天然高分子と合成高分子
高分子(polymer)は，比較的分子量の低い分子(monomer)が，数多く結合した分子である．
天然高分子は，生物の体に見られる，高分子であり，タンパク質やセルロース，DNAなどが含まれる．構造や機能が極めて洗練されている．
合成高分子は，天然高分子の優れた特徴を模倣するべく作られた高分子である．中には，物性として，天然高分子を越える特徴を示す，合成高分子もあるが，必ずしもそれがいいとはかぎらない．その証拠に，最近の合成高分子の研究では，生分解性高分子が注目されている．
合成高分子には，特性を改善したり，整形性を向上させるために，添加物が多く含まれる．合成高分子自体は，無害であっても，高分子の添加剤は，生物に対する影響がほとんど考慮されていないので，注意が必要である．
ゲル
ゲルは複合材料である．ゲルは，見た目の形状より，構造で考えるのがよい．ゲルの構造は，高分子の編み目構造の中に，液体が分布している．編み目構造の中に，液体が保持されているので，固体と液体の都合のいい性質を利用することが可能である．身近な例では，ゼリーやプリン，豆腐などがある．我々の体もゲルの部分が多い．紙おむつなどの吸水剤もゲルである．合成高分子によるゲルは，天然高分子の特性を目指す方向のひとつである．
高分子の編み目構造は，高分子同士が，弱い化学結合で結ばれている場合と，強い化学結合で結ばれている場合がある．加熱すると，再溶解するゼリーや，カルシウムイオンによる豆腐などは，弱い結合である．高分子吸水剤は，重合の際に共有結合による架橋剤を加えており，これは強い結合である．
タンパク質
タンパク質は，アミノ酸が結合した，高分子である．単にアミノ酸が結合している場合は，1次構造という．1次構造だけのタンパク質であれば，人工的に合成できる．タンパク質が，さらに，らせん構造や面状の構造をもつ場合は，2次構造という．2次構造を固定しているは，水素結合であることに注意すること，タンパク質が，らせん構造をもつと，タンパク質が，機械的な骨格構造を持つことになり，立体的な特異性を発揮することができる．この場合は，3次構造と呼ばれる．工学的に注目されているのは，酵素の触媒作用であるが，これらは，タンパク質の立体的特異性が大きく寄与している．我々の体には，20数種のアミノ酸があるが，アスパラギン酸やグルタミン酸は，酸触媒として寄与し，リジンやアルギニンは，塩基性触媒として寄与する．システインなどは，SS結合により，タンパク質の3次構造を安定させることに寄与する．
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| 図 14.1 ペプチド結合部分の構造．p電子系により，自由度が低下し，構造が固定され，タンパク質の2次構造を形成しやすくしている． | 図 14.2 タンパク質の2次構造．aらせんのモデル．水素結合に注目すること． |
変性
タンパク質は，加熱や酸により，見かけの状態が変化する．こういった変化は，変性と呼ばれ，タンパク質の1次構造は，壊れないが，高次構造が破壊されている．したがって，タンパク質の機能は失われている．
セルロース
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| 図 14.3 セルロース．bグルコースが線状に結合している．分子鎖間で水素結合をする． |
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| 図 14.4 セルロース．酸素分子表面のピンクの半球は，ローンペア．分子内，分子間で水素結合が重要な働きをしている． |
でんぷんは，aグルコースが数多く結合した，天然高分子である．aグルコースが結合した場合は，隣り合うグルコース同士の水素結合により，環状になり，一周ごとずれたグルコース同士の水素結合により，らせん構造をとる．ご飯ゃ芋などを加熱調理する事は，この水素結合を切断し，らせん構造を壊すことになる．
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| 図 14.5 bシクロデキストリン．aグルコースが環状に結合している．シクロデキストリンの内部は，白っぽく，外周は赤っぽい．でんぷんのらせんの内部は親油性で，外部は親水性である． |
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| 図 14.6 でんぷん．aグルコースが環状に結合している天然高分子．でんぷんは，多数のグルコースがらせん状になった高分子．水素結合により，らせん構造になる．でんぷんのらせんの内部は，シクロデキストリンの内部と同じく，親油性で，外部は親水性である．でんぷんのらせんの内部には，油脂が取り込まれている．ヨウ素-でんぷん反応は，ヨウ素がでんぷんのらせん構造の内部に入ることで，紺色になる．加熱により，らせん構造が壊れると，ヨウ素-でんぷん反応の色は消える． |
ポリアミド(ナイロン)
ナイロンは，絹を模倣して作られた，合成高分子である．古くからある，合成高分子であるが，優れた特性を持つ．これは，タンパク質である，絹を模倣した当然の結果かもしれない．
66-ナイロン 融点 268
6-ナイロン 融点 215
耐溶媒性良 非プロトン性強極性溶媒に可溶
引っ張り強度大 曲げ摩擦に強い 耐久力大
吸水性小
衣服 ロープ タイヤコード ブラシ 歯車
100℃まで
ポリエチレンテレフタレート(PET)
ナイロンと同じく繊維によく用いられるが，耐熱性で劣る．近年では，PETボトルとしてよく使われている．
テレフタル酸とエチレングリコール
商品名 テトロン、ダクロン、マイラーなど
弾力があり、しわがよりにくい 感触が羊毛ににている
吸湿性がなく 肌気には適さない
耐光性良 化学的には比較的安定
70℃まで
ポリエチレン (PE)
合成方法の違いにより，2種類のポリエチレンがある．チーグラー．ナッタ触媒によるポリエチレンは，低圧ポリエチレンもしくは，高密度ポリエチレンと呼ばれる．枝分かれのない高分子鎖になり，結晶性が高い．従って，不透明になる．それに対して，高圧ポリエチレンは，枝分かれが生じるため，結晶性が低くなり，透明である．
最も多く生産されている
密度は0.92-0.96
半透明もしくは乳白色
耐水性 電気絶縁性 耐薬品性 化学的に安定
一般の接着剤は不可 加熱溶接
高密度ポリエチレン 80℃まで
低密度ポリエチレン 60℃まで
ポリプロピレン(polypropylene : PP)
ポリプロピレンもチーグラー．ナッタ触媒によって，合成される．優れた，特性を持つ．ポリエチレンに比べ，高温にたえるが，低温で脆化する．
最も軽いプラスチック 比重0.89-0.92
軟化点が高い 110℃
引っ張り強度 弾性率
耐薬品性 化学的に安定
耐紫外線は弱い
ポリスチレン (polystyrene : PS)
かさ高さのため，結晶性が悪い．そのため，透明性がよい．成型のさいに，ガスを含ませると，発泡スチロールとなる．
無色透明 もろい 耐水性 高周波特性良
耐酸性 耐アルカリ 炭化水素系有機溶媒に可溶
70℃まで
ポリメチルメタアクリレート(PMMA)
(polymethylmethacrylate : PMMA)
透明性良 有機ガラス 耐光性良
ポリスチレンより靭性あり
70℃まで
ポリ塩化ビニル(polyvinylchroride : PVC)
機械的特性，化学的特性に優れているが，近年，ダイオキシンの発生源となり，使用量の削減がのぞまれている．家庭では，軟質ビニールやサランラップとして浸透している．
耐薬品性良 耐光性は悪い軟質 60℃まで
硬質 80℃まで
その他の高分子
ポリオキシメチレン
ポリカーボネイ
ケブラー
ポリ酢酸ビニル
ポリビニルアルコール
ビニロン
テフロン (PTFE)
尿素樹脂 (Urea resin)
エポキシ樹脂