圍内才有高彈性也是這個道理，因為低于—73℃時，失去彈性變得象塑料一樣堅硬，高于122℃時便熔融了。
從聚集狀态的研究可知線型結構的塑料、纖維橡膠之間并沒有絕對的界限，溫度改變，三态可以相互轉化。線型結構的塑料與纖維之間更沒有本質上的區别。例如，尼龍—6加工成闆材或管材等結構材料就是塑料，拉成絲就是纖維。注意，這裡所說的三态的相互轉變并不是“相變”。
體型結構的高聚物，因分子鍊間有大量交聯，因此隻有一種聚集狀态——玻璃态，加熱到足夠高溫時，便發生分解。
綜上所述，要了解高聚物的基本性能（高彈性、可塑性和機械強度、硬度等），必須從高聚物的組成、相對分子質量、分子結構和聚集狀态幾個方面去分析。塑料之所以形變困難，有較好的機械強度，是因為它是線型或體型結構的高聚物，并且在室溫下分子鍊和鍊段都不能發生運動的緣故。橡膠之所以有很好的彈性，是因為它是線型或交聯很少的高聚物，并且在室溫下分子鍊不能運動，而鍊段運動容易發生的緣故。
