重合体
ポリマーの特性評価には、化学組成、分子量分布、物理的特性を決定するための多くの技術が使われている。一般的な手法を次にあげる。
サイズ排除クロマトグラフィー (en:英語版) (ゲル浸透クロマトグラフィー (en:英語版) とも呼ばれる)は、静的光散乱(英語版)を併用する場合もあり、数平均分子量、重量平均分子量、分散度(英語版)を測定することができる。
静的光散乱(英語版)や小角中性子散乱(英語版)などの散乱技術は、溶液中または融液中の高分子の大きさ(回転半径)を測定するために使用される。これらの技術は、ミクロ相分離したブロック共重合体、ポリマーミセル、その他の材料の三次元構造の特性を把握するためにも使用される。
広角X線散乱(英語版)(広角X線回折とも呼ばれる)は、ポリマーの結晶構造(またはその欠如)を決定するために使用される。
フーリエ変換赤外分光法、ラマン分光法、核磁気共鳴分光法などの分光法技術を使用して、化学組成を決定することができる。
示差走査熱量測定法は、ガラス転移温度、結晶化温度、融解温度などのポリマーの熱特性の特性の把握に使用される。ガラス転移温度は、動的機械分析(英語版)によっても求めることができる。
熱重量分析は、ポリマーの熱安定性を評価するのに有用な手法である。
レオロジーは、流動と変形挙動の特徴を把握するために使用される。粘度、弾性率、その他のレオロジー特性の測定に使用できる。レオロジーはまた、分子構造(分子量、分子量分布、分岐)を決定し、ポリマーの加工方法を理解するためにもよく使用される。
拡散性(英語版)などの輸送特性は、分子が高分子マトリックス(英語版)中を移動する速さを表す。こうした特性は、フィルムや膜などのポリマーの多くの用途において非常に重要である。
個々の高分子の移動は、レプテーションと呼ばれるプロセスによって起こり、それぞれの鎖状分子は隣接する鎖との絡み合いにより拘束をうけ、仮想チューブ内を移動する。レプテーション理論によって、ポリマー分子のダイナミクスや粘弾性を説明することができる。
一般に、高分子形態学(Polymer morphology)では、空間におけるポリマー鎖の配列とマイクロスケールでの秩序を研究する。ポリマーの巨視的な物理的特性は、ポリマー鎖間の相互作用と関連している。
無秩序ポリマー: アタクチックポリマー、高分岐ポリマー、ランダム共重合体は、固体状態ではアモルファス(非晶質、すなわちガラス状構造)を形成する。溶融状態や溶液状態では、ポリマーは絶えず変化して「統計クラスター」を形成する傾向がある(自由連結鎖モデル(英語版)を参照)。固体状態では、分子のそれぞれの立体構造は凍結している。鎖状分子の引っ掛かりや絡み合いにより、鎖の間に「機械的結合」が生じる。分子間および分子内の引力は、分子セグメントが互いに十分に接近している部位でのみ生じる。分子が不規則な構造をとるため、狭い範囲での配置が阻害される。
線状ポリマー: 周期構造を持ち、分岐が少なく、立体規則性がある(たとえばアタクチックでない)線状ポリマーは、固体状態では半結晶構造(英語版)を持つ。単純なポリマー(ポリエチレンなど)では、鎖は結晶内にジグザグ構造で存在する。いくつかのジグザグ構造では、微結晶(結晶子、ラメラとも)と呼ばれる高密度な鎖の塊を形成する。ラメラはポリマーの長さよりもはるかに小さく、約10 nmであることが多い。これらは1本または複数の分子鎖がおおむね規則的に折りたたまれることで形成される。ラメラとラメラの間には非晶質構造が存在する。