Polymeeriketjut ovat suuria molekyylejä tai makromolekyylejä, jotka koostuvat monista monomeereistä, jotka on liitetty yhteen. Monomeeri on molekyylin yksittäinen yksikkö, esimerkiksi aminohapot ja nukleotidit. Mono tarkoittaa yhtä ja poly tarkoittaa monia, mikä tarkoittaa, että ketjussa on monia monomeerejä. Polymeeriketjun tai polymeerin valmistamiseksi yhteen liitetyt monomeerit voivat olla identtisiä tai samankaltaisia.
Kun termiä poly käytetään kuvaamaan polymeeriketjua, se viittaa hyvin suureen määrään monomeerejä. Yhdessä polymeerissä voi olla tuhansia tai jopa miljoonia monomeerejä. Kaikki molekyylit eivät voi sitoutua yhteen ketjujen muodostamiseksi. Vesi on yksi esimerkki monomeeristä, joka ei sitoudu yhteen ketjun muodostamiseksi, vaikka vesimolekyylejä olisi monia.
Useat polymeeriketjun eri ominaisuudet määrittävät polymeerin käyttäytymisen molekyylinä ja myös sen vuorovaikutuksen muiden molekyylien kanssa. Ensimmäinen ominaisuus, jota käytetään ketjujen ryhmittelyyn, on monomeerien tyyppi, jotka muodostavat polymeerin selkärangan. Jos polymeeriketju koostuu vain yhdestä toistuvasta monomeerityypistä, sitä kutsutaan homopolymeeriksi ja jos se sisältää erilaisia alayksiköitä, sitä kutsutaan kopolymeeriksi. Kunkin ketjun nimi on usein johdettu monomeerirungosta, esimerkiksi DNA on polynukleotidi.
Kun polymeerejä muodostuu, niillä voi olla lineaarinen runko tai haarautunut runko. Lineaarisilla ketjuilla on yksinkertaisin rakenne, koska ne koostuvat vain pitkästä monomeeriketjusta, joka on liitetty yhteen ilman haaroja. Rengaspolymeeri on erityinen lineaarinen polymeeri, jossa rungossa ei ole oksia, mutta se muodostaa renkaan erillisen alun ja lopun sijasta. Haarautuneissa ketjuissa on selkäranka, josta sivuketjut haarautuvat. Tämäntyyppiset polymeeriketjut voivat olla melko monimutkaisia ja sisältävät rakenteita, kuten tikkaat, dendronit ja tähtipolymeerit.
Rungon pituus on olennainen ominaisuus, joka määrittää polymeeriketjun fysikaaliset ominaisuudet. Pituus tai monomeerien lukumäärä vaikuttaa moniin polymeerin erilaisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin. Kun ketjun pituus kasvaa, sulamis- ja kiehumislämpötilat nousevat, viskositeetti kasvaa ja liikkuvuus vähenee. Myös ketjun molekyylien sisäisten vuorovaikutusten todennäköisyys kasvaa, kun se kasvaa. Nämä muutokset johtavat ketjuun, joka on vahvempi, epätodennäköisempi muodonmuutokseen tai hajoamiseen ja pystyy paremmin pitämään asemansa.
Polymeeriketjujen erilaiset ominaisuudet ja fysikaaliset ominaisuudet ovat tehneet niistä niin kiinnostavia erityisesti teollisuuskäyttöön. On monia yleisiä esimerkkejä sekä luonnossa esiintyvistä että teollisesti tuotetuista polymeeriketjuista. Luonnossa esiintyviä polymeerejä ovat DNA ja RNA, silkki, tärkkelys, selluloosa ja kumi. Tavallisia teollisesti tuotettuja polymeerejä ovat polyesteri, nailon ja monet olemassa olevat muovityypit