聚合物是一种由大量相同的分子重复单元组成的化学化合物。塑料材料是一种聚合物，通常经过添加剂改性，能够在合理的温度和压力条件下被塑形或成型。它们在室温下通常是固态的，与橡胶/弹性体相比，具有更高的刚度/模量，且缺乏可逆弹性。热塑性材料是一种塑料材料，加热时会变软（熔化），冷却时会变硬。这种通过加热软化（或熔化），通过冷却硬化，这使得热塑性材料可以被回收利用。
合成聚合物
大多数商业聚合物和橡胶/弹性体是由碳元素的分子组成的。它们是从简单的石油基原材料（称为单体）合成制造的。聚合反应的过程将这些低分子量的简单材料连接在一起，形成由许多相同重复单元组成的长链聚合物。基于单一单体的聚合物和橡胶被称为“均聚物”，而基于两种（或更多）单体的则被称为“共聚物”。它们可以是线性的、支化的或“交联的”（即两个或多个聚合物链相互连接）。通常，商业材料中存在一系列不同长度（不同分子量）的聚合物链。由于最终的分子量（和尺寸）通常较大，这些材料通常被称为“高聚合物”或“大分子”。高分子量对于获得塑料材料的有用性能（如刚度和强度）很重要，但同样也意味着材料难以加工。所有塑料都是聚合物，但并非所有聚合物都是塑料。例如，纤维素是一种聚合物，如果不经过改性，无法像塑料材料那样进行加工。
长链结构
塑料的“高聚合物分子”或“大分子”非常长。例如，一个长链状分子或结构中可能有50,000个原子相连。由于它们基于的碳-碳键的结构，它们通常不是直线的，而是扭曲或卷曲的。由于聚合反应的性质，链的长度也有分布。当材料中没有有序结构（即非晶态材料）时，链倾向于以随机、卷曲的状态存在（就像将一根绳子掉在地上时的形状）。单独的长链分子（或“链”）通常也相互缠绕。如果聚合物能够结晶，则链或链的一部分可能会折叠回自身，或者以更有序的方式并排排列。由于链的长度很大以及它们之间的纠缠，热塑性材料在冷却时无法完全结晶。这就是为什么它们被称为“半结晶热塑性材料”。这种材料既包含结晶区域，也包含非晶区域。
非晶态热塑性材料
热塑性材料可以分为非晶态材料和半结晶材料。非晶态热塑性材料通常是一种玻璃态、硬质材料，在未填充状态下是透明且刚性的。这种类型的塑料材料没有明显的熔点，而是在较宽的温度范围内逐渐软化为熔体。因此，它可以在相对较宽的温度范围内进行成型。非晶态聚合物的一个主要优点是其收缩率低且一致，相对于半结晶材料而言。由于非晶态材料的自然颜色通常是清澈的水白色，因此可以生产出非常的透明或不透明颜色。典型的非晶态聚合物包括聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、苯乙烯-丙烯腈（SAN）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSU或PES）和聚氯乙烯（PVC）。改性聚苯醚（PPO-M）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）。
半结晶聚合物
由能够形成晶体的聚合物制成的挤出物中，结晶材料的含量（%结晶度）通常不是100%。总是存在非晶区域。因此，这些材料被称为半结晶材料。典型的半结晶聚合物包括聚甲醛（POM）、聚酰胺（PA 6和PA 66）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚苯硫醚（PPS）和聚丙烯（PP）。半结晶聚合物通常具有柔韧性、韧性、耐用性和良好的化学抗性。由于它们包含的晶体结构会散射光线，因此通常不透明。半结晶聚合物可能具有一个明显的熔点，或者是一个相对较窄的熔点范围。在加工过程中需要格外小心。在固化过程中发生的结晶程度和结晶形态（结构）会极大地影响成型部件的性能。它们的收缩率变化比非晶态聚合物更大。因此，在加工半结晶材料时，需要更加注重冷却的均匀性。
取向
聚合物被加热并使其流动是聚合物最重要的工艺方法。在熔融状态下，所有聚合物都是非晶态的，即它们没有结构。当聚合物流动时，聚合物链相互滑动，同时碳-碳键的旋转也会发生，层与层之间发生所谓的剪切流动。随着聚合物分子相对于彼此移动，它们可能会因为链的纠缠和层之间的摩擦而改变方向或取向，链因此在流动方向上被“拉伸”。由于聚合物加工中通常采用快速冷却，这种取向可能会被“冻结”，产品中就会出现所谓的“冻结应力”或“冻结应变”。因此，这些产品中存在沿流动方向取向的分子，这意味着存在一种“各向异性”效应——就像木材中的纹理一样。由于纹理的存在，木材在某个方向上的强度比另一个方向更强。由于取向，热塑性产品可能在一个方向上的强度比另一个方向更强，即产品是各向异性的。在实际应用中，这种“单轴”效应被用于生产用于包装捆扎的胶带。双轴取向（在两个垂直方向上的取向）允许从易碎的聚合物（如聚苯乙烯PS）生产出强韧、刚性的薄膜。
